Способ приготовления органоминерального сорбента на основе гидроксида железа


 


Владельцы патента RU 2484893:

Мазитов Леонид Асхатович (RU)
Финатов Алексей Николаевич (RU)
Финатова Ирина Леонидовна (RU)

Изобретение относится к технологиям получения композиционных сорбентов, предназначенных для использования в процессах очистки сточных и природных вод от специфических загрязнителей. Способ приготовления органоминерального сорбента на основе гидроксида железа включает использование целлюлозных волокон в качестве носителей частиц гидроксида железа, полученных их химическим осаждением на волокнах в их водной дисперсии. Технический результат - упрощение технологии получения сорбента и процесса очистки воды, а также повышение степени использования гидроксида железа при очистке воды от специфических загрязнений. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к технологиям получения композиционных сорбентов, предназначенных для использования в процессах очистки сточных и природных вод от специфических загрязнителей, например мышьяка, сероводорода, органических сульфидов и может использоваться на предприятиях цветной металлургии, химической и целлюлозно-бумажной промышленностей, в производстве полупроводниковых материалов.

Известен способ получения органоминерального сорбента на основе гидроксида железа, который включает использование в качестве его носителя целлюлозосодержащего древесного материала, приготовление водного раствора соли железа, пропитку материала этим раствором, осаждение гидроксида железа в порах материала путем его обработки щелочным реагентом /1/.

Этот способ дает возможность получать сорбент лишь с небольшим количеством активного вещества (гидроксида железа) в общей массе сорбента и, соответственно, с низкой сорбционной способностью.

Известен также способ получения композиционного сорбента на основе диоксида титана /2/ и его модифицированный вариант для получения сорбента на основе гидроксида железа, предназначенного для очистки сточных вод от соединений мышьяка /3/. Модифицированный способ включает приготовление суспензии частиц химически осажденного гидроксида железа, ее обезвоживание, высушивание, измельчение гидроксида железа в порошок, приготовление органоминеральной дисперсии, состоящей из порошка гидроксида железа (твердая фаза) и диметилформамида (жидкая фаза) с растворенным в нем перхлорвинилом, ее введение в воду распылением с получением дисперсии частиц сорбента, состоящего из образовавшихся хлориновых волокон с механически иммобилизованными ими в процессе их формирования частицами гидроксида железа. Полученную дисперсию обезвоживают, промывают, высушивают, из сухого остатка формуют гранулы и получают готовый к использованию сорбент. Содержание в нем гидроксида железа 75-83%, остальное - перхлорвинил. Эту технологию можно считать наиболее близким аналогом предлагаемого способа.

Некоторые приведенные в описании этого способа операции в тексте заявки не указаны, однако обязательность их выполнения очевидна.

Недостатком способа по аналогу является большая сложность приготовления сорбента, а также его низкая эффективность. Так, по данным примера 2, емкость сорбента по мышьяку составляет 1,96% в расчете на массу гидроксида железа.

Новыми результатами от использования предлагаемого изобретения являются упрощение технологии получения сорбента, обеспечение возможности повышения степени использования гидроксида железа в процессе очистки воды от специфических загрязнений и упрощение этого процесса.

Указанные результаты достигаются тем, что в способе приготовления органоминерального сорбента на основе гидроксида железа, включающем использование органических волокон в качестве носителей частиц гидроксида железа, получение этих частиц в виде, пригодном для их диспергирования в жидкой фазе, их иммобилизацию волокнами в водной среде с образованием суспензии частиц сорбента, состоящего из органических волокон с иммобилизованными ими частицами гидроксида железа, согласно изобретению в качестве органических волокон используют фибриллированные целлюлозные волокна, содержащие, в расчете на массу, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, в качестве жидкой фазы выбирают воду, при этом частицы гидроксида железа получают их химическим осаждением в водной дисперсии целлюлозных волокон с одновременной иммобилизацией ими образующихся частиц гидроксида железа по сорбционному механизму. Содержание гидроксида железа в сорбенте составляет 120-640 мас.ч. на 100 мас.ч. целлюлозных волокон. Сорбент можно использовать для очистки сточных или природных вод от мышьяка, сероводорода, ионов сульфида и гидросульфида, органических сульфидов. Сорбент в этих процессах используют в виде водной суспензии, сгущенной методом напорной флотации.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят водную дисперсию фибриллированных целлюлозных волокон (ФЦВ), содержащих, в расчете на их массу, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, с заданной концентрацией волокон в суспензии, например, в диапазоне 150-200 мг/дм3. Готовят также раствор соли железа, например хлористого, хлорного, или сульфата, или его квасцов, и раствор щелочи, например NaOH, с заданными концентрациями реагентов. В качестве раствора соли железа можно использовать производственную сточную воду, содержащую такую соль. В проточный смеситель подают заданные количества дисперсии ФЦВ и раствора соли железа и получают суспензию ФЦВ в растворе соли железа. Далее суспензию направляют в проточный реактор, в который подают также раствор NaOH в количестве, стехиометрически равном содержанию в суспензии железа. В реакторе происходит реакция между ионами железа и гидроксида, в результате которой образуются нерастворимые в воде частицы Fe(OH)2 или Fе(ОН)3. Эти частицы в дисперсии под действием сил стяжения сорбируются на целлюлозных волокнах, которые обладают высокой активностью к взаимодействию как с новообразованными частицами, так и друг с другом.

