Способ получения сорбента для извлечения ионов металлов из растворов

 

Изобретение относится к кремнеземным химически модифицированным сорбентам. Удаление ионов металлов осуществляют обработкой водных растворов солей этих металлов модифицированной горелой породой месторождения "Дальние горы", г. Киселевск Кемеровской области. С целью повышения сорбционных свойств горелой породы проводят ее модификацию раствором фосфата натрия с концентрацией 0,001 моль/л в количестве 20 мл на 1 г сорбента при температуре 20^oС в течение 30 мин. Изобретение позволяет упростить способ получения и повысить емкость сорбента к ионам меди, кадмия и свинца. 1 табл.

Изобретение относится к кремнеземным химически модифицированным сорбентам и может быть использовано для извлечения ионов металлов из растворов.

В промышленности применяют, в основном, реагентный метод очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов.

Недостатком этого метода является низкая степень очистки сточных вод. Остаточное содержание металлов достигает нескольких мг/л, хотя ПДК для многих металлов установлена на уровне 0,1-0,01 мг/л. Кроме того, после проведения реагентной очистки сильно возрастает минерализация воды, что затрудняет ее дальнейшую очистку.

Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов с применением химически модифицированных растительных отходов (древесных опилок, коры, шлам-лигнина). В качестве модификаторов используют различные комплексообразующие реагенты.

К недостаткам данного способа можно отнести низкую сорбционную емкость предлагаемых сорбентов. Например, емкость наиболее селективного к ионам тяжелых металлов шлам-лигнина, модифицированного 4-метил-5-азонон-3,5-диендиол-2,9, составляет 2,3 мг/г для ионов меди (II) и 0,08 мг/г для ионов кадмия (II) [1].

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки воды от ионов тяжелых металлов с помощью модифицированного кремнезема. Сорбент получают путем обработки кремнезема (силикагель 750/65 аминопропиловый) раствором дифенилтиохлорида фосфора в органическом растворителе. Молярное соотношение аминопропилового кремнезема, модификатора и органического основания 1:(1-1,5): (1-2). Сорбционная емкость полученного сорбента по ионам меди (II) 25 мг/г сорбента [2].

Недостатком данного способа является его многостадийность, использование большого количества реагентов и невысокая сорбционная емкость полученных адсорбентов.

Целью изобретения является упрощение способа получения и повышения емкости и селективности сорбента к ионам меди (II), кадмия (II) и свинца (II). Кроме того, целью изобретения является снижение себестоимости способа получения сорбента.

Поставленная цель достигается тем, что при очистке воды от ионов меди (II), кадмия (II) и свинца (II) в качестве сорбента используют природный кремнезем - горелую породу, модифицированную фосфатом и карбонатом натрия.

Способ осуществляется следующим образом.

В качестве сорбента используют горелую породу месторождения "Дальние горы" г. Киселевска Кемеровской области следующего состава, мас.%: SiO₂ - 68,2, Аl₂О₃ - 21,5, Fе₂O₃ - 4,7, остальное - 5, с общей пористостью 50-60%. Для повышения сорбционных свойств горелой породы ее обрабатывают растворами-модификаторами.

Пример 1. В колбу вносят 1 г горелой породы с размером частиц 1,5-2 мм, добавляют 20 мл фосфата натрия с концентрацией 0,001 моль/л, выдерживают при температуре 20^oС в течение 30 минут, твердую фазу отделяют фильтрованием, промывают дистиллированной водой. Получают сорбент, содержащий на поверхности фосфат-ионы и имеющий сорбционную емкость по ионам меди (II) - 36 мг/г, кадмия (II) - 21,2 мг/г и свинца (II) 45,3 мг/г.

Пример 2. В условиях примера 1. Модификацию сорбента проводят при температуре 60^oС. Емкость полученного сорбента по ионам меди (II) - 38 мг/г, кадмия (II) - 22 мг/г и свинца (II) - 48,6 мг/г.

Пример 3. В условиях примера 1. Используют в качестве модификатора карбонат натрия с концентрацией 0,001 моль/л в количестве 20 мл на 1 г сорбента. Модификацию породы и сорбцию ионов металлов проводят при температуре 20^oС. Емкость полученного сорбента по ионам меди (II) - 32 мг/г, кадмия (II) - 12,1 мг/г и свинца (II) - 37,7 мг/г.

Пример 4. В условиях примера 3. Модификацию проводят при температуре 60^oС. Емкость полученного сорбента по ионам меди (II) - 34,8 мг/г, кадмия (II) - 14 мг/г и свинца (II) - 39,6 мг/г.

Пример 5. В качестве сорбента используют чистую горелую породу. Сорбцию ионов металлов проводят при температуре 20^oС. Емкость сорбента по ионам меди (II) - 13,9 мг/г, кадмия (II) - 4,2 мг/г и свинца (II) - 30,2 мг/г.

Пример 6. В условиях примера 5. Сорбцию ионов металлов проводят при температуре 60^oС. Емкость сорбента по ионам меди (II) - 16 мг/г, кадмия - 6,5 мг/г и свинца - 33,6 мг/г.

В таблицу сведены данные по примерам 1-6. Сорбционная емкость полученных сорбентов по ионам меди (II) составляет 14-38 мг/г. Использование в качестве сорбента модифицированной горелой породы позволяет упростить процесс очистки воды. Полученные сорбенты характеризуются селективностью к ионам меди (II), кадмия (II) и свинца (II), низкой себестоимостью, они нетоксичны и обладают высокими кинетическими показателями.

Источники информации 1. С.С. Тимофеева, О.В. Лыкова, Б.Ф. Кухарев // Химия и технология воды, 1990, т. 12, 6.

2. А.с. 1613129 СССР, МКИ В 01 D 15/08/ В.Н. Зайцев, С.В. Гуцалюк и В.В. Скопенко - Опубл. 15.12.90. Бюл. 46.

Формула изобретения

Способ получения сорбента для извлечения ионов металлов из растворов, включающий модификацию кремнеземного носителя, отличающийся тем, что в качестве кремнеземного носителя используют горелую породу следующего состава, мас. %: SiО₂ 68,2, Аl₂О₃ 21,5, Fe₂О₃ 4,7, остальное 5, с общей пористостью 50-60%, а в качестве модификатора используют фосфат натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1