Способ получения сорбента для очистки растворов от тяжелых металлов

 

Изобретение относится к алюмосиликатным химически модифицированным сорбентам и может быть использовано для охраны окружающей среды от токсичных неорганических загрязнителей на очистных сооружениях некоторых промышленных предприятий. Способ получения сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из растворов включает обработку кремнеземного носителя раствором модификатора, при этом в качестве носителя используют дешевое сырье - горелую породу, в качестве модификатора - раствор карбоксиметилцеллюлозы. Способ позволяет получить сорбент с высокой емкостью по ионам меди и селективностью по ионам свинца. 1 табл.

Изобретение относится к алюмосиликатным химически модифицированным адсорбентам и может быть использовано для охраны окружающей среды от токсичных неорганических загрязнителей на очистных сооружениях некоторых промышленных предприятий.

Реализация экологически обоснованных и экономически выгодных технологий адсорбционной очистки сточных вод возможна при наличии дешевых и недефицитных материалов, обеспечивающих необходимые параметры для существующих способов очистки и пригодных для разработки новых.

Известны способы извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод с помощью природных минеральных адсорбентов [1-3]. Недостаток данных способов заключается в невысокой степени очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов, которые являются высокотоксичными веществами и способны вызывать серьезные отравления организма.

Известен способ получения дробленых горелых пород, которые используются как фильтрующий материал для водоподготовительных фильтров [4]. По данному способу измельченные горелые породы загружаются в водоочистные фильтры, куда подается сточная вода, концентрированная по осадку. Проведение очистки на таких фильтрах позволяет получить воду с улучшенными органолептическими свойствами.

Целью изобретения является возможность расширения области применения адсорбента, по своим свойствам близкого к прототипу, но способного улучшить минеральный состав воды и обладающего повышенной адсорбционной емкостью к ионам меди(II), кадмия(II) и свинца(II).

Поставленная цель достигается обработкой горелой породы, содержащей, мас.%: SiO₂ 68,2, Аl₂О₃ 21,5, Fe₂O₃ 4,7, с общей пористостью 52-60%, раствором карбоксиметилцеллюлозы.

Способ осуществляется следующим образом: в качестве адсорбента используют породу месторождения "Дальние горы" г. Киселевска Кемеровской области, образующуюся в результате самопроизвольного выгорания угольных слоев, содержащих минеральные компоненты и имеющую следующий состав, %: SiO₂ 68,2; Аl₂О₃ 21,5; Fе₂O₃ 4,7; коэффициент формы зерна 2,1; размер фракции 1,5 мм; общая пористость породы 52-60%. В качестве модификаторов применяют растворы щелочи с рН 12, трилона Б, оксихлорида алюминия или карбоксиметилцеллюлозы.

Пример 1. По 1 г кремнийсодержащего природного адсорбента помещают в 3 колбы, добавляют в первую колбу раствор меди, во вторую раствор кадмия, в третью раствор свинца. Выдерживают при комнатной температуре, отфильтровывают и промывают дистиллированной водой. В результате получают адсорбент, имеющий сорбционную емкость по ионам меди 9,66 мг/г, по ионам кадмия 10,61 мг/г и по ионам свинца 25,7 мг/г.

Пример 2. В 3 колбы вносят по 1 г природного кремнезема. В первую колбу приливают раствор меди, во вторую кадмия и в третью свинца. Каждую колбу нагревают до 60 С и выдерживают 20 минут, поддерживая температуру постоянной. Полученный адсорбент имеет сорбционную емкость по металлам, мг/г адсорбента: по меди 13,21, по кадмию 17,7 и по свинцу 30,68.

Пример 3. В 3 колбы вносят по 1 г природного адсорбента и выдерживают в растворе оксихлорида алюминия с концентрацией 10^-3 М в течение 30 минут при температуре 20^oС. После обработки адсорбент отфильтровывают и промывают дистиллированной водой. Емкость адсорбента составила, мг/г адсорбента: по меди 3,63, по кадмию 10,04 и по свинцу 19,18.

Пример 4. В условиях примера 3 используют раствор трилона Б с концентрацией 10^-3 М. Получают адсорбент, имеющий сорбционную емкость по ионам меди 7,25, по ионам кадмия 12,26 и по ионам свинца 34,54.

Пример 5. В условиях примера 3 используют раствор КОН с рН 12. Полученный адсорбент имеет следующую сорбционную емкость по металлам, мг/г: по меди 13,54, по кадмию 22,9 и по свинцу 43,01.

Пример 6. В 3 колбы вносят по 1 г природного адсорбента и модификацию проводят раствором КОН с рН 12 при температуре 60^oС. После модификации адсорбент промывают дистиллированной водой и проводят адсорбцию ионов металлов при 60^oС. Получают следующие данные по сорбционной емкости модифицированного адсорбента, мг/г адсорбента: по меди 28,9, по кадмию 66,84 и по свинцу 87,58.

Пример 7. В условиях примера 3 в качестве модификатора используют раствор карбоксиметилцеллюлозы в количестве 1 г на 100 дм³ воды. Модификацию проводят в течение 30 минут. Сорбционная емкость адсорбента по ионам металлов составила, мг/г адсорбента: по меди 15,4, по кадмию 11,02 и по свинцу 128,9.

Данные по модификации кремнеземного модифицированного сорбента по предлагаемым примерам и известному способу приведены в таблице.

Максимальная емкость породы по ионам меди, кадмия и свинца достигается при проведении модификации раствором карбоксиметилцеллюлозы (пример 7).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить область применения горелых пород, которые ранее использовались только как фильтрующий материал, и получить адсорбент с большой емкостью к ионам меди и кадмия и высокой селективностью к ионам свинца. При этом полученные адсорбенты экологически безопасны, обладают невысокой себестоимостью и высокой механической прочностью.

Источники информации 1. Поглощение из воды ионов тяжелых металлов сорбентами на основе слоистых силикатов, модифицированных полифосфатами. // Хим. и техн. воды. - 1992. - 14, 12, - с.929-934.

2. Извлечение микроколичеств тяжелых металлов на сорбенте METASORB - W. // Galvanotechnik. - 1992. - 83, 10, - с.3491.

3. Марковская А.И. / Использование для очистки проистоков активированного алюмосиликатного адсорбента // Примен. новейш. мембр. технол. в пром. и экологии: Тез. доклад н.-т. семинара, Владимир, 18-21 марта 1997. -М., 1997.

4. Патент СССР 639576, кл. В 01 D 39/02. Фильтрующий материал для водоподготовительных фильтров / А.М. Фоминых, В.В. Сбоева, В.А. Бедрин, - опубл. 30.12.78, бюл. 48.

Формула изобретения

Способ получения сорбента для очистки растворов от тяжелых металлов, включающий обработку кремнеземного носителя раствором модификатора, отличающийся тем, что в качестве носителя используют дробленую горелую породу следующего состава, мас.%: SiO₂ – 68,2; Al₂O₃ – 21,5; Fe₂O₃ – 4,7 с общей пористостью 52-60%, а в качестве модификатора - раствор карбоксиметилцеллюлозы.

РИСУНКИ

Рисунок 1