Сорбционный способ очистки песка от загрязнений

 

Изобретение относится к способам очистки песка от загрязнений, в основном для песков, подвергнутых солевым загрязнениям, а также к получению сорбента для этой цели. Песок предварительно обрабатывают растворителем и смешивают с сорбентом, в качестве сорбента используют гелеобразный осадок второй стадии гелирования, полученный при обработке торфа гидроксидом калия с отделением жидкой фазы и ее обработкой кислотой до рН 4-6 с получением гелеобразного осадка и надосадочной жидкости первой стадии гелирования, обработке полученного осадка кислотой до рН 2,0-2,5 с получением гелеобразного осадка и надосадочной жидкости второй стадии гелирования. В качестве растворителя используют смесь воды с упомянутой надосадочной жидкостью второй стадии гелирования, обработку песка растворителем осуществляют при отношении т:ж, равном 1:(1-2), при этом перед смешиванием с сорбентом песок подвергают частичному обезвоживанию. Изобретение позволяет очистить пески с высокой засоленностью. 6 з.п.ф-лы.

Предлагаемое изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано для сорбционной очистки материалов, в частности кремнеземных и другого рода песков, подвергнутых солевым загрязнениям, а также к получению сорбента для этой цели.

Известен способ очистки почв, содержащих песок и глину, загрязненных ядерными отходами, элементарной ртутью или смешанными отходами, обработкой одним безводным жидким аммиаком или аммиаком в сочетании с сольватированными электронами и концентрированием радионуклеидов, например, плутония и урана в мельчайших частицах почвы и глины с получением остаточного продукта, практически не содержащего загрязняющих веществ (RU, №2151435, 20.06.2000).

Известны сорбционные способы очистки почв, в том числе песчаных, включающие смешение с сорбентами: активированным торфом (RU, №2137559, 20.09. 1999) или с терморасщепленным графитом (RU, №2124954, 20.01.1999) для очистки от нефтепродуктов, или смешение с природным сорбентом - клиноптилолитом - для очистки от радионуклеидов (RU, №2064748, 10.08.1996).

Вышеописанные способы являются узкоспециализированными и не поволяют произвести очистки от неорганических солей.

Для расселения почв используют, например, способ, включающий удаление солей из почвы путем высевания на ней однолетних растений-галофитов с последующей их уборкой (RU, №2109425, 27.04.1998).

Однако данный способ не применим к песчанникам.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки песка от различного вида загрязнений, в том числе солевых загрязнений, который включает обработку очищаемого материала неполярным растворителем и смешивание очищаемого материала с сорбентом - sphagnum (RU, №2177843, 10.01.2002).

Недостатком данного способа является то, что при высокой степени засоления песка известный способ является малоэффективным.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа очистки песков с высокой степенью засоленности, например, таких как пески Персидского залива и т.д.

Поставленная задача решается описываемым сорбционным способом очистки песка от загрязнений, включающим его предварительную обработку растворителем и смешивание с сорбентом, в котором в качестве сорбента используют гелеобразный осадок второй стадии гелирования, полученный при обработке торфа гидроксидом калия с отделением жидкой фазы и ее обработкой кислотой до рН 4-6 с получением гелеобразного осадка и надосадочной жидкости первой стадии гелирования, обработке полученного осадка кислотой до рН 2,0-2,5 с получением гелеобразного осадка и надосадочной жидкости второй стадии гелирования, в качестве растворителя используют смесь воды с упомянутой надосадочной жидкостью второй стадии гелирования, при этом обработку песка растворителем осуществляют при отношении т:ж, равном 1:(1-2), а перед смешиванием с сорбентом песок подвергают частичному обезвоживанию.

Обработку кислотой полученного при рН 4-6 осадка до снижения рН до 2,0-2,5 можно провести в несколько ступеней с объединением полученных на каждой ступени надосадочных жидкостей с получением надосадочной жидкости второй стадии гелирования.

Предпочтительно частичное обезвоживание песка проводят до влажности 65-70%, а смешивание обработанного песка с сорбентом осуществляют при их массовом соотношении 10:1 соответственно.

Оптимальным решением является проведение смешивания обработанного песка с сорбентом до обеспечения содержания гуминовых веществ в смеси в количестве 3-5 мас.%.

Способ особенно эффективен, если в качестве загрязнений песок содержит неорганические соли в количестве не более 16 мас.%.

Способ предполагает, что при изготовлении растворителя используют воду с общим солесодержанием ниже 16 мас.%.

Далее приведены примеры на получение компонентов, используемых в способе, способ очистки песка и результаты, полученные при реализации данного способа.

Пример 1 (получение сорбента и растворителя)

Используют низинный торф Мельчевского месторождения. После его обработки 0,5% раствором гидроксида калия проводят разделение твердой и жидкой фаз, после чего последнюю обрабатывают соляной кислотой, обеспечивая снижение рН до значения 5,0. Полученный при рН 5,0 гелеобразный осадок обрабатывают соляной кислотой до значения рН 2,0, в результате получают гелеобразный осадок и надосадочную жидкость второй стадии гелирования. Полученную надосадочную жидкость второй стадии гелирования смешивают с водой, имеющей содержание солей 14 мас.%.

Пример 2 (очистка песка).

Морской песок, содержащий неорганические соли в количестве 15 мас.%, обрабатывают растворителем (полученным по примеру 1) при отношении т:ж, равном 1:1,5 и подвергают полученный продукт частичному обезвоживанию до влажности 68%. После этого его смешивают с сорбентом (полученным по примеру 1), представляющим собой гелеобразный осадок второй стадии гелирования, достигая содержания гуминовых веществ в смеси 3-5 мас.%.

В результате осуществления способа снижается степень засоленности песка, а сам песок имеет следующий состав: SiO₂ 80,9%; Аl₂O₃ 4,7%; Fе₂O₃ 2,5%; CaO 7,6%; MgO 1,4%; Na₂O 0,7%; К₂O 1,4%; P₂O₅ 0,13%, общее солесодержание 1,5%.

Изобретение позволяет получить песок, который можно использовать как для технологических процессов, так и для формирования различных почв.

Формула изобретения

1. Сорбционный способ очистки песка от загрязнений, включающий его предварительную обработку растворителем и смешивание с сорбентом, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют гелеобразный осадок второй стадии гелирования, полученный при обработке торфа гидроксидом калия с отделением жидкой фазы и ее обработкой кислотой до рН 4-6 с получением гелеобразного осадка и надосадочной жидкости первой стадии гелирования, обработке полученного осадка кислотой до рН 2,0-2,5 с получением гелеобразного осадка и надосадочной жидкости второй стадии гелирования, в качестве растворителя используют смесь воды с упомянутой надосадочной жидкостью второй стадии гелирования, обработку песка растворителем осуществляют при отношении т:ж = 1:(1-2), а перед смешиванием с сорбентом песок подвергают частичному обезвоживанию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку кислотой полученного при рН 4-6 осадка до снижения рН до 2,0-2,5 проводят в несколько ступеней с объединением полученных на каждой ступени надосадочных жидкостей с получением надосадочной жидкости второй стадии гелирования.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичное обезвоживание песка проводят до влажности 65-70%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание обработанного песка с сорбентом осуществляют при их массовом соотношении 10:1 соответственно.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание обработанного песка с сорбентом осуществляют до обеспечения содержания гуминовых веществ в смеси в количестве 3-5 мас.%.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве загрязнений песок содержит неорганические соли в количестве не более 16 мас.%.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изготовлении растворителя используют воду с общим солесодержанием ниже 16 мас.%.