RU2401160C1 - Method of preparing sorbent based on titanium phosphate - Google Patents

Method of preparing sorbent based on titanium phosphate Download PDF

Info

Publication number
RU2401160C1
RU2401160C1 RU2009127217/05A RU2009127217A RU2401160C1 RU 2401160 C1 RU2401160 C1 RU 2401160C1 RU 2009127217/05 A RU2009127217/05 A RU 2009127217/05A RU 2009127217 A RU2009127217 A RU 2009127217A RU 2401160 C1 RU2401160 C1 RU 2401160C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
zirconium
solution
sorbent
hydrogel
Prior art date
Application number
RU2009127217/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Иваненко (RU)
Владимир Иванович Иваненко
Эфроим Пинхусович Локшин (RU)
Эфроим Пинхусович Локшин
Роман Иванович Корнейков (RU)
Роман Иванович Корнейков
Владимир Трофимович Калинников (RU)
Владимир Трофимович Калинников
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Priority to RU2009127217/05A priority Critical patent/RU2401160C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2401160C1 publication Critical patent/RU2401160C1/en

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: water-soluble zirconium compound is added to a titanium-containing solution in ratio Ti:Zr=1:0.1-0.25 to form a titanium-zirconium solution from which a mixture of titanium and zirconium hydroxides is obtained. While stirring, the obtained mixture of hydroxides is reacted with orthophosphoric acid in two steps with polymerisation of the hydrogel of a phosphorus-containing compound of titanium and zirconium. The hydrogel is separated from the mother solution, washed, dried and ground up.
EFFECT: invention enables to obtain a zirconium-modified sorbent based on titanium phosphate, which has high exchange capacity, high cation substitution constant, mechanical strength of the sorbent is retained for a long period of use in neutral and weak acid media.
5 cl, 6 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения сорбентов на основе малорастворимых солей поливалентных металлов и многоосновных кислот, в частности модифицированного цирконием фосфата титана, для извлечения катионов различных металлов из нейтральных и слабокислых водных растворов.The invention relates to methods for producing sorbents based on sparingly soluble salts of polyvalent metals and polybasic acids, in particular titanium phosphate modified with zirconium, to extract various metal cations from neutral and slightly acidic aqueous solutions.

Сорбционные методы очистки технологических растворов от различных катионов требуют использования ионообменных материалов с повышенными функциональными свойствами. Данным требованиям в той или иной степени отвечают неорганические сорбенты на основе фосфата титана, получившие в последнее время довольно широкое распространение. Мелкодисперсные титанофосфатные сорбенты имеют достаточно высокую сорбционную емкость, однако отделение отработанных сорбентов от очищенного раствора затруднено. У применяемых на практике гранулированных сорбентов данного класса не удается обеспечить совокупность высоких значений таких характеристик, как ионообменная емкость, константа катионного замещения, механическая прочность и т.п.Sorption methods for cleaning technological solutions of various cations require the use of ion-exchange materials with enhanced functional properties. Inorganic sorbents based on titanium phosphate, which have recently become quite widespread, to one degree or another meet these requirements. Finely dispersed titanophosphate sorbents have a rather high sorption capacity, however, separation of spent sorbents from the purified solution is difficult. In practical granular sorbents of this class, it is not possible to provide a combination of high values of such characteristics as ion-exchange capacity, cationic substitution constant, mechanical strength, etc.

Известен способ получения сорбента на основе фосфата титана (см. Долматов Ю.Д., Булавина З.Н. и Долматова М.Ю. О сорбции цезия, стронция и кальция из растворов фосфатом титана (IV). // Радиохимия. 1972, т.14, вып.4, стр.526-530), включающий взаимодействие 79,4% (13,1 моль/л) фосфорной кислоты и солянокислого или сернокислого растворов титана (IV) с концентрацией титана 1,3 моль/л при перемешивании с полимеризацией фосфата титана. Взаимодействие растворов ведут при мольном соотношении P:Ti=3-30:1. Образовавшийся осадок отстаивают в течение 1-2 суток, многократно декантируют, отделяют полученный гидрогель фильтрацией, промывают и сушат при комнатной температуре или при 200°С. Получаемый сорбент представляет собой кристаллические частицы крупностью 0,6-0,85 мкм и используется для сорбции катионов Cs, Sr и Са при очистке водно-солевых растворов с рН 4-7.A known method of producing a sorbent based on titanium phosphate (see Dolmatov Yu.D., Bulavina Z.N. and Dolmatova M.Yu. On sorption of cesium, strontium and calcium from solutions of titanium phosphate (IV). // Radiochemistry. 1972, t .14, issue 4, pp. 526-530), including the interaction of 79.4% (13.1 mol / L) of phosphoric acid and hydrochloric or sulfate solutions of titanium (IV) with a titanium concentration of 1.3 mol / L with stirring with the polymerization of titanium phosphate. The interaction of the solutions is carried out at a molar ratio of P: Ti = 3-30: 1. The precipitate formed is left to stand for 1-2 days, decanted many times, the resulting hydrogel is separated by filtration, washed and dried at room temperature or at 200 ° C. The resulting sorbent is a crystalline particle with a particle size of 0.6-0.85 μm and is used for sorption of Cs, Sr and Ca cations in the purification of water-salt solutions with a pH of 4-7.

Недостатком данного способа является высокая дисперсность получаемого сорбента (0,6-0,85 мкм) и соответственно высокое гидродинамическое сопротивление, что затрудняет отделение гидрогеля от раствора и исключает использование сорбента в непрерывном колоночном режиме, а также высокая температура сушки гидрогеля, снижающая сорбционную емкость.The disadvantage of this method is the high dispersion of the resulting sorbent (0.6-0.85 μm) and, accordingly, high hydrodynamic resistance, which complicates the separation of the hydrogel from the solution and excludes the use of the sorbent in continuous column mode, as well as the high drying temperature of the hydrogel, which reduces sorption capacity.

Известен также принятый в качестве прототипа способ получения сорбента на основе фосфата титана (см. пат. РФ 2246985, МПК7 B01J 20/02, 2005), включающий нагрев титансодержащего раствора с концентрацией титана 0,6-2,8 моль/л до 70-100°С, его обработку раствором ортофосфорной кислоты при мольном отношении Тi к P, равном 1:(1,0-2,6), и перемешивании с полимеризацией гидрогеля фосфата титана, отделение гидрогеля от раствора, его промывку, термообработку при 35-100°С и сушку при температуре 100-120°С. Сорбент получают либо в виде гранул формованием продукта перед термообработкой, либо в виде неформованных частиц путем измельчения сорбента после сушки, при этом формование продукта или измельчение сорбента ведут до крупности соответственно гранул или частиц 0,6-10,0 мм. В качестве титансодержащего раствора используют сернокислый или солянокислый раствор, а в качестве фосфатного раствора - раствор ортофосфорной кислоты. Полученный сорбент имеет статическую обменную емкость до 3,19 мг-экв/г и обладает относительно низким гидродинамическим сопротивлением.Also known is the method of producing a sorbent based on titanium phosphate (see US Pat. RF 2246985, IPC7 B01J 20/02, 2005), which includes heating a titanium-containing solution with a titanium concentration of 0.6-2.8 mol / L to 70- 100 ° C, its treatment with an orthophosphoric acid solution at a molar ratio of Ti to P equal to 1: (1.0-2.6), and stirring with polymerization of a titanium phosphate hydrogel, separation of the hydrogel from the solution, washing, heat treatment at 35-100 ° C and drying at a temperature of 100-120 ° C. The sorbent is obtained either in the form of granules by molding the product before heat treatment, or in the form of unformed particles by grinding the sorbent after drying, while molding the product or grinding the sorbent lead to a particle size of granules or particles of 0.6-10.0 mm, respectively. Sulfate or hydrochloric acid solution is used as a titanium-containing solution, and phosphoric acid solution is used as a phosphate solution. The resulting sorbent has a static exchange capacity of up to 3.19 mEq / g and has a relatively low hydrodynamic resistance.

