Способ извлечения гуминовых кислот из природных гуматсодержащих соединений

 

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам переработки природных гуматсодержащих соединений , например торфа, сопропелей с целью выделения из них гуминовых кислот. Целью изобретения является повышение производительности способа, снижение расхода реагентов. Способ включает перевод гуминовых кислот в раствор с последующим их осаждением, причем перевод гуминовых кислот в раствор ведут в катодной камере диафрагменного электролизера, а осаждение в анодной камере того же электролизера , заполненного 0,1-0,5%ным раствором K2S04 или NaaS04. Процесс ведут при циркуляции растворов в анодной и катодной камерах соответственно через анодную и катодную камеры дополнительного электролизера. 1 таб. 1 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (! !у (slps С 02 F 1/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llD ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4643268/26 (22) 12.12.88 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 3 (71) Институт торфа АН БССР и Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР (72) А.М.Абрамец, В.А.Буслов и Ф.А.Пунтус (53) 628.543 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1076829, кл. G 01 N 33/24, 1984. (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГУМИНОВЫХ

КИСЛОТ ИЗ ПРИРОДНЫХ ГУМАТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к х,мической технологии, а именно к способам переработки природных гуматсодержащих соедиИзобретение относится к химической технологии, а- именно к способам переработки природных гуматсодержащих соединений, например торфа,,сапропелей, для выделения из них гуминовых кислот;

Наиболее близким по технической сущности является способ выделения гуминовых кислот, включающий перевод их в раствор с использованием водного раствора Na0H, последующую обработку дисперсии гумусового сырья ультразвуковым полем, осаждение коллоидов насыщенным раствором фосфата натрия, выделение гуминовых кислот иэ раствора минеральной

КИСЛОТОЙ, Недостатком данного способа является

его низкая производительность и высокий расход реагентов (щелочей, кислот, воды).

Для извлечения из сырья гуминовых кислот необходимо перевести их в форму водорастнений, например торфа, сопропелей с целью выделения из них гуминовых кислот.

Целью изобретения является повышение производительности способа, снижение расхода реагентов. Способ включает перевод гуминовых кислот в раствор с последующим их осаждением, причем перевод гуминовых кислот в раствор ведут в катодной камере диафрагменного электролизера, а осаждение в анодной камере того же электролизера, заполненного 0,1-0,5;,ным раствором QSO4 или Иа2$04. Процесс ведут при циркуляции растворов в анодной и катодной камерах соответственно через анодную и катодную камеры дополнительного электролизера. 1 таб. 1 ил, воримых гуматов, после чего отмыть водой и далее осадить гуминовые кислоты. из раствора путем его подкисления до рН 2 — 2,5, Щелочной и кислотный реагенты остаются в воде, при этом проблема утилизации данной технологической воды представляет собой актуальную проблему. Расход воды для получения 1 т гуминовых кислот по данной технологии составляет 50 500 т, Ультразвуковая обработка обеспечивает лишь повышение выхода гуминовых кислот и некоторое ускорение процесса их выделения из сырья.

Целью изобретения является повышение производительности и снижение расхода реагентов.

Это достигается тем, что в способе извлечения гуминовых кислот из гуматсодержащих соединений, включающем перевод гуминовых кислот в раствор с последующим

1721025

20

30

40 их осаждением, перевод гуминовых кислот в раствор ведут в катодной камере диафрагменного электролизера, а осаждение — в анодной камере того же электролизера, заполненной 0,1 — 5,0 7-ным раствором KzSO< или NazSO<, и процесс ведут при циркуляции растворов в анодной и катодной камерах соответственно через анодную и катодную камеры дополнительного электролизера.

На чертеже представлена принципиальная схема процесса выделения гуминовых кислот, Пример. Электродные камеры 1, 2, 3, 4 основного двухкамерного электролизера

5 и дополнительного 6 заполняют 1О -ным раствором Kz$04, После чего в катодную камеру 3 основного электролизера 5 вводят

1 кг торфа. Затем включают насосы 7, 8 и ведут процесс выделения гуминовых кислот из сырья. После его окончания осуществляют выпуск дисперсии гуминовых кислот из анодной камеры 2 основного электролизера

5 через патрубок 9, Затем сливают растворы

KzS04 с торфом из электродных камер 1, 3 и отделяют фильтрованием твердый остаток торфа. Заполняют полученным фильтратом (раствором Kz$04) электродные камеры 1, 3, вводят н электродную камеру 3 электролизера новую порцию гуминового сырья и ведут процесс выделения гуминовых кислот аналогично изложенному выше.

Аналогично осуществляют процесс, используя Naz$0<, Kz$04, при концентрации их растворов 0,05; 0,1; 2; 5, 7,5;ь,.

Принцип явлений, протекающих при ведении процесса выделения гуминовых кислот, заключается в следующем.

После подачи напряжения на электроды электролизеров 5, 6 дисперсия гуматсодержащего сырья в катодных камерах 1, 3 электролизеров 5, 6 приобретает щелочную реакцию среды согласно следующего условия:

2Ме++2е +2Н 02 (Ме+ОН)+ Hzk где Ме — К либо Na при использовании

К2$04 или Йа2$04.

