Способ получения сорбентов

 

Изобретение относится к области прикладной экологии, в частности, к способам получения материалов с высокими сорбционными характеристиками по отношению к ионам металлов, в том числе радионуклеидам и ртути, как наиболее опасным составляющим промышленных отходов. Сущность изобретения: опилки различных пород деревьев обрабатывают смесью, содержащей ортофосфорную кислоту, диметилформамид и мочевину, при температуре кипения в течение 2 - 5 часов. 1 табл.

Изобретение относится к области прикладной экологии, а также химической технологии, в частности, к способам получения материалов с высокими сорбционными характеристиками по отношению к тяжелым металлам, в т.ч. радионуклидам, и ртути как наиболее экологически опасным составляющим промышленных отходов.

Известен способ получения сорбентов путем дезинтеграции биомассы и обработки ее мочевино-формальдегидным поликонденсатом (а.с. ЧССР N 253070, М. кл.⁵ B 01 J 20/22, 1987).

Известен способ получения сорбента ионов радиоактивных металлов (Eu, Pu, Am, Sr), включающий экстрагирование балластных веществ из биомассы продуцента экзогидролаз цитрат-фосфатным буфером с pH=2,5 4,5, отделение твердой фазы фильтрацией, повторное экстрагирование ее цитрат-фосфатным буфером с pH= 4,5 6,5 в том же режиме, промывку твердой фазы дистиллированной водой, ее высушивание и измельчение (а.с. СССР N 1738327, М. кл.⁵ B 01 J 20/22, 1990).

Известен способ получения сорбентов из биомасс микроорганизмов, согласно которому биомассу обрабатывают избытком 0,25 1,25 молярного раствора щелочи при температуре 50 100^oC, промывают, сушат и используют для сорбции катионов металлов (патент США N 4690894, М. кл.⁵ C 12 N 1/38, 1987).

Наиболее близким к предлагаемому способу получения сорбентов по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбентов из биомасс микроорганизмов, согласно которому биомассу микроорганизмов обрабатывают смесью углеводородного растворителя и спирта при температуре 10 80^oC в течение 2 6 часов, отделяют твердую фазу, промывают ее дистиллированной водой, сушат и измельчают (а.с. СССР N 1792738, М. кл.⁵ B 01 J 20/22, 1990).

Однако, сорбент, полученный этим способом, обладает относительно низкими сорбционными характеристиками по отношению к сорбентам, полученным предлагаемым способом. Кроме того, сорбент, полученный по прототипу недостаточно технологичен при применении, т.к. выделяет в очищаемый объект побочные продукты и быстро уплотняется при использовании в колоночном способе очистки, вследствие чего резко снижается скорость очистки.

Настоящее изобретение направлено на разработку способа получения сорбентов с повышенной сорбционной способностью по отношению к ионам тяжелых металлов, в т.ч. радионуклидам, и ртути, а также более технологичного при применении.

Поставленная задача достигается за счет того, что в предложенном способе получения сорбентов древесные опилки различных пород деревьев обрабатывают смесью, содержащей ортофосфорную кислоту, диметилформамид и мочевину, при температуре кипения в течение 2 5 часов, после чего твердый остаток отделяют фильтрацией, отмывают дистиллированной или деминерализованной водой, сушат и при необходимости измельчают. Полученный сорбент используют для очистки загрязненных сред от ионов тяжелых металлов, в частности радионуклидов, и ртути.

Только заявленная совокупность признаков и их последовательность обеспечивают решение поставленной задачи получение сорбентов с высокой сорбционной емкостью по отношению к ионам тяжелых металлов, в частности радионуклидам, ртути. Полученные по этому способу сорбенты не выделяют пигменты в очищаемый раствор, кроме того скорость очистки выше, чем при использовании сорбента, полученного по прототипу.

Заявленный способ иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1.

10 г березовых опилок обрабатывают смесью, содержащей ортофосфорную кислоту, диметилформамид (ДМФ) и мочевину, при температуре кипения в течение 3-х часов. Затем смесь фильтруют, твердый остаток промывают дистиллированной водой до прозрачности бесцветной жидкой фазы и нейтрального значения pH. Промытый твердый остаток сушат и используют в качестве сорбента.

Сорбционные характеристики полученного сорбента представлены в таблице.

Методика определения скорости очистки одинакова для сорбентов, полученных по всем примерам и по прототипу.

Пример 2.

Согласно примеру 1, но в качестве исходного сырья используют еловые опилки.

Сорбционные характеристики полученного сорбента представлены в таблице.

Пример 3.

Согласно примеру 1, но обработку ведут в течение 2 часов.

Сорбционные характеристики полученного сорбента представлены в таблице.

Пример 4.

Согласно примеру 1, но в качестве исходного сырья используют топливные опилки, а обработку ведут в течение 4 часов.

Сорбционные характеристики полученного сорбента представлены в таблице.

Пример 5.

Согласно примеру 1, но обработку ведут в течение 5 часов.

Сорбционные характеристики полученного сорбента представлены в таблице.

Пример 6.

Согласно примеру 2, но обработку ведут при температуре 100^oC (кипение не достигнуто).

Сорбционные характеристики полученного сорбента представлены в таблице.

Пример 7 (по прототипу).

Биомассу Aspergillus foetidus M-45 (ВКМ F-81), обрабатывают 5 кратным объемом смеси, содержащей 40% гексана и 60% изопропанола, при 80^oC в течение 2 часов. Твердый остаток отделяют фильтрацией, промывают дистиллированной водой, сушат и измельчают.

Сорбционные характеристики полученного сорбента представлены в таблице.

Формула изобретения

Способ получения сорбентов ионов тяжелых металлов, в том числе радионуклидов, и ртути, включающий обработку сырья, промывку, сушку и измельчение, отличающийся тем, что в качестве сырья используют опилки различных пород деревьев, а обработку ведут смесью, содержащей ортофосфорную кислоту, диметилформамид и мочевину, при температуре кипения в течение 2 5 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1