К недостаткам известного способа следует отнести то, что получаемый сорбент имеет недостаточно высокую обменную емкость и величину константы катионного замещения, что не позволяет использовать его в жидких средах с рН меньше 4, а также имеет ограниченную механическую прочность. Кроме того, в процессе использования сорбент подвергается гидролизу, степень которого может достигать 3%.The disadvantages of this method include the fact that the resulting sorbent does not have a sufficiently high exchange capacity and the value of the cationic substitution constant, which does not allow its use in liquid media with a pH of less than 4, and also has limited mechanical strength. In addition, during use, the sorbent is subjected to hydrolysis, the degree of which can reach 3%.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи получения сорбента на основе фосфата титана, имеющего повышенные обменную емкость и константу катионного замещения, а также более высокую гидролитическую устойчивость и механическую прочность, обеспечивающие при более длительном сохранении функциональных свойств сорбента его эффективное применение как в нейтральных, так и в слабокислых средах.The present invention is directed to solving the problem of obtaining a sorbent based on titanium phosphate, which has an increased exchange capacity and constant of cationic substitution, as well as higher hydrolytic stability and mechanical strength, which, while maintaining the functional properties of the sorbent for a longer time, are effective in both neutral and slightly acidic environments.

Технический результат достигается тем, что в способе получения сорбента на основе фосфата титана, включающем обработку титансодержащего реагента раствором ортофосфорной кислоты при перемешивании с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана, отделение гидрогеля от маточного раствора, его водную промывку, сушку и измельчение, согласно изобретению в качестве титансодержащего реагента используют смесь гидроксидов титана и циркония, которую получают путем введения в титансодержащий раствор водорастворимого соединения циркония при мольном отношении Ti к Zr, равном 1:(0,1-0,25), с образованием титанциркониевого раствора, нейтрализации раствора с образованием суспензии гидроксидов титана и циркония, выдерживания суспензии и отделения смеси гидроксидов титана и циркония, которую и обрабатывают раствором ортофосфорной кислоты с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана и циркония, причем обработку раствором ортофосфорной кислоты осуществляют в два этапа: на первом этапе обработку ведут при мольном отношении Ti к Р, равном 1:(0,05-0,1), затем образовавшуюся суспензию выдерживают в течение 2-4 часов и проводят второй этап обработки при мольном отношении Ti к Р, равном 1:(1-2).The technical result is achieved in that in a method for producing a sorbent based on titanium phosphate, comprising treating a titanium-containing reagent with a solution of phosphoric acid with stirring with polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing titanium compound, separating the hydrogel from the mother liquor, its aqueous washing, drying and grinding, according to the invention as a titanium-containing of the reagent use a mixture of titanium and zirconium hydroxides, which is obtained by introducing into the titanium-containing solution a water-soluble compound zirconium with a molar ratio of Ti to Zr equal to 1: (0.1-0.25), with the formation of a titanium zirconium solution, neutralizing the solution with the formation of a suspension of titanium and zirconium hydroxides, keeping the suspension and separating the mixture of titanium and zirconium hydroxides, which is treated a solution of phosphoric acid with the polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing compound of titanium and zirconium, and the treatment with a solution of phosphoric acid is carried out in two stages: at the first stage, the treatment is carried out with a molar ratio of Ti to P equal to 1: (0.05-0.1), then the developed suspension is incubated for 2-4 hours and spend the second stage of processing at a molar ratio of Ti to P equal to 1: (1-2).

Достижению технического результата способствует то, что суспензию гидроксидов титана и циркония выдерживают в течение не менее 2 часов при температуре 20-60°С.The achievement of the technical result is facilitated by the fact that a suspension of titanium and zirconium hydroxides is maintained for at least 2 hours at a temperature of 20-60 ° C.

Достижению технического результата способствует также то, что в качестве титансодержащего раствора используют сернокислый или солянокислый раствор.The achievement of the technical result also contributes to the fact that as a titanium-containing solution using a sulfate or hydrochloric acid solution.

Достижению технического результата способствует также и то, что в качестве водорастворимого соединения циркония используют сернокислый, солянокислый или азотнокислый цирконий.The achievement of the technical result also contributes to the fact that as a water-soluble zirconium compound, sulfate, hydrochloride or nitric zirconium is used.

Достижению технического результата способствует и то, что сушку гидрогеля ведут при температуре 20-60°С.The achievement of the technical result also contributes to the fact that the drying of the hydrogel is carried out at a temperature of 20-60 ° C.

Сущность изобретения заключается в том, что функциональные характеристики сорбентов на основе фосфата титана могут быть улучшены на стадии формирования сорбента путем создания условий, при которых образуются комплексы с различными кислотно-основными свойствами. Было установлено, что введение в состав сорбента циркония в качестве элемента-комплексообразователя, отличающегося от титана электроотрицательностью, способствует протеканию процессов оляции и оксоляции с образованием суспензии, содержащей гидроксиды титана и циркония в виде гетерополиядерных ассоциатов. При обработке смеси гидроксидов раствором ортофосфорной кислоты с образованием суспензии на первом этапе обработки часть оксогидроксокомплексов переходит в смешанные оксогидроксофосфатные комплексы. В результате разные по кислотности внутрисферные гидроксолиганды принимают активное участие в процессе полимеризации с укрупнением частиц сорбента. Кроме того, гидрофосфат-ионы также могут выступать в качестве мостиковых лигандов, сохраняя при этом ионообменные свойства, что приводит к еще большему увеличению механической прочности и гидролитической устойчивости сорбента. После выдержки суспензии проводят второй этап обработки смеси гидроксидов титана и циркония раствором ортофосфорной кислоты. При этом во внутреннюю координационную сферу комплексов переходит заданное количество ионообменных гирофосфатных групп. Они в присутствии значительного количества аквалигандов во внутренней координационной сфере фосфатных гетерополиядерных комплексов обеспечивают высокую ионообменную емкость сорбента. Наличие в сорбенте атомов циркония в качестве центральных атомов комплексообразователей приводит к координации вокруг них титан-кислородных октаэдров, в состав которых входят и гидрофосфат-ионы. Последние сильно поляризуются в поле ионов титана (IУ), что увеличивает константу катионного замещения.The essence of the invention lies in the fact that the functional characteristics of sorbents based on titanium phosphate can be improved at the stage of formation of the sorbent by creating conditions under which complexes with various acid-base properties are formed. It was found that the introduction of zirconium as a complexing element in the sorbent, which differs from titanium by electronegativity, contributes to the processes of olation and oxolation with the formation of a suspension containing titanium and zirconium hydroxides in the form of heteropolynuclear associates. When treating a mixture of hydroxides with a solution of phosphoric acid with the formation of a suspension at the first stage of processing, part of the oxohydroxocomplexes passes into mixed oxohydroxophosphate complexes. As a result, intraspheric hydroxoligands of different acidity are actively involved in the polymerization process with the enlargement of sorbent particles. In addition, hydrogen phosphate ions can also act as bridging ligands, while maintaining ion-exchange properties, which leads to an even greater increase in the mechanical strength and hydrolytic stability of the sorbent. After holding the suspension, the second stage of processing the mixture of titanium and zirconium hydroxides with a solution of phosphoric acid is carried out. In this case, a predetermined number of ion-exchange gyrophosphate groups passes into the internal coordination sphere of the complexes. They, in the presence of a significant amount of aqualigands in the internal coordination sphere of phosphate heteropolynuclear complexes, provide a high ion-exchange capacity of the sorbent. The presence of zirconium atoms in the sorbent as central atoms of complexing agents leads to coordination around them of titanium-oxygen octahedra, which also include hydrogen phosphate ions. The latter are strongly polarized in the field of titanium ions (IU), which increases the cationic substitution constant.

