Способ получения модифицированного активного угля

 

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения модифицированных активных углей (МАУ), применяемых в водоочистке и водоподготовке, а также в медицинской технике. Сущность изобретения состоит в том, что способ получения модифицированного активного угля включает приготовление раствора модификатора, пропитку угля и его сушку, при этом в качестве модификатора используют кверцетин (Quercetin), альгиновую кислоту или ее соли щелочных металлов, причем используют активный уголь с отношением объема микропор к суммарному объему пор 0,3 - 0,4, а пропитку ведут водным раствором модификатора при соотношении объемов пропитки и угля 0,8 - 1,0. Предложенный способ позволяет получить МАУ, превосходящие известные по эффективности очистки воды от тяжелых металлов. Эффективность очистки воды по свинцу составляет 98 - 99,5o, по меди 97,1 - 98,6%, по цинку 97,8 - 99%.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения модифицированных активных углей (МАУ), применяемых в водоочистке и водоподготовке, а также в медицинской технике.

Известен способ получения МАУ с использованием в качестве модификатора хлорида олова, наносимого на поверхность активного угля из раствора, с последующей сушкой при температуре 115 - 120oC [1]. Недостатком известного способа является вымывание модификатора с поверхности активного угля при использовании его для очистки жидких сред.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения МАУ с отношением объема микропор к суммарному объему пор 0,5 - 0,6 путем пропитки исходного угля гуминовой или меланоидиновой кислотами, которые предварительно растворяют в смеси органического растворителя и воды в соотношении кислоты растворителя и воды 1:50:4; уголь выдерживают в пропиточном растворе, после чего промывают и сушат при температуре 115 - 120oC [2]. Недостатком известного способа является низкая эффективность очистки воды от тяжелых металлов.

Целью данного изобретения является повышение эффективности работы МАУ по ионам тяжелых металлов (свинцу, меди, цинку, железу и др.) в системах очистки питьевой и технической воды при сохранении сорбционных свойств активного угля. Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим приготовление раствора модификатора, пропитку угля и его сушку; в качестве модификатора используют кверцетин (Quercetin), альгиновую кислоту или ее соли щелочных металлов, причем используют активный уголь с отношением объема микропор к суммарному объему пор 0,3 - 0,4, а пропитку ведут водным раствором модификатора при соотношении объемов пропитки и угля 0,8 - 1,0.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что в качестве модификатора используют кверцетин (Quercetin), альгиновую кислоту или ее соли щелочных металлов, причем используют активный уголь с отношением объема микропор к суммарному объему пор 0,3 - 0,4, а пропитку ведут водным раствором модификатора при соотношении объемов пропитки и угля 0,8 - 1,0.

В процессе экспериментальных исследований большого количества органических веществ было выявлено, что кверцетин (Quercetin), альгиновая кислота или ее соли щелочных металлов в силу высокой поляризуемости заряда радикалов, удерживающих катионы, дают наиболее высокую ионообменную емкость. С другой стороны, эффективность работы МАУ зависит как от структуры активного угля, так и от условий его пропитки. Экспериментально установлено, что активные угли с большим значением отношения объема микропор к суммарному объему пор хотя и имеют высокую сорбционную емкость, но не обладают достаточной поверхностью транспортных пор для нанесения модификатора. В этом случае эффективность работы МАУ по тяжелым металлам снижается вследствие недостатка модификатора. Если же использовать активные угли с низким значением отношения объема микропор к суммарному объему пор, то резко снижается адсорбционная составляющая процесса очистки воды. При изготовлении МАУ важно и то обстоятельство, что необходимо выдержать определенное соотношение объемов пропитки и угля, так как при малом значении этой величины недостаточно модификатора для покрытия всей поверхности транспортных пор, а при большом соотношении имеет место блокировка модификатором пористой структуры угля и снижение сорбционной составляющей. В обоих случаях эффективность работы МАУ по тяжелым металлам снижается.

Способ осуществляется следующим образом.

Берут активный уголь (АГ-3, АР-А, СКТ и т.п.) с отношением объема микропор к суммарному объему 0,3 - 0,4. Для приготовления раствора модификатора берут воду или смесь воды с этиловым спиртом в соотношении 1:1 при температуре 20 - 40oC и растворяют в них модификатор: кверцетин (Quercetin), альгиновую кислоту или соли щелочных металлов с тем, чтобы концентрация раствора составила 0,2 - 0,5 мас.%. Пропитку осуществляют в смесителе, выполненном из не корродирующих материалов (фарфор, стекло и т.п.) при соотношении объемов пропиточного раствора и угля 0,8 - 1,0. Затем пропитанный уголь выдерживают на воздухе 1,5 - 2,0 ч при температуре 25 - 30oC. После этого уголь сушат в сушильном шкафу в течение 1,5 - 2,0 ч при температуре 115 - 120oC.

Полученный МАУ имел следующую эффективность очистки воды от тяжелых металлов: свинец 98,0 - 99,8%, медь 97,1 - 99,5%, цинк 97,8 - 99,2%.

Пример 1. Берут активный уголь АГ-3 с отношением объема микропор к суммарному объему 0,3. Готовят раствор модификатора - кверцетина (Quercetin) в смеси воды и этилового спирта, взятых в соотношении 1:1, до концентрации 0,4% массовых. Помещают уголь в смеситель, добавляют пропиточный раствор в соотношении 0,8 : 1,0 и выдерживают при температуре 25oC в течение 1,5 ч. Сушат уголь в сушильном шкафу при температуре 120oC в течение 2 ч. Полученный МАУ имел эффективность очистки воды по свинцу 99,8%, по меди 99,5%, по цинку 99,2%.

