Способ адсорбционной очистки воды

 

Использование: способ очистки питьевой или промышленной воды от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов, фенола и поверхностно-активных веществ. Сущность изобретения: в качестве природного адсорбента используют кремнистую породу смешанного минерального состава, содержащую, мас. %: опал-кристоболит 30-49, цеолит 7-25, глинистую составляющую 7-25, обломочно-песчано-алевритовый материал - остальное, с диаметном пор по бензолу 6,3-9,0 нм, предельный сорбционный объем которых составляет 0,025-0,045%. 1 табл.

Изобретение относится к способам водоподготовки и может быть использовано при очистке питьевой или промышленной воды от ионов металлов, нефтепродукта, фенола, поверхностно-активных веществ.

Известен способ очистки питьевой воды фильтрованием через кварцевый песок фракции 0,5-2 мм [1].

Недостатком данного способа является тот факт, что кварцевый песок практически не очищает воду от ионов металлов, фенола и лишь в малой степени происходит очистка воды от нефтепродуктов и ПАВ.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ адсорбционной очистки воды, включающий фильтрацию через природный адсорбент [2].

Недостатком известного способа является небольшое время работы адсорбента до ПДК по ионам хрома, железа, никеля, меди и ПАВ и его невысокая динамическая емкость.

Задачей изобретения является увеличение продолжительности работы адсорбента и его динамической емкости, повышение степени очистки воды от ионов металлов, фенола, поверхностно-активных веществ. Для достижения технического результата загрязненные воды фильтруют через природный адсорбент, в качестве которого используют кремнистую породу смешанного минерального состава, содержащую, мас.%: Опал-кристобалит - 30-49 Цеолит - 7-25 Глинистая составляющая - 7-25 Обломочно-песчано-алевритовый материал - Остальное с диаметром пор по бензолу 6,3-9,0 нм, предельный сорбционный объем которых составляет 0,025-0,045%.

Применяемая порода отобрана с месторождений Городищенское, Аксинское, Татарско-Шатрашанское, расположенных на территории Татарии.

Заявленный способ адсорбционной очистки питьевой воды отличается от известного использованием нового природного адсорбента, представляющего собой кремнистую породу смешанного минерального состава, в которой содержание минералов, характеризующих адсорбционную активность по отношению к вредным примесям, составляет 70% и более. За счет содержания в своем составе различных групп адсорбционных минералов, а именно: опал-кристобалита - 30-49%; цеолита - 7-25%, глинистой составляющей - 7-25%, обеспечивается более высокая адсорбционная активность сорбента, позволяющая еще дополнительно адсорбировать ионы таких металлов, как Cr, Zn, Ni, Mn, ПАВ, фенола и нефтепродуктов.

Кремнистая порода смешанного состава характеризуется и более высокими значениями диаметра пор по бензолу (7,0-9,0 нм) и предельным объемом адсорбционного пространства (0,04-0,06%) по сравнению с известными опоками, диаметр пор которых по бензолу - 6,2 нм и предельный объем адсорбционного пространства - 0,022%, что также повышает ее адсорбционную активность.

Пример 1. В качестве адсорбента используют кварцевый песок, предварительно промытый водопроводной водой и просушенный при температуре 70-90^oC в течение 2 ч.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2. Отобранную кремнистую породу смешанного состава, имеющую следующий средний химический состав по месторождениям РТ (Городищенское, Аксинское, Татарско-Шатрашанское), % мас.: SiO₂ - 51,47-68,03 TiO₂ - 0,17-0,31 Al₂O₃ - 3,68-4,23 Σ Fe - 1,21-1,66
Mn - < 0,01
CaO - 9,83-14,00
MgO - 0,64-0,85
Na₂O - 0,05-0,11
K₂O - 0,62-0,91
P₂O₅ - 0,11-0,17
SO₃ - < 0,05,
фракцию (1,0-6,0)·10^-3 м прокаливают при температуре 250^oC в течение 2 ч (скорость подъема температуры 50^oC/ч), взвешивают на технических весах и засыпают в адсорбционную стеклянную колонку ( D = 25 мм, H = 44 мм на 2/3 по высоте). В качестве испытуемой воды используют воду с Волжского водозабора. Начальное содержание ионов металлов, нефтепродуктов, фенола и поверхностно-активных веществ в испытуемой воде составило, мг/л:
Σ Fe - До 5
Cu - До 10
Ni - До 15
Mn - До 2
Zn - До 10
Cr - До 15
Нефтепродуктов - До 0,3
Фенола - До 0,003
ПАВ (поверхностно-активные вещества) - До 0,4.

Испытуемую питьевую воду подают из емкости в адсорбционную колонку со скоростью 0,5 л/ч. Скорость подачи воды регулируют реометром. Отбор проб воды на анализ проводят через каждый час. Анализ питьевой воды до и после очистки от вредных примесей проводят на атомно-абсорбционном спектрофотометре C-115 по катионам Σ Fe, Mn, Cu, Cr, Zn. Определение поверхностно-активных веществ проводят по ИСО 7875/-84. Качество воды. Определение поверхностно-активных веществ.- М., 1987, 11с, УДК 543.3:661.185.1. Группа Т58.

Фенол определяют по ИСО 6439-84. Качество воды. Определение фенольного индекса-4-амино-антипирино. - М., 1987, 11с. УДК 543.38:547.56. Группа Т58.

Нефтепродукты определяют по методике, изложенной в кн.: Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод.- М.: Химия, 1984, с. 269.

В таблице представлены сравнительные данные при очистке воды от вредных примесей при их совместном присутствии различными сорбентами. Как видно из приведенных в таблице данных, степень очистки повышается до 100% по ионам Mn и Ni, с одновременным увеличением времени работы адсорбента (по ионам железа в 7,6 раза, меди в 5 раз, никеля в 2 раза, ПАВ в 2,7 раза, остальных загрязняющих воду примесей в 1,2-2 раза) и увеличение динамической емкости сорбента по ионам цинка ≈ в 3,5 раза, по остальным загрязняющим примесям ≈ в 2 раза.

Использование заявляемой кремнистой породы смешанного состава для очистки воды позволяет:
1. Повысить производительность технологического процесса за счет увеличения времени работы адсорбента.

2. Упростить технологический процесс очистки воды, т.к. в данном случае не требуется предварительная обработка породы щелочью.

3. Повысить качество очищаемой воды.

4. Расширить область применения природного адсорбционного сырья.

Планируется применение кремнистой породы смешанного состава на станциях очистки питьевых вод центрального водоснабжения г. Казани (в скорых фильтрах, как фильтрующий материал вместо применяемого кварцевого песка).

Формула изобретения

Способ адсорбционной очистки воды, включающий фильтрацию через природный адсорбент, отличающийся тем, что в качестве природного адсорбента используют кремнистую породу смешанного минерального состава, содержащую, мас.%:
Опал-кристобалит - 30 - 49
Цеолит - 7 - 25
Глинистая составляющая - 7 - 25
Обломочно-песчано-алевритовый материал - Остальное
с диаметром пор по бензолу 6,3 - 9,0 нм, предельный сорбционный объем которых составляет 0,025 - 0,045%.

РИСУНКИ

Рисунок 1