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.The essential features of the claimed invention, which determine the scope of legal protection and are sufficient to obtain the above technical result, perform functions and relate to the result as follows.

Использование в качестве титансодержащего реагента смеси гидроксидов титана и циркония позволяет получить акваоксогидроксокомплексы, отличающиеся по своим кислотно-основным свойствам, что обеспечивает более интенсивную полимеризацию получаемого продукта и улучшение его сорбционных характеристик.The use of a mixture of titanium and zirconium hydroxides as a titanium-containing reagent makes it possible to obtain aqua-hydroxo-complexes that differ in their acid-base properties, which ensures a more intensive polymerization of the resulting product and an improvement in its sorption characteristics.

Введение в титансодержащий раствор водорастворимого соединения циркония при мольном отношении Ti к Zr, равном 1:(0,1-0,25), с образованием титанциркониевого раствора позволяет образовать в реакционном растворе комплексы, имеющие в качестве центральных ионов элементы, отличающиеся по своей электроотрицательности, что обеспечивает в дальнейшем более глубокую и направленную полимеризацию продукта. Введение водорастворимого соединения циркония при расходе Zr менее 0,1 снижает интенсивность процессов полимеризации, а введение соединения циркония при расходе Zr более 0,25 приводит к неоправданному расходу соединения циркония без существенного улучшения характеристик целевого продукта.The introduction of a water-soluble zirconium compound into a titanium-containing solution at a molar ratio of Ti to Zr equal to 1: (0.1-0.25), with the formation of a titanium zirconium solution, allows the formation of complexes in the reaction solution having elements that differ in their electronegativity as central ions, which provides further deeper and more targeted polymerization of the product. The introduction of a water-soluble zirconium compound at a flow rate of Zr less than 0.1 reduces the intensity of the polymerization processes, and the introduction of a zirconium compound at a flow rate of Zr more than 0.25 leads to an unjustified consumption of the zirconium compound without significantly improving the characteristics of the target product.

Нейтрализация раствора с образованием суспензии гидроксидов титана и циркония обусловлена выделением твердой фазы в виде гетероядерных оксогидроксокомплексов, что обеспечивает интенсивное протекание процессов оляции и оксоляции с образованием полимерной матрицы твердой фазы.The neutralization of the solution with the formation of a suspension of titanium and zirconium hydroxides is caused by the release of the solid phase in the form of heteronuclear oxohydroxocomplexes, which ensures intensive processes of olation and oxolation with the formation of a polymer matrix of the solid phase.

Выдержка суспензии гидроксидов титана и циркония обусловлена необходимостью достижения полноты проведения процессов оляции и оксоляции для образования устойчивой к гидролизу твердой фазы.Exposure to a suspension of titanium and zirconium hydroxides is due to the need to achieve completeness of the olation and oxidation processes to form a solid phase resistant to hydrolysis.

Отделение смеси гидроксидов титана и циркония от маточного раствора позволяет уменьшить влияние фонового электролита на состав твердой фазы и обеспечивает в дальнейшем меньший расход промывных растворов на удаление ионов электролита маточного раствора из осадка.The separation of the mixture of titanium and zirconium hydroxides from the mother liquor reduces the influence of the background electrolyte on the composition of the solid phase and subsequently provides a lower consumption of washing solutions for the removal of electrolyte ions from the mother liquor from the precipitate.

Обработка смеси гидроксидов титана и циркония раствором ортофосфорной кислоты в два этапа с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана и циркония обусловлено необходимостью внедрения в твердую фазу ионообменных групп в виде гидрофосфатионов и обеспечивает формирование стабильной в водных средах ионообменной матрицы.The treatment of a mixture of titanium and zirconium hydroxides with a solution of phosphoric acid in two stages with the polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing compound of titanium and zirconium is caused by the need to introduce ion-exchange groups into the solid phase in the form of hydrophosphations and ensures the formation of an ion-exchange matrix stable in aqueous media.

Обработка смеси гидроксидов титана и циркония раствором ортофосфорной кислоты на первом этапе при мольном отношении Ti к Р, равном 1:(0,05-0,1), позволяет создать смешанные оксогидроксофосфатные комплексы, обладающие различными кислотно-основными свойствами, что обеспечивает укрупнение частиц сорбента и способствует его гранулированию. Взаимодействие при расходе Р менее 0,05 недостаточна для эффективного проведения процесса гранулирования, а обработка при расходе Р более 0,1 не влечет за собой интенсификации процесса.Processing a mixture of titanium and zirconium hydroxides with an orthophosphoric acid solution in the first stage with a molar ratio of Ti to P equal to 1: (0.05-0.1) allows you to create mixed oxohydroxophosphate complexes with different acid-base properties, which ensures the enlargement of sorbent particles and contributes to its granulation. The interaction at a flow rate of P less than 0.05 is insufficient for the effective implementation of the granulation process, and processing at a flow rate of P more than 0.1 does not entail the intensification of the process.

Выдержка образовавшейся суспензии в течение 2-4 часов обеспечивает внедрение фосфат-ионов во внутреннюю координационную сферу гетероядерных оксогидроксокомплексов и образования смешанных оксогидроксофосфатных комплексов с полимеризацией сорбента при его гранулировании. Выдержка образовавшейся суспензии менее 2 часов недостаточна для полного формирования оксогидроксофосфатных комплексов и прохождения процесса полимеризации с эффективным укрупнением частиц сорбента, а выдержка суспензии более 4 часов технологически нецелесообразна, так как приводит к дополнительным временным затратам на процесс синтеза без существенного улучшения характеристик целевого продукта.Exposure of the resulting suspension for 2-4 hours ensures the introduction of phosphate ions into the internal coordination sphere of heteronuclear oxohydroxocomplexes and the formation of mixed oxohydroxophosphate complexes with polymerization of the sorbent during its granulation. Exposure to the resulting suspension for less than 2 hours is insufficient for the complete formation of oxyhydroxophosphate complexes and the polymerization process with effective enlargement of the sorbent particles, and exposure to the suspension for more than 4 hours is technologically impractical, since it leads to additional time costs for the synthesis process without significantly improving the characteristics of the target product.