В анодных камерах 2, 4 злектролизеров

5, 6 реакция среды будет кислой (рН снижается), согласно следующего условия:

2S04z + 2НгΠ— 2е- 2 (2Н $0< ) + Ozf

Таким образом, реакция среды гуматсодержащего сырья в катодной камере 3 электролизера будет щелочной, а в анодной камере 4 электролизера — кислой. Под воздействием щелочной реакции среды гуминовые кислоты в катодной камере 3 электролизера переходят в водорастворимое состояние согласно следующего условия:

Me + OH + RC0OH RCO0 Me + Hz0 где RCOOH — гуминовая кислота.

Гуматы Na, К вЂ” соединения хорошо растворимые в воде. Кроме того, радикал гуматов RCOO имеет отрицательный заряд, вследствие чего органическое вещество гуматов в электрическом поле мигрирует к аноду в электролизере 5. Этому процессу способствует перепад гидростатического давления между катодными 1, 3 и анодными

2, 4 камерами электролизеров 5, 6. В результате растворенные в воде гуматы фильтруются через диафрагму электролизера 6. В катодной камере 4 электролизера 6 под действием кислой реакции среды гуматы восстанавливаются до гуминовых кислот и переходят в водонерастворимое состояние, согласно следующего условия:

RCO0 + Vie + Н+- ВСООН1+ Ме

Гуминовые кислоты, попадая в анодную камеру 2 электролизера 5, седиментируют (осаждаются) в нижнюю часть, а надосадочный раствор насосом 8 снова подается в анодную камеру 4 электролизера 6.

Попадающие в камеру 2 ионы К, Na "выкатываются" электрическим полем электролизера 5 обратно в камеру 1. Из камеры 1 электролизера 5 дисперсия гуминового сырья снова подается насосом 7 в катодную камеру 3 электролизера 6. Процесс повторяется непрерывно до тех пор пока не прекратится накопление осадка гуминовых кислот в камере 2, Гуминовые кислоты из камеры 2 можно отводить периодически с помощью патрубка 9.

Данная схема работает в автономном режиме (после начальной его регулировки при запуске). После завершения выделения гуминовых кислот негидролизуемый (без гуминовых кислот) остаток из бака-накопителя сливают и заменяют свежей партией сырья.

Процесс возобновляют аналогично описанному выше.

Использование данного устройства позволяет практически полностью извлечь гуминовые кислоты из гуминового сырья при постоянном обьеме растворителя (воды) и реагентов (сильных электролитов, Kz$04, Йа $04), которые дешевле чем щелочные (КОН, NaQH), Обоснование эффективности предлагаемого способа приведено в таблице, Из приведенных данных видно, что предложенный способ обеспечивает ускорение процесса и снижает расход воды и реагентов более, чем 5-100 раз.

Использование К2$04 либо Naz04 практически не сказывается на эффективности процесса. Оба электролита имеют равную

1721025

Формула изобретения

Эффективность способов выделения гуминовых кислОт из тОрфа

Способ

Расход

Выход

-«-уминовых кислот,4 (на сух. в-во сырья) Время процес" са, ч реагентов, кг

Известный (0,1 н р-р

НаОН+ультраз ву к+НС1) 150

30,/

0,86

180

26,9

30, 0

30,7

31,0

31,3

31 5

31,5

68

42

2,0

1 5

1,5 ю

2 5

3,5

Ц 5

5,5

7,5

10,0

15 0

О, 005

0,010

0,012

0,021

0,033

0 035

0s 0lf0

П р и м е ч а н и е. Расход Н О, реагентов дан в расчете на

1 кг г.к. эффективность (воздействие на процесс выделения гуминовых кислот).

Экспериментально установлено, что при концентрации электролитов (Na$04, Кг$04) в растворе менее 0,010 существенно возрастает длительность процесса, а при С>

5,0% увеличиваются потери электролита при выводе гуминовых кислот из электролизера. Оптимальным диапазоном концентрации электролитов (йаг$04, KzS04) является

001 «С Я5,0%.

Таким образом технико-экономическая эффективность способа заключается в повышении (в 5-100 раз) его производительности (снижении времени процесса и расхода реагентов), а экологическая эффективность обусловлена снижением расхода технологической воды и реагентов.

Предлагаемый

K S04 (Иа ЗО4.)

0,05

0э1

"05

- 1,0

3,0

- 5,0

- 7,5

В

Способ извлечения гуминовых кислот из природных гуматсодержащих соедине5 ний, включающий перевод гуминовых кис-лот в раствор с последующим их осаждением, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью повышения производительности и снижения расхода реагента, перевод гуми10 новых кислот в раствор ведут в катодной камере диафрагменного электролизера, а осаждение — в анодной камере того же электролиэера, заполненного 0,1-5,0 %-ным раствором Кг$04 или йаг$04, и процесс ве15 дут при циркуляции растворов в анодной и катодной камерах соответственно через анодную и катодную камеры дополнительного электролизера.

1721025

Составитель Т. Барабаш

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Малец

Редактор Н. Козлова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 925 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5