Пример 2. Ведение процесса как в примере 1 за исключением того, что в качестве модификатора используют альгиновую кислоту. Эффективность очистки воды в этом случае составляла по свинцу 98%, по меди 97,1%, по цинку 97,8%.

Пример 3. Ведение процесса как в примере 1 за исключением того, что в качестве модификатора используют натриевую соль альгиновой кислоты, активный уголь берут с соотношением объема микропор к суммарному объему пор 0,4, а пропитку осуществляют при соотношении объемов пропиточного раствора и угля 1: 1. Эффективность очистки воды в этом случае составляла по свинцу 99%, по меди 98,2%, по цинку 98,6%.

Пример 4. Ведение процесса как в примере 1 за исключением того, что в качестве модификатора используют калиевую соль альгиновой кислоты, активный уголь берут с соотношением объема микропор к суммарному объему пор 0,35, а пропитку осуществляют при соотношении объемов пропиточного раствора и угля 0,9: 1. Эффективность очистки воды в этом случае составляла по свинцу 99,5%, по меди 98,6%, по цинку 99%.

При исследовании МАУ, полученного по способу прототипа, его эффективность очистки воды от тяжелых металлов была на 40 - 62% ниже, чем у предлагаемого: по свинцу 58%, по меди 48%, по цинку 35,8%.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать МАЦ, превосходящие известные по эффективности очистки воды от тяжелых металлов, что дает реальную возможность решать широкий спектр экологических и технологических проблем.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение эффективности работы сорбента по тяжелым металлам, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Формула изобретения

Способ получения модифицированного активного угля, включающий приготовление раствора модификатора, пропитку угля и его сушку, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют кверцетин (Quercetin), альгиновую кислоту или ее соли щелочных металлов, причем используют активный уголь с отношением объема микропор к суммарному объему пор 0,3 0,4, а пропитку ведут водным раствором модификатора при соотношении объемов пропитки и угля 0,8 - 1,0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения адсорбирующего материала, в частности на торфяной основе, и может быть использовано для очистки воды, подпитывающей котлоагрегаты, от солей жесткости и железа
Изобретение относится к сорбционной технике, в частности к способу получения хемосорбента для очистки газов от аммиака и хлористого циана, и может быть использовано в защите окружающей среды от плохосорбируемых токсичных компонентов

Изобретение относится к химической технологии, а именно к получению сорбентов для извлечения из сточных и промышленных вод ионов тяжелых металлов, органических примесей и красителей

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения хемосорбентов и катализаторов для очистки воздуха и промышленных выбросов, содержащих аммиак и пары органических веществ

Изобретение относится к технологии сульфирования каменных углей и может быть использовано в производстве катионита "Сульфоуголь", применяемого в теплотехнике для химической очистки воды

Изобретение относится к способу получения углеродного адсорбента и позволяет повысить поглотительную способность адсорбента по трихлорметану

Изобретение относится к способам получения сульфокатионита и позволяет повысить выход продукта

Изобретение относится к способу получения катионита, позволяет упростить и снизить продолжительность процесса и повысить обменную емкость катионита по меди

Изобретение относится к области получения адсорбентов, используемых в гидрометаллургии благородных металлов для выделения серебра

Изобретение относится к физической химии, а конкретнее касается пористых композиционных материалов

Изобретение относится к способу получения фильтрующего материала из прессованного активированного угля, к самому фильтрующему материалу, а также к его применению для избирательного отделения органических и неорганических фаз

Изобретение относится к сорбционной технике, в частности к способу получения сорбента для поглощения аммиака и сероводорода и может быть использовано в процессах очистки отходящих промышленных газов или средствах защиты органов дыхания

Изобретение относится к получению сорбционных материалов
Изобретение относится к сорбционной технике, а именно к способу получения сорбентов для поглощения паров ртути и может быть использовано в средствах защиты органов дыхания и для очистки различных выбросов от паров ртути

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к способу получения углеродного молекулярного сита и его использования для разделения кислорода и азота
Изобретение относится к сорбентам, применяемым в способах очистки водных сред от нефти, масел и иных углеводородов с использованием магнитного поля Известно использование при очистке от нефти в качестве связующего намагничивающегося порошка в виде стальных опилок [1] Известен способ обработки содержащих масла сточных вод с использованием в качестве адсорбента смеси неорганического мелкодисперсного материала, содержащего оксиды и гидроксиды металлов типа Mg, Zn, Fe, Co, Ni, Cu и высокомолекулярного мелкодисперсного волокнистого материала с гидрофильными свойствами [2] Известен способ очистки воды от неорганических примесей, масел, нефти и нефтепродуктов с использованием в качестве ферромагнитного материала сухого магнетитового концентрата с размером частиц 50 70 мкм в количестве 65 70 мас

Изобретение относится к области пористых углеродных материалов, находящих применение в качестве адсорбентов и носителей для катализаторов

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам приготовления карбоминеральных адсорбентов, катализаторов и носителей

Изобретение относится к получению дробленого активного угля

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения модифицированных активных углей, применяемых в водоочистке и водоподготовке, а также в медицинской технике

Наверх