Обработка на втором этапе смеси гидроксидов титана и циркония раствором ортофосфорной кислоты при мольном отношении Ti к Р, равном 1:(1-2), обусловлена необходимостью введения в матрицу сорбента заданного количества ионообменных групп в виде гидрофосфат-ионов и обеспечивает необходимую высокую сорбционную емкость целевого продукта. Взаимодействие при расходе Р менее 1 приводит к уменьшению сорбционной емкости, а обработка при расходе Р более 2 не изменяет значение достигаемой сорбционной емкости и приводит к неоправданному расходу реагента.The processing at the second stage of a mixture of titanium and zirconium hydroxides with an orthophosphoric acid solution with a molar ratio of Ti to P equal to 1: (1-2) is due to the need to introduce a given number of ion-exchange groups in the form of hydrophosphate ions into the sorbent matrix and provides the required high sorption capacity of the target product. The interaction at a flow rate of P less than 1 leads to a decrease in sorption capacity, and processing at a flow rate of P more than 2 does not change the value of the achieved sorption capacity and leads to unjustified reagent consumption.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в получении сорбента на основе фосфата титана, имеющего повышенные обменную емкость и константу катионного замещения, а также более высокую гидролитическую устойчивость и механическую прочность, что обеспечивает при более длительном сохранении функциональных свойств сорбента его эффективное применение как в нейтральных, так и в слабокислых средах.The combination of the above features is necessary and sufficient to achieve the technical result of the invention, which consists in obtaining a sorbent based on titanium phosphate, which has an increased exchange capacity and constant of cationic substitution, as well as higher hydrolytic stability and mechanical strength, which provides for a longer preservation of the functional properties of the sorbent effective use in both neutral and slightly acidic environments.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.In particular cases of carrying out the invention, the following specific operations and operating parameters are preferred.

Выдержка суспензии гидроксидов титана и циркония в течение не менее 2 часов при температуре 20-60°С после нейтрализации титанциркониевого раствора при рН=4-6 обусловлена необходимостью достижения полноты проведения процессов оляции и оксоляции для образования устойчивых к гидролизу внутрисферных комплексов с сохранением достаточного количества координационной воды и обеспечивает аморфное состояние продукта с высокими сорбционными характеристиками.The exposure of a suspension of titanium and zirconium hydroxides for at least 2 hours at a temperature of 20-60 ° C after neutralization of the titanium zirconium solution at pH = 4-6 is due to the need to achieve completeness of the olation and oxolation processes to form hydrosphere-resistant intrasphere complexes while maintaining a sufficient amount of coordination water and provides an amorphous state of the product with high sorption characteristics.

Использование в качестве титансодержащего раствора сернокислого или солянокислого раствора обусловлено тем, что эти растворы являются промышленными продуктами переработки титанового сырья, позволяют обеспечить промышленное производство сорбента, а анионы, входящие в состав этих растворов, не влияют на состав получаемого сорбента.The use of a sulfuric acid or hydrochloric acid solution as a titanium-containing solution is due to the fact that these solutions are industrial products of titanium raw material processing that allow for industrial production of the sorbent, and the anions that make up these solutions do not affect the composition of the resulting sorbent.

Использование в качестве водорастворимого соединения циркония сернокислого, солянокислого или азотнокислого циркония обусловлено тем, что эти соединения хорошо растворимы, являются промышленными продуктами переработки циркониевого сырья, позволяют обеспечить промышленное производство сорбента, а анионы, входящие в состав этих соединений, также не влияют на состав получаемого сорбента.The use of zirconium sulfate, hydrochloric acid or zirconium nitrate as a water-soluble compound is due to the fact that these compounds are readily soluble, are industrial products of the processing of zirconium raw materials, make it possible to ensure industrial production of the sorbent, and the anions that make up these compounds also do not affect the composition of the resulting sorbent .

Сушка гидрогеля при температуре 20-60°С обусловлена образованием твердой фазы в аморфном гидратированном состоянии, обеспечивающем получение механически прочных и гидролитически устойчивых гранул с высокими сорбционными характеристиками.The drying of the hydrogel at a temperature of 20-60 ° C is caused by the formation of a solid phase in an amorphous hydrated state, which provides mechanically strong and hydrolytically stable granules with high sorption characteristics.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с получением сорбента, обладающего улучшенными сорбционными характеристиками.The above particular features of the invention make it possible to carry out the process in an optimal manner with obtaining a sorbent having improved sorption characteristics.

Сущность и преимущества предлагаемого способа получения сорбента на основе фосфата титана могут быть пояснены следующими примерами конкретного выполнения изобретения.The essence and advantages of the proposed method for producing a sorbent based on titanium phosphate can be explained by the following examples of specific embodiments of the invention.

Пример 1. В 300 мл сернокислого титансодержащего раствора с концентрацией титана 1,2 моль/л вводят 9 г солянокислого соединения циркония в виде оксохлорида циркония ZrOC2·4H2O (мольное отношение Ti к Zr равно 1:0,1) с образованием титанциркониевого раствора. Полученный раствор нейтрализуют 1 моль/л раствором NaOH до рН 5 с образованием суспензии гидроксидов титана и циркония, выдерживают суспензию в течение 4 часов при температуре 20°С и отделяют центрифугированием смесь гидроксидов титана и циркония в количестве 33,21 г в пересчете на диоксиды титана и циркония. Смесь гидроксидов обрабатывают при перемешивании раствором ортофосфорной кислоты в два этапа с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана и циркония. На первом этапе обработку ведут при мольном отношении Ti к Р, равном 1:0,05, выдерживают образовавшуюся суспензию в течение 2 часов и затем проводят второй этап обработки при мольном отношении Ti к Р, равном 1:2, с отделением гидрогеля от маточного раствора, осуществляют его водную промывку и сушку при температуре 20°С. Полученный сорбент имеет химический состав, мас.%: 5,6 ZrO2, 36,7 TiO2, 32,6 P2O5, 25,1 H2O. Сорбент измельчают до крупности 0,04-0,08 мм и испытывают в колоночном режиме при извлечении катионов цезия из водных хлоридных растворов с рН 3-7. Испытания показали, что гранулы сорбента после работы в течение 4 циклов сорбции-десорбции при длительности цикла 6 часов сохранили свои гидродинамические свойства, что свидетельствует об их повышенной механической прочности. Сорбент имеет степень гидролиза в воде 1,5%, статическую обменную емкость (СОЕ) по катионам цезия 4,6 мг-экв/г, константу катионного замещения 4,8·10-2.Example 1. In 300 ml of a sulfate titanium-containing solution with a titanium concentration of 1.2 mol / L, 9 g of a zirconium hydrochloride compound in the form of zirconium oxochloride ZrOC 2 · 4H 2 O (molar ratio of Ti to Zr is 1: 0.1) are introduced to form titanium zirconium solution. The resulting solution is neutralized with 1 mol / L NaOH solution to pH 5 to form a suspension of titanium and zirconium hydroxides, the suspension is kept for 4 hours at a temperature of 20 ° C and a mixture of titanium and zirconium hydroxides is separated by centrifugation in an amount of 33.21 g in terms of titanium dioxide and zirconium. The mixture of hydroxides is treated with stirring with a solution of phosphoric acid in two stages with the polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing compound of titanium and zirconium. At the first stage, the treatment is carried out with a molar ratio of Ti to P equal to 1: 0.05, the resulting suspension is maintained for 2 hours, and then the second stage of processing is carried out at a molar ratio of Ti to P equal to 1: 2, with the hydrogel being separated from the mother liquor carry out its water washing and drying at a temperature of 20 ° C. The resulting sorbent has a chemical composition, wt.%: 5.6 ZrO 2 , 36.7 TiO 2 , 32.6 P 2 O 5 , 25.1 H 2 O. The sorbent is ground to a particle size of 0.04-0.08 mm and tested in a columnar mode when removing cesium cations from aqueous chloride solutions with a pH of 3-7. Tests showed that the sorbent granules after working for 4 sorption-desorption cycles with a cycle time of 6 hours retained their hydrodynamic properties, which indicates their increased mechanical strength. The sorbent has a degree of hydrolysis in water of 1.5%, a static exchange capacity (SOE) for cesium cations of 4.6 mEq / g, a cationic substitution constant of 4.8 · 10 -2 .