Суспензию далее подают в сатуратор, где ее под давлением, например в 2 атм, насыщают воздухом и направляют в водораспределитель в камере флотатора. При выходе потока из распределителя давление снижается до нормального.

Благодаря высокой активности целлюлозные волокна с сорбированными на них частицами гидроксида железа способны при отсутствии перемешивания в 15-20 секунд образовывать флоккулы и хлопья. Структура и физические свойства волокон и этих образований способствуют удержанию в них пузырьков воздуха. Поэтому выделяющиеся из сатурированной воды при сбросе давления пузырьки воздуха хорошо флотируют флоккулы и быстро формирующиеся хлопья к поверхности воды во флотаторе.

Накапливающийся слой флотошлама, состоящего из частиц целевого композиционного органоминерального сорбента на основе гидроксида железа, выводят из флотатора и направляют в бак хранения для последующего использования в процессах очистки природных или сточных вод.

По этой технологии можно получать сорбент с содержанием гидроксида железа в нем в количестве, например, от 100 до 650 мас.ч. на 100 мас.ч. волокна. Величину этого соотношения при получении сорбента выбирают в соответствии с конкретными условиями его использования при очистке воды.

Следующие примеры иллюстрируют предлагаемый способ.

Пример 1. Готовят водную дисперсию фибриллированных древесных целлюлозных волокон (ФЦВ), содержащих, в расчете на массу, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, с концентрацией 200 мг/дм3, раствор FeCl2 с содержанием ионов железа 800 мг/дм3, раствор щелочи с концентрацией NaOH 1146 мг/дм3. Сначала смешивают дисперсию ФЦВ и раствор FeCl2 и затем в смесь подают раствор NaOH при одинаковых объемных расходах дисперсии и растворов. В результате химических реакций образования частиц годроксида железа и их сорбции на ФЦВ получают, например, 3 дм3 суспензии сорбента с его содержанием 1487 мг и концентрацией 495,7 мг/дм3 и массным соотношением гидроксид железа (II):ФЦВ, равным 643:100. Суспензию сатурируют при давлении воздуха 2 атм, подают во флотатор, флотошлам с концентрацией сухих веществ, например 1 г/дм3, отбирают и отводят в бак.

Пример 2. В отличие от условий по пр. 1, готовят дисперсию ФЦВ с концентрацией 150 мг/дм3, раствор Fe2(SO4)3 с концентрацией железа 56 мг/дм3, раствор NaOH с концентрацией 120 мг/дм3. Получают 3 дм3 суспензии сорбента с его содержанием 191,3 мг и концентрацией 63,76 мг/дм3 и массным соотношением гидроксид железа (III):ФЦВ, равным 127:100.

Пример 3. В отличие от условий по примеру 1 в качестве раствора, содержащего ионы железа (II), используют сточную воду от травления стальных заготовок, содержащую FeSO4 и разбавленную до концентрации ионов железа в ней 500 мг/дм3. Раствор щелочи берут с концентрацией 716 мг/дм3. Получают 1004,5 мг сорбента с его концентрацией в суспензии 334,8 мг/дм3 и массным соотношением в нем гидроксид железа:ФЦВ, равным 402,25:100. Такой сорбент можно использовать при очистке воды с разным содержанием загрязнителей.

Пример 4. В отличие от условий по пр. 3, используют сточную воду, содержащую, кроме железа, другие тяжелые металлы. Содержание железа в ней 800 мг/дм3. При концентрации щелочи в ее растворе 716 мг/дм3 при смешении равных объемов дисперсии волокон, сточной воды и раствора щелочи рН смеси не превышает 4,8. В этих условиях вся щелочь расходуется на образование гидроксида железа и, соответственно, сорбента в количестве 1004,5 мг с его концентрацией в суспензии 334,8 мг/дм3 и массным соотношением гидроксид железа:ФЦВ, равным 402,25:100. Воду из флотатора после отделения шлама, содержащую остаточное количество железа (300 мг/дм3) и все другие металлы, направляют на очистку от всех тяжелых металлов, включая железо.

Очевидно, что заданные результаты будут достигнуты при использовании в процессе получения композиционного сорбента растворов квасцов железа, FеСl3 или сточной воды, содержащей эти соли.

