Способ получения сорбента из растительного сырья
Изобретение относится к области получения сорбционных материалов на основе рационального использования вторичных ресурсов АПК и может быть использовано для очистки воды и водных поверхностей от нефтяных и масляных загрязнений. Способ получения сорбента из растительного сырья включает удаление балластных веществ из плодовой оболочки семян подсолнечника путем экстракции при температуре 45-55°С органическим растворителем с последующим отделением плодовой оболочки семян подсолнечника от раствора балластных веществ в растворителе отстаиванием, после чего в отделенную плодовую оболочку семян подсолнечника добавляют воду, полученную смесь выдерживают, подвергают замораживанию, выдержке, размораживанию и сушке. Получают сорбент с высоким выходом, обладающий высокой емкостью. 1 табл.
Изобретение относится к области рационального использования вторичных ресурсов агропромышленного комплекса, а именно получения сорбента для очистки воды от нефтяных и масляных загрязнений.
Известен способ получения сорбента, в котором скорлупу фруктовых косточек или оболочки кокосовых орехов подвергают карбонизации или "коксованию", нагревая при температуре 600-700°С в бескислородной среде (Кельцов Н.В. Основы адсорбционной техники. - М.: Химия, 1984, с.19).
Известен способ получения сорбента из рисовой шелухи, включающий операцию "коксования" в бескислородной среде при температуре 600°С (патент RU №2031849, МКИ5 B 01 J 20/20 "Сорбент PC модифицированный для очистки воды от нефтепродуктов").
Общим недостатком указанных способов является необходимость применения высокотемпературной обработки растительных материалов в бескислородных средах, приводящая к превращению растительных материалов в золу или, в лучшем случае, в активированный уголь. При этом существенно снижается выход сорбента из-за неизбежного пиролиза и обугливания растительных материалов; кроме того, необходимо применение дорогостоящего энергоемкого оборудования, сложного в эксплуатации.
Наиболее близким к заявляемому является способ, в котором для получения сорбента используется скорлупа грецких орехов (патент RU №2172209, МПК7 01 J 20/20, С 01 В 31/08, “Способ получения сорбента”).
По этому способу скорлупу измельчают, выдерживают 15-30 ч в концентрированной соляной кислоте с целью удаления балластных веществ, промывают водой до нейтральной реакции, затем выдерживают в 33%-ном растворе гидроксида натрия в течение 2,0-2,5 ч, повторно промывают водой до нейтральной реакции, измельчают и сушат при температуре 100°С.
Недостатком этого способа является невысокая сорбционная способность получаемого сорбента, низкий его выход, необходимость применения для реализации способа химически стойкой аппаратуры и его многостадийность.
Задачей изобретения является создание способа получения сорбента из растительного сырья, обладающего высокой сорбционной способностью, обеспечивающего высокий выход сорбента.
Задача решается тем, что в способе получения сорбента из растительного сырья, включающем удаление балластных веществ из растительного сырья и сушку, в качестве растительного сырья используют плодовую оболочку семян подсолнечника, удаление балластных веществ из плодовой оболочки семян подсолнечника осуществляют путем экстракции при температуре 45-55°С растворителем, выбранным из ряда: экстракционный бензин, петролейный эфир, нефрас, в течение 30-100 мин при соотношении плодовая оболочка семян подсолнечника - растворитель (1:5)-(1:20) с последующим отделением плодовой оболочки семян подсолнечника от раствора балластных веществ в растворителе отстаиванием, после чего в отделенную плодовую оболочку семян подсолнечника добавляют воду, полученную смесь выдерживают в течение 10-60 мин, подвергают замораживанию и выдержке при температуре (-4)-(-20)°С в течение 30-240 мин с последующим размораживанием при температуре 25-100°С, а сушку проводят при температуре 100-200°С.
Как нами показано экспериментально, плодовая оболочка семян подсолнечника содержит в своем составе значительное количество веществ, обладающих в нативном виде сорбционной способностью, и, учитывая это, не требуется при ее обработке применять сильные химические реагенты для удаления балластных веществ.
Применение в заявляемом способе для удаления балластных веществ растворителя позволяет сохранить полимерную структуру ткани плодовой оболочки и ее активную поверхность в результате исключения обработки сильными химическими реагентами, что в свою очередь позволяет увеличить активную сорбционную поверхность и сорбционную емкость получаемого сорбента.
Кроме того, нами экспериментально показано, что в процессе смешивания плодовой оболочки семян подсолнечника с водой, выдержки полученной смеси и последующего замораживания образуются кристаллы льда, разрыхляющие ткани плодовой оболочки, в результате чего активность сорбента возрастает из-за увеличения ее внешней и внутренней поверхности.
Заявляемый способ поясняется примерами.
Пример 1. В качестве сырья выбрана плодовая оболочка семян подсолнечника (отход масложирового производства при переработке заводской смеси семян подсолнечника) в количестве 1 кг. Удаление балластных веществ из плодовой оболочки семян подсолнечника проводят путем экстракции экстракционным бензином в количестве 5 л (при соотношении плодовая оболочка семян подсолнечника - экстракционный бензин 1:5) при температуре 55°С в течение 100 мин, затем отделяют плодовую оболочку семян подсолнечника от раствора балластных веществ в экстракционном бензине отстаиванием, смешивают ее с водой, полученную смесь выдерживают в течение 60 мин, затем замораживают и выдерживают при температуре -20°С в течение 30 мин, после чего смесь размораживают при температуре 100°С и высушивают при температуре 100°С до влажности 14%.
Пример 2. В качестве сырья выбрана плодовая оболочка семян подсолнечника (отход масложирового производства при переработке заводской смеси семян подсолнечника) в количестве 1 кг. Удаление балластных веществ из плодовой оболочки семян подсолнечника проводят путем экстракции производят нефрасом в количестве 20 л (при соотношении плодовая оболочка семян подсолнечника - нефрас 1:20) при температуре 45°С в течение 30 мин, затем отделяют плодовую оболочку семян подсолнечника от раствора балластных веществ в нефрасе отстаиванием, смешивают ее с водой, полученную смесь выдерживают в течение 10 мин, затем замораживают и выдерживают при температуре -4°С в течение 240 мин, после чего смесь размораживают при температуре 25°С и высушивают при температуре 200°С до влажности 12%.
Параллельно получали сорбент известным способом.
Показатели полученных сорбентов приведены в таблице.
Как видно из таблицы, заявляемый способ позволяет получить сорбент с высокой сорбционной способностью по сравнению с известным способом. В то же время заявляемый способ не требует применения сильных химических реагентов, а также дорогостоящей химически стойкой аппаратуры.
Формула изобретения
Способ получения сорбента из растительного сырья, включающий удаление из растительного сырья балластных веществ и сушку, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют плодовую оболочку семян подсолнечника, удаление балластных веществ из плодовой оболочки семян подсолнечника осуществляют путем экстракции при температуре 45-55°С растворителем, выбранным из ряда: экстракционный бензин, петролейный эфир, нефрас, в течение 30-100 мин при соотношении плодовая оболочка семян подсолнечника - растворитель (1:5) - (1:20) с последующим отделением плодовой оболочки семян подсолнечника от раствора балластных веществ в растворителе отстаиванием, после чего в отделенную плодовую оболочку семян подсолнечника добавляют воду, полученную смесь выдерживают в течение 10-60 мин, подвергают замораживанию и выдержке при температуре (-4) ÷ (-20)°С в течение 30-240 мин с последующим размораживанием при температуре 25-100°С, а сушку проводят при температуре 100-200°С.