Основные условия получения сорбента и его характеристики по Примеру 1, а также сорбентов, полученных по Примерам 2-5 и Примеру 6 по прототипу, приведены в Таблице.The main conditions for obtaining the sorbent and its characteristics according to Example 1, as well as the sorbents obtained according to Examples 2-5 and Example 6 of the prototype, are shown in the Table.

Пример 2. В 300 мл сернокислого титансодержащего раствора с концентрацией титана 1,4 моль/л вводят 32,68 г сернокислого соединения циркония в виде оксосульфата циркония ZrOSO4·6H2O (мольное отношение Ti к Zr равно 1:0,25) с образованием титанциркониевого раствора. Полученный раствор нейтрализуют 1 моль/л раствором NaOH до рН 6 с образованием суспензии гидроксидов титана и циркония, выдерживают суспензию в течение 2 часов при температуре 60°С и отделяют фильтрованием смесь гидроксидов титана и циркония в количестве 46,5 г в пересчете на диоксиды титана и циркония. Смесь гидроксидов обрабатывают при перемешивании раствором ортофосфорной кислоты в два этапа с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана и циркония. На первом этапе обработку ведут при мольном отношении Ti к Р, равном 1:0,05, выдерживают образовавшуюся суспензию в течение 4 часов и затем проводят второй этап обработки при мольном отношении Ti к Р, равном 1:1, с отделением гидрогеля от маточного раствора, осуществляют его водную промывку и сушку при температуре 60°С. Полученный сорбент имеет химический состав, мас.%: 15,1 ZrO2, 39,2 TiO2, 34,8 P2O5, 10,9 Н2О. Сорбент измельчают до крупности 0,6-1,0 мм и испытывают в колоночном режиме при извлечении катионов цезия из водных хлоридных растворов с рН 2-7. Испытания показали, что гранулы сорбента после работы в течение 4 циклов сорбции-десорбции при длительности цикла 6 часов сохранили свои гидродинамические свойства, что свидетельствует об их повышенной механической прочности. Сорбент имеет степень гидролиза в воде 0,7%, статическую обменную емкость (СОЕ) по катионам цезия 4,1 мг-экв/г, константу катионного замещения 9,2·10-2.Example 2. In 300 ml of a sulfate titanium-containing solution with a titanium concentration of 1.4 mol / l, 32.68 g of a zirconium sulfate compound in the form of zirconium oxosulfate ZrOSO 4 · 6H 2 O (molar ratio of Ti to Zr is 1: 0.25) the formation of a titanium zirconium solution. The resulting solution is neutralized with a 1 mol / L NaOH solution to pH 6 to form a suspension of titanium and zirconium hydroxides, the suspension is kept for 2 hours at a temperature of 60 ° C and a mixture of titanium and zirconium hydroxides is filtered off in an amount of 46.5 g in terms of titanium dioxide and zirconium. The mixture of hydroxides is treated with stirring with a solution of phosphoric acid in two stages with the polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing compound of titanium and zirconium. At the first stage, the treatment is carried out with a molar ratio of Ti to P equal to 1: 0.05, the resulting suspension is maintained for 4 hours, and then the second stage of processing is carried out at a molar ratio of Ti to P equal to 1: 1, with the hydrogel being separated from the mother liquor carry out its water washing and drying at a temperature of 60 ° C. The resulting sorbent has a chemical composition, wt.%: 15.1 ZrO 2 , 39.2 TiO 2 , 34.8 P 2 O 5 , 10.9 H 2 O. The sorbent is ground to a particle size of 0.6-1.0 mm and tested in a columnar mode when removing cesium cations from aqueous chloride solutions with a pH of 2-7. Tests showed that the sorbent granules after working for 4 sorption-desorption cycles with a cycle time of 6 hours retained their hydrodynamic properties, which indicates their increased mechanical strength. The sorbent has a hydrolysis degree of 0.7% in water, a static exchange capacity (SOE) of cesium cations of 4.1 mEq / g, and a cationic substitution constant of 9.2 · 10 -2 .

Пример 3. В 400 мл сернокислого титансодержащего раствора с концентрацией титана 1,6 моль/л вводят солянокислое соединение циркония в виде хлоридного раствора циркония в количестве 160 мл с концентрацией циркония 0,8 моль/л (мольное отношение Ti к Zr равно 1:0,2) с образованием титанциркониевого раствора. Полученный раствор нейтрализуют 1 моль/л раствором Na2CO3 до рН 4 с образованием суспензии гидроксидов титана и циркония, выдерживают суспензию в течение 2 часов при температуре 40°С и отделяют фильтрованием смесь гидроксидов титана и циркония в количестве 66,91 г в пересчете на диоксиды титана и ниобия. Смесь гидроксидов обрабатывают при перемешивании раствором ортофосфорной кислоты в два этапа с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана и циркония. На первом этапе обработку ведут при мольном отношении Ti к Р, равном 1:0,1, выдерживают образовавшуюся суспензию в течение 2,5 часов и затем проводят второй этап обработки при мольном отношении Ti к Р, равном 1:2, с отделением гидрогеля от маточного раствора, осуществляют его водную промывку и сушку при температуре 40°С. Полученный сорбент имеет химический состав, мас.%: 10,5 ZrO2, 34,3 TiO2, 30,5 P2O5, 24,7 Н2О. Сорбент измельчают до крупности 0,16-0,63 мм и испытывают в колоночном режиме при извлечении катионов цезия из водных хлоридных растворов с рН 2-7. Испытания показали, что гранулы сорбента после работы в течение 4 циклов сорбции-десорбции при длительности цикла 6 часов сохранили свои гидродинамические свойства, что свидетельствует об их повышенной механической прочности. Сорбент имеет степень гидролиза в воде 0,7%, статическую обменную емкость (СОЕ) по катионам цезия 4,3 мг-экв/г, константу катионного замещения 8,7-10-2.Example 3. In 400 ml of a sulfate titanium-containing solution with a titanium concentration of 1.6 mol / l, a zirconium hydrochloride compound is introduced in the form of a zirconium chloride solution in an amount of 160 ml with a zirconium concentration of 0.8 mol / l (molar ratio of Ti to Zr is 1: 0 , 2) with the formation of a titanium zirconium solution. The resulting solution was neutralized with 1 mol / L Na 2 CO 3 solution to pH 4 to form a suspension of titanium and zirconium hydroxides, the suspension was kept for 2 hours at a temperature of 40 ° C, and a mixture of titanium and zirconium hydroxides in an amount of 66.91 g recalculated on titanium dioxide and niobium. The mixture of hydroxides is treated with stirring with a solution of phosphoric acid in two stages with the polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing compound of titanium and zirconium. In the first stage, the treatment is carried out with a molar ratio of Ti to P equal to 1: 0.1, the resulting suspension is maintained for 2.5 hours, and then the second stage of processing is carried out with a molar ratio of Ti to P equal to 1: 2, with the hydrogel separated from mother liquor, carry out its water washing and drying at a temperature of 40 ° C. The resulting sorbent has a chemical composition, wt.%: 10.5 ZrO 2 , 34.3 TiO 2 , 30.5 P 2 O 5 , 24.7 N 2 O. The sorbent is ground to a particle size of 0.16-0.63 mm and tested in a columnar mode when removing cesium cations from aqueous chloride solutions with a pH of 2-7. Tests showed that the sorbent granules after working for 4 sorption-desorption cycles with a cycle time of 6 hours retained their hydrodynamic properties, which indicates their increased mechanical strength. The sorbent has a degree of hydrolysis in water of 0.7%, a static exchange capacity (SOE) for cesium cations of 4.3 mEq / g, a cationic substitution constant of 8.7-10 -2 .