В процессе очистки сточной воды от мышьяка сорбент подают в нее в виде флотошлама, который диспергируют с образованием водной суспензии с высокой степенью дисперсности его частиц. При этом используют важные достоинства предлагаемого сорбента. При диспергировании флотошлама в воде перемешиванием хлопья и флоккулы легко и полностью разрушаются. Однако при прекращении перемешивания флоккулы и хлопья с большой скоростью вновь формируются и легко флотируются. Это обеспечивает возможность использования сорбента в процессах очистки, включающих извлечение из воды ее продуктов флотацией.

Источники информации

/1/ Древесно-неорганический сорбент ДНС-1 (железа (III) гидроксид на гранулированной древесине). Каталог-справочник «Неорганические сорбенты», Пермь, 1988, с.49-50.

/2/ Онорин С.А., Вольхин П.В., Сесюнина Е.А., Алпатова Е.В. Органоминеральные сорбенты на основе диоксида титана для селективного извлечения лития из растворов. Тез. докл. Апатиты, 1988, с.101-102.

/3/ Способ очистки сточных вод от мышьяка. RU, заявка №94028249, C02F 1/28, 1/62, опубл. 20.05.1996.

1. Способ приготовления органоминерального сорбента на основе гидроксида железа, включающий использование органических волокон в качестве носителей частиц гидроксида железа, получение этих частиц в виде, пригодном для их диспергирования в жидкой фазе, их иммобилизацию волокнами в водной среде с образованием суспензии частиц сорбента, состоящего из органических волокон с иммобилизованными ими частицами гидроксида железа, отличающийся тем, что в качестве органических волокон используют фибриллированные целлюлозные волокна, содержащие в расчете на массу не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, в качестве жидкой фазы выбирают воду, при этом частицы гидроксида железа получают их химическим осаждением в водной дисперсии целлюлозных волокон с одновременной иммобилизацией ими образующихся частиц гидроксида железа по сорбционному механизму.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание гидроксида железа в сорбенте составляет 120-640 мас.ч. на 100 мас.ч. целлюлозных волокон.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при безотходной очистке от аварийных разливов нефти и нефтепродуктов водных и твердых поверхностей.

Изобретение относится к органической химии, а именно к новому производному тетраметилоксифенилкаликс[4]арена, способному сорбировать азо-красители из водных растворов.

Изобретение относится к способам получения гранулированных адсорбентов. .

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. .

Изобретение относится к технологии производства сорбентов для очистки водной поверхности и почвы от нефти и нефтепродуктов. .
Изобретение относится к способу получения гидрофобных адсорбентов из природных алюмосиликатов. .

Изобретение относится к магнитным сорбентам для очистки различных сред от нефти, масел и других углеводородов. .

Изобретение относится к способу очистки растительных масел и предназначено для использования в масложировой промышленности. .

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и касается производства сорбентов из растительного сырья. .

Изобретение относится к способу и аппарату для получения сорбента, главным образом для удаления мышьяка из питьевой воды. .
Изобретение относится к технологии приготовления специфических сорбентов для процесса плазмосорбции и может найти применение в клинической практике при различных нарушениях липидного и липопротеинного обменов.

Изобретение относится к области сорбционной очистки вод. .
Изобретение относится к области получения сорбционных и фильтрующих материалов для очистки воды, преимущественно, от марганца и железа. .

Изобретение относится к области способов получения наноразмерных образцов диоксида титана и может применяться в качестве адсорбента для эффективной очистки водных систем от вредных и нерастворимых ионов и их соединений, в частности для извлечения ионов висмута.

Изобретение относится к магнитным сорбентам для очистки различных сред от нефти, масел и других углеводородов. .

Изобретение относится к способу получения каталитически активного абсорбера для десульфуризации углеводородных потоков, в котором а) готовится смесь из термически разложимых источников меди и молибдена, оксида цинка и воды; б) смесь нагревается до температуры, при которой разлагаются источники меди и молибдена, с получением оксида цинка, насыщенного соединениями меди и молибдена; в) кальцинирование оксида цинка, насыщенного соединениями меди и молибдена, с получением каталитически активного адсорбента; при этом оксид цинка должен иметь удельную площадь поверхности более 20 м2/г и средний размер частиц D50 в диапазоне 7-60 мкм.

Изобретение относится к агентам десульфуризации и их использованию. .
Изобретение относится к области водоподготовки, а именно к очистке природных вод от железа, марганца и сероводорода, и может быть использовано для очистки скважинной воды.

Изобретение относится к области адсорбционного разделения газов. Предложен поглотитель диоксида углерода, содержащий карбонат калия, нанесенный на пористую матрицу из оксида иттрия. Описаны два варианта метода приготовления поглотителя. Предложен способ удаления диоксида углерода из газовых смесей при температуре 20-200°C. Способ можно использовать для адсорбционного выделения диоксида углерода из атмосферного воздуха в циклических процессах в условиях термической регенерации, либо короткоцикловой безнагревной адсорбции. Технический результат - высокая динамическая емкость и скорость поглощения диоксида углерода. 4 н.п. ф-лы, 4 пр., 2 ил.
Наверх