Пример 4. В 600 мл солянокислого титансодержащего раствора с концентрацией титана 0,7 моль/л вводят 13,07 г сернокислого соединения циркония в виде оксосульфата циркония ZrOSO4·6H2O (мольное отношение Ti к Zr равно 1:0,1) с образованием титанциркониевого раствора. Полученный раствор нейтрализуют 1 моль/л раствором NaOH до рН 5 с образованием суспензии гидроксидов титана и циркония, выдерживают суспензию в течение 3 часов при температуре 30°С и отделяют фильтрованием смесь гидроксидов титана и циркония в количестве 38,73 г в пересчете на диоксиды титана и циркония. Смесь гидроксидов обрабатывают при перемешивании раствором ортофосфорной кислоты в два этапа с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана и циркония. На первом этапе обработку ведут при мольном отношении Ti к Р, равном 1:0,05, выдерживают образовавшуюся суспензию в течение 2 часов и затем проводят второй этап обработки при мольном отношении Ti к Р, равном 1:1, с отделением гидрогеля от маточного раствора, осуществляют его водную промывку и сушку при температуре 30°С. Полученный сорбент имеет химический состав, мас.%: 5,4 ZrO2, 35,1 TiO2, 31,2 P2O5, 28,3 Н2О. Сорбент измельчают до крупности 0,04-0,08 мм и испытывают в колоночном режиме при извлечении катионов цезия из водных хлоридных растворов с рН 2-7. Испытания показали, что гранулы сорбента после работы в течение 4 циклов сорбции-десорбции при длительности цикла 6 часов сохранили свои гидродинамические свойства, что свидетельствует об их повышенной механической прочности. Сорбент имеет степень гидролиза в воде 0,8%, статическую обменную емкость (СОЕ) по катионам цезия 4,4 мг-экв/г, константу катионного замещения 8,2-10-2.Example 4. In 600 ml of a hydrochloric acid titanium-containing solution with a titanium concentration of 0.7 mol / L, 13.07 g of a zirconium sulfate compound are introduced in the form of zirconium oxosulfate ZrOSO 4 · 6H 2 O (the molar ratio of Ti to Zr is 1: 0.1) s the formation of a titanium zirconium solution. The resulting solution is neutralized with a 1 mol / L NaOH solution to pH 5 to form a suspension of titanium and zirconium hydroxides, the suspension is kept for 3 hours at a temperature of 30 ° C and a mixture of titanium and zirconium hydroxides in an amount of 38.73 g in terms of titanium dioxide is separated by filtration and zirconium. The mixture of hydroxides is treated with stirring with a solution of phosphoric acid in two stages with the polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing compound of titanium and zirconium. At the first stage, the treatment is carried out with a molar ratio of Ti to P equal to 1: 0.05, the resulting suspension is maintained for 2 hours, and then the second stage of processing is carried out at a molar ratio of Ti to P equal to 1: 1, with the hydrogel being separated from the mother liquor carry out its water washing and drying at a temperature of 30 ° C. The resulting sorbent has a chemical composition, wt.%: 5.4 ZrO 2 , 35.1 TiO 2 , 31.2 P 2 O 5 , 28.3 H 2 O. The sorbent is ground to a particle size of 0.04-0.08 mm and tested in a columnar mode when removing cesium cations from aqueous chloride solutions with a pH of 2-7. Tests showed that the sorbent granules after working for 4 sorption-desorption cycles with a cycle time of 6 hours retained their hydrodynamic properties, which indicates their increased mechanical strength. The sorbent has a degree of hydrolysis in water of 0.8%, a static exchange capacity (SOE) of cesium cations of 4.4 mEq / g, a cationic substitution constant of 8.2-10 -2 .

Пример 5. В 800 мл солянокислого титансодержащего раствора с концентрацией титана 0,65 моль/л вводят 19,51 г азотнокислого соединения циркония в виде оксонитрата циркония ZrO(NO3)2·8H2O (мольное отношение Ti к Zr равно 1:0,1) с образованием титанциркониевого раствора. Полученный раствор нейтрализуют 1 моль/л раствором NaOH до рН 4,6 с образованием суспензии гидроксидов титана и циркония, выдерживают суспензию в течение 3 часов при температуре 30°С и отделяют центрифугированием смесь гидроксидов титана и циркония в количестве 47,96 г в пересчете на диоксиды титана и циркония. Смесь гидроксидов обрабатывают при перемешивании раствором ортофосфорной кислоты в два этапа с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана и циркония. На первом этапе обработку ведут при мольном отношении Ti к Р, равном 1:0,05, выдерживают образовавшуюся суспензию в течение 2 часов и затем проводят второй этап обработки при мольном отношении Ti к Р, равном 1:1, с отделением гидрогеля от маточного раствора, осуществляют его водную промывку и сушку при температуре 20°С. Полученный сорбент имеет химический состав, мас.%: 5,7 ZrO2, 36,8 TiO2, 32,7 P2O5, 24,8 H2O. Сорбент измельчают до крупности 0,04-0,08 мм и испытывают в колоночном режиме при извлечении катионов цезия из водных хлоридных растворов с рН 3-7. Испытания показали, что гранулы сорбента после работы в течение 4 циклов сорбции-десорбции при длительности цикла 6 часов сохранили свои гидродинамические свойства, что свидетельствует об их повышенной механической прочности. Сорбент имеет степень гидролиза в воде 1,3%, статическую обменную емкость (СОЕ) по катионам цезия 4,6 мг-экв/г, константу катионного замещения 5,5-10-2.Example 5. In 800 ml of a hydrochloric acid titanium-containing solution with a titanium concentration of 0.65 mol / L, 19.51 g of zirconium nitrate compound are introduced as zirconium oxonitrate ZrO (NO 3 ) 2 · 8H 2 O (molar ratio of Ti to Zr is 1: 0 , 1) with the formation of a titanium zirconium solution. The resulting solution is neutralized with a 1 mol / L NaOH solution to pH 4.6 to form a suspension of titanium and zirconium hydroxides, the suspension is kept for 3 hours at a temperature of 30 ° C, and a mixture of titanium and zirconium hydroxides is separated by centrifugation in an amount of 47.96 g in terms of Dioxides of titanium and zirconium. The mixture of hydroxides is treated with stirring with a solution of phosphoric acid in two stages with the polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing compound of titanium and zirconium. At the first stage, the treatment is carried out at a molar ratio of Ti to P equal to 1: 0.05, the resulting suspension is maintained for 2 hours, and then the second stage of processing is carried out at a molar ratio of Ti to P equal to 1: 1, with the hydrogel being separated from the mother liquor carry out its water washing and drying at a temperature of 20 ° C. The resulting sorbent has a chemical composition, wt.%: 5.7 ZrO 2 , 36.8 TiO 2 , 32.7 P 2 O 5 , 24.8 H 2 O. The sorbent is ground to a particle size of 0.04-0.08 mm and tested in a columnar mode when removing cesium cations from aqueous chloride solutions with a pH of 3-7. Tests showed that the sorbent granules after working for 4 sorption-desorption cycles with a cycle time of 6 hours retained their hydrodynamic properties, which indicates their increased mechanical strength. The sorbent has a degree of hydrolysis in water of 1.3%, a static exchange capacity (SOE) for cesium cations of 4.6 mEq / g, a cationic substitution constant of 5.5-10 -2 .

Пример 6 (по прототипу). 800 мл сернокислого титансодержащего раствора с концентрацией титана 1,4 моль/л нагревают до температуры 70°С и приливают при перемешивании 750 мл 3 моль/л раствора ортофосфорной кислоты. При этом мольное отношение Ti к Р равно 1:2. Осадок гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана отделяют от раствора центрифугированием, промывают водой, подвергают термической обработке при 45°С в течение 36 часов, а затем сушат при температуре 100°С. Полученный сорбент имеет химический состав, мас.%: 43,6 TiO2, 38,7 P2O5, 17,7 H2O. Сорбент измельчают до крупности 0,6-1,0 мм и испытывают в колоночном режиме при извлечении катионов цезия из водных хлоридных растворов с рН 4-7. Испытания показали, что частицы сорбента после работы в течение 2,5 циклов сорбции-десорбции при длительности цикла 6 часов сохраняли свои гидродинамические свойства, а затем гидродинамические свойства сорбента уменьшались более чем в 2-3 раза, что свидетельствует о снижении механической прочности гранул сорбента. Сорбент имеет степень гидролиза в воде 2,8%, статическую обменную емкость (СОЕ) по катионам цезия 3,1 мг-экв/г, константу катионного замещения 1,9·10-2.Example 6 (prototype). 800 ml of a titanium sulfate solution with a titanium concentration of 1.4 mol / L are heated to a temperature of 70 ° C and 750 ml of a 3 mol / L orthophosphoric acid solution are poured with stirring. In this case, the molar ratio of Ti to P is 1: 2. The hydrogel precipitate of the phosphorus-containing titanium compound is separated from the solution by centrifugation, washed with water, subjected to heat treatment at 45 ° C for 36 hours, and then dried at a temperature of 100 ° C. The resulting sorbent has a chemical composition, wt.%: 43.6 TiO 2 , 38.7 P 2 O 5 , 17.7 H 2 O. The sorbent is crushed to a particle size of 0.6-1.0 mm and tested in a column mode upon extraction cesium cations from aqueous chloride solutions with a pH of 4-7. Tests showed that the sorbent particles after working for 2.5 sorption-desorption cycles with a cycle time of 6 hours retained their hydrodynamic properties, and then the hydrodynamic properties of the sorbent decreased by more than 2-3 times, which indicates a decrease in the mechanical strength of the sorbent granules. The sorbent has a degree of hydrolysis in water of 2.8%, a static exchange capacity (SOE) for cesium cations of 3.1 mEq / g, a cationic substitution constant of 1.9 · 10 -2 .

Из вышеприведенных Примеров и Таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет получить модифицированный цирконием сорбент на основе фосфата титана, который по сравнению с прототипом имеет на 32-48% более высокую обменную емкость и в 2,5-4,8 раза большую константу катионного замещения. Степень гидролиза сорбента согласно изобретению ниже в 1,9-4,0 раза, а механическая прочность сохраняется при более длительном сроке эксплуатации как в нейтральных, так и в слабокислых средах.From the above Examples and the Table it can be seen that the proposed method allows to obtain a zirconium-modified sorbent based on titanium phosphate, which, in comparison with the prototype, has a 32-48% higher exchange capacity and a 2.5-4.8 times greater cationic substitution constant. The degree of hydrolysis of the sorbent according to the invention is lower by 1.9-4.0 times, and the mechanical strength is maintained during a longer service life in both neutral and slightly acidic environments.

ТаблицаTable Пример №Example No. Исходные реагентыStarting reagents Отношение Ti к ZrThe ratio of Ti to Zr Условия выдержкиExposure Conditions Отношение Ti к РThe ratio of Ti to P Характеристики сорбентаCharacteristics of the sorbent на 1-м этапеat the 1st stage на 2-м этапеat the 2nd stage СОЕ по Cs+ мг-экв/гSOY on Cs + mEq / g константа замещенияsubstitution constant степень гидролиза, %degree of hydrolysis,% 1one сернокислый раствор титана, оксохлорид цирконияtitanium sulfate solution, zirconium oxochloride 1:0,11: 0.1 20°С, 4 часа20 ° C, 4 hours 1:0,051: 0.05 1:21: 2 4,64.6 4,8·10-2 4.8 · 10 -2 1,51,5 22 сернокислый раствор титана, оксосульфат цирконияtitanium sulfate solution, zirconium oxosulfate 1:0,251: 0.25 60°С, 2 часа60 ° C, 2 hours 1:0,051: 0.05 1:11: 1 4,14.1 9,2·10-2 9.2 · 10 -2 0,70.7 33 сернокислый раствор титана, хлоридный раствор цирконияtitanium sulfate solution, zirconium chloride solution 1:0,21: 0.2 40°С, 2 часа40 ° C, 2 hours 1:0,11: 0.1 1:21: 2 4,34.3 8,7·10-2 8.7 · 10 -2 0,70.7 4four солянокислый раствор титана, оксосульфат цирконияtitanium hydrochloride solution, zirconium oxosulfate 1:0,11: 0.1 30°С, 3 часа30 ° C, 3 hours 1:0,051: 0.05 1:11: 1 4,44.4 8,2·10-2 8.2 · 10 -2 0,80.8 55 солянокислый раствор титана, оксонитрат цирконияtitanium hydrochloride solution, zirconium oxonitrate 1:0,11: 0.1 30°С, 3 часа30 ° C, 3 hours 1:0,051: 0.05 1:11: 1 4,64.6 5,5·10-2 5.5 · 10 -2 1,31.3 6 прототип6 prototype сернокислый раствор титанаtitanium sulfate solution -- -- 1:21: 2 3,13,1 1,9·10-2 1.9 · 10 -2 2,82,8

Claims (5)

1. Способ получения сорбента на основе фосфата титана, включающий обработку титансодержащего реагента раствором ортофосфорной кислоты при перемешивании с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана, отделение гидрогеля от маточного раствора, его водную промывку, сушку и измельчение, отличающийся тем, что в качестве титансодержащего реагента используют смесь гидроксидов титана и циркония, которую получают путем введения в титансодержащий раствор водорастворимого соединения циркония при мольном отношении Ti к Zr, равном 1:(0,1-0,25), с образованием титанциркониевого раствора, нейтрализации раствора с образованием суспензии гидроксидов титана и циркония, выдерживания суспензии и отделения смеси гидроксидов титана и циркония, которую и обрабатывают раствором ортофосфорной кислоты с полимеризацией гидрогеля фосфорсодержащего соединения титана и циркония, причем обработку раствором ортофосфорной кислоты осуществляют в два этапа: на первом этапе обработку ведут при мольном отношении Ti к Р, равном 1:(0,05-0,1), затем образовавшуюся суспензию выдерживают в течение 2-4 ч и проводят второй этап обработки при мольном отношении Ti к Р, равном 1:(1-2).1. A method for producing a sorbent based on titanium phosphate, comprising treating a titanium-containing reagent with an orthophosphoric acid solution while stirring with polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing titanium compound, separating the hydrogel from the mother liquor, water washing, drying and grinding thereof, characterized in that a mixture is used as a titanium-containing reagent titanium and zirconium hydroxides, which is obtained by introducing into a titanium-containing solution a water-soluble zirconium compound at a molar ratio of Ti to Zr, is m 1: (0.1-0.25), with the formation of a titanium zirconium solution, neutralization of the solution with the formation of a suspension of titanium and zirconium hydroxides, keeping the suspension and separating a mixture of titanium and zirconium hydroxides, which is treated with a solution of phosphoric acid with polymerization of a hydrogel of a phosphorus-containing titanium compound and zirconium, moreover, the treatment with the solution of phosphoric acid is carried out in two stages: at the first stage, the treatment is carried out with a molar ratio of Ti to P equal to 1: (0.05-0.1), then the resulting suspension is kept for e 2-4 hours and spend the second stage of processing at a molar ratio of Ti to P equal to 1: (1-2). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию гидроксидов титана и циркония выдерживают в течение не менее 2 ч при температуре 20-60°С.2. The method according to claim 1, characterized in that the suspension of titanium and zirconium hydroxides is incubated for at least 2 hours at a temperature of 20-60 ° C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве титансодержащего раствора используют сернокислый или солянокислый раствор.3. The method according to claim 1, characterized in that as a titanium-containing solution using a sulfate or hydrochloric acid solution. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого соединения циркония используют сернокислый, солянокислый или азотнокислый цирконий.4. The method according to claim 1, characterized in that as a water-soluble zirconium compound, sulfate, hydrochloride or nitric zirconium is used. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку гидрогеля ведут при температуре 20-60°С. 5. The method according to claim 1, characterized in that the drying of the hydrogel is carried out at a temperature of 20-60 ° C.
RU2009127217/05A 2009-07-14 2009-07-14 Method of preparing sorbent based on titanium phosphate RU2401160C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009127217/05A RU2401160C1 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Method of preparing sorbent based on titanium phosphate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009127217/05A RU2401160C1 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Method of preparing sorbent based on titanium phosphate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2401160C1 true RU2401160C1 (en) 2010-10-10

Family

ID=44024829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009127217/05A RU2401160C1 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Method of preparing sorbent based on titanium phosphate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2401160C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743359C1 (en) * 2020-08-12 2021-02-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Method for producing sorbent based on dolomite
US11090421B2 (en) 2018-11-28 2021-08-17 Baxter International Inc. Systems and methods for batch sorbent material reuse
US11253849B2 (en) 2018-11-28 2022-02-22 Baxter International Inc. Systems and methods for onsite sorbent material reuse
US11925916B2 (en) 2018-11-28 2024-03-12 Baxter International Inc. Method and composition for removing uremic toxins

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Корнейков Р.И. Синтез и свойства сорбционных материалов на основе оксогидрофосфатов титана: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук, Апатиты, 15.05 2009, с.7-9. Иваненко В.И. и др. Разработка и исследование титанофосфатных сорбентов, модифицированных цирконием, Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья и синтеза на его основе функциональных материалов: Всероссийская научная конференция с международным участием, ч.2 2008, Апатиты, с.35-38. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11090421B2 (en) 2018-11-28 2021-08-17 Baxter International Inc. Systems and methods for batch sorbent material reuse
US11253849B2 (en) 2018-11-28 2022-02-22 Baxter International Inc. Systems and methods for onsite sorbent material reuse
US11833284B2 (en) 2018-11-28 2023-12-05 Baxter International Inc. Systems and methods for batch sorbent material reuse
US11925916B2 (en) 2018-11-28 2024-03-12 Baxter International Inc. Method and composition for removing uremic toxins
RU2743359C1 (en) * 2020-08-12 2021-02-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Method for producing sorbent based on dolomite

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102602992B (en) Sodium zirconium carbonate and zirconium basic carbonate and methods of making the same
CN112313179B (en) Water purification composition and method for producing same
US9296611B2 (en) Zirconium phosphate particles having improved adsorption capacity and method of synthesizing the same
Wang et al. Direct hydrolytic route to molecular oxo− hydroxo lanthanide clusters
Salimi et al. Preparation of modified nano-SiO2 by bismuth and iron as a novel remover of methylene blue from water solution
TWI554473B (en) Method for reducing cesium ions
RU2401160C1 (en) Method of preparing sorbent based on titanium phosphate
KR101374191B1 (en) Preparing method of poly aluminum chloride inorganic coagulant with high basicity for water treatment
RU2615402C2 (en) Mesoporous titanium dioxide nanoparticles and methods for their prepairing
US2438230A (en) Production of aqueous sols of hydrous oxides
JP2748334B2 (en) How to remove sulfate ions in saline
JP2579773B2 (en) Purification method of alkaline solution
JP2013132636A (en) Manufacturing method for phosphorus adsorbent and phosphorus adsorbent
JP7319619B2 (en) Arsenic-adsorbing cellulose material
CN107602509A (en) A kind of beet alkali surface activator and its synthetic method and application
CN1326772C (en) Production method of medical sodium iodide
EA019142B1 (en) Method of separating platinum (ii, iv) and rhodium (iii) in hydrochloric aqueous solutions
JP6719214B2 (en) Oxo acid ion adsorbent
JP6076264B2 (en) Cellulose phosphate powder product, process for producing the same, and use for removing contaminants from aqueous solutions
RU2246985C1 (en) Titanium phosphate-based sorbent preparation method
JPS6360112A (en) Bismuth compound and inorganic ion exchanger containing same as effective component
KR101239605B1 (en) Aluminum hydroxide gel particles and process for production of same
JPH0292828A (en) Production of highly pure chromium hydroxide
RU2448769C1 (en) Method of producing sorbents based on mixed gels of zirconium oxyhydrate and silicic acid
Aminy Synthesis of Iron-Cellulose Complex Using Sodium Nitrite and Iron Moiety for Fluoride Adsorption