Способ получения композиционного сорбента на основе карбоната и гидроксида магния

Изобретение относится к сорбционной очистке воды. Предложен способ получения композиционного сорбента на основе карбоната и гидроксида магния. Готовят дисперсию фибриллированных целлюлозных волокон, содержащую не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм. Затем готовят суспензию из раствора магнийсодержащей соли и приготовленной дисперсии целлюлозных волокон. Обрабатывают суспензию раствором, содержащим смесь NaOH и Nа2СО3, с получением суспензии частиц композиционного сорбента. Сорбент состоит из целлюлозных волокон с иммобилизованными на них мелкодисперсными частицами гидроксида и карбоната магния. Частицы сорбента отделяют от водной фазы методом напорной флотации. Изобретение обеспечивает получение эффективного сорбента для очистки сточных вод от ионов металлов. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Изобретение может быть использовано в технологиях получения сорбентов для очистки сточных вод от ионов хрома (III), сопутствующих ионов железа, меди, кадмия в различных отраслях промышленности.

Известна технология получения композиционного сорбента на основе карбоната и гидроксида магния, включающая использование природного магнийсодержащего материала, содержащего карбонат магния (51,62-52,84%) и гидроксид магния (46,19-47,28%). Этот материал размалывают до размера частиц 3-10 мм и используют в качестве сорбента для очистки сточных вод от ионов хрома (III), железа (III), меди (II) по механизму ионного обмена. (RU, пат. №2424192, C02F 1/28, D01J 20/04, C01F 5/14, опубл. 21.07.2011 г.).

Недостаток технологии - низкая емкость сорбента, что обусловлено его малой удельной поверхностью, доступной для ионного обмена при контакте сорбента с подлежащей очистке водой.

Новым техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является повышение емкости сорбента, обеспечение возможности его использования в высокотехнологичной флотационной очистке сточных вод.

Указанные результаты достигаются тем, что способ получения композиционного сорбента на основе карбоната и гидроксида магния включает приготовление дисперсии фибриллированных целлюлозных волокон, содержащих, в мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, раствора магнийсодержащей соли из ряда, содержащего MgCl2 и MgSO4, растворов смесей NaOH и Na2CO3, приготовление суспензии из раствора магнийсодержащей соли и дисперсии указанных целлюлозных волокон в количестве 200-300 мг/дм3 водной фазы, обработку суспензии раствором, содержащим смесь NaOH и Na2CO3 при их массовом соотношении, в пересчете на Na, равном (0,3-0,7):(0,7-0,3), с получением суспензии частиц композиционного сорбента, состоящих из целлюлозных волокон с прочно иммобилизованными ими мелкодисперсными частицами гидроксида и карбоната магния в количестве, в расчете на 100 мас.ч. минеральных компонентов, от 28,21 до 68,15 мас.ч. Mg(OH)2 и от 31,85 до 71,79 мас.ч. MgCO3, отделение частиц сорбента от водной фазы методом напорной флотации с получением сорбента в виде флотошлама. Содержание минеральных компонентов в сорбенте в расчете на 100 мас.ч. волокон равно 50-200 мас.ч. Сорбент используют для очистки сточных вод от ионов хрома (III), железа (III), меди (II), кадмия при его расходе 40-200 мг/дм3 воды.

Способ осуществляют следующим образом. Для получения сорбента используют установку непрерывного действия, содержащую смеситель, реактор, сатуратор, флотатор. Готовят дисперсию целлюлозных волокон, содержащих, в мас.%, 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, например, в диапазоне, 1,0-3,0%. Готовят раствор MgCl2 или MgSO4 с концентрацией, например, 3%, а также растворы смесей NaOH и Na2CO3 с общей концентрацией, например, в диапазоне 2-5%.

В смеситель с заданными объемными скоростями подают дисперсию целлюлозных волокон и раствор магнийсодержащей соли. Далее смесь направляют в реактор, в который подают также с заданной объемной скоростью раствор смеси NaOH и Na2CO3 с заданным количественным соотношением этих компонентов по натрию.

В реакторе в результате реакций магнийсодержащей соли с соединениями натрия образуются (химически осаждаются) наноразмерные частицы труднорастворимых соединений Mg(OH)2 и MgCO3 с заданным их количественным соотношением. Эти частицы под действием сил стяжения прочно иммобилизуются (сорбируются) на целлюлозных волокнах с образованием композиционного сорбента.

Целлюлозные волокна с указанными выше характеристиками обладают уникальными свойствами. Они имеют очень высокую способность к иммобилизации (сорбированию) в водной среде минеральных частиц в момент их образования, при этом сорбционная емкость также очень высока и превышает 800-1000 мас.ч. этих частиц в расчете на 100 мас.ч. волокон. Волокна в водной среде без перемешивания в 15-20 сек образуют флоккулы и затем хлопья. Отдельные волокна и эти образования из них хорошо удерживают мелкие пузырьки воздуха и легко флотируются к поверхности воды в соответствующем аппарате и образуют устойчивый слой флотошлама.

Этим свойством в полной мере обладают и частицы композиционного сорбента.

При перемешивании хлопья и флотошлам легко разрушаются с образованием однородной системы. При прекращении перемешивания частицы вновь быстро образуют легко флотируемые хлопья.

Указанные свойства важны как в процессе приготовления сорбента, так и в процессе очистки сточной воды с использованием этого сорбента, в которых предусмотрено применение технологии напорной флотации.

Важно также, что в этих процессах нет необходимости использовать какие-либо вещества в качестве коагулянтов, флоккулянтов, флотоагентов.

Суспензию сорбента из реактора направляют в сатуратор, насыщают ее воздухом при давлении, например, 2 атм и подают при этом давлении во флотатор. Давление в нем снижается до нормального, растворенный в водной фазе воздух выделяется в виде мелких пузырьков, которые флотируют частицы сорбента к поверхности воды. Образующийся флотошлам отбирают известными методами, обезвоживают и направляют в емкость для хранения или транспортирования.

Возможен вариант, в котором флотошлам отправляют непосредственно в процесс очистки сточных вод.

Целлюлозные волокна подают в смеситель в количестве, которое обеспечивает его концентрацию в суспензии на уровне 200-300 мг/дм3.

Растворы смесей NaOH и Na2CO3 готовят при их массовом соотношении в расчете на натрий в диапазоне от 0,3:0,7 до 0,7:0,3.

Композиционный сорбент содержит, в расчете на 100 мас.ч. минеральных компонентов (МК), от 28,21 до 68,15 мас.ч. Mg(OH)2 и от 31,85 до 71,79 мас.ч. MgCO3, a содержание минеральных компонентов в расчете на 100 мас.ч. волокон равно 50-200 мас.ч.

Изготовленный указанным способом сорбент можно использовать для очистки сточных вод от ионов хрома (III) и сопутствующих ионов железа (III), меди (II), кадмия (II).

Следующие примеры иллюстрируют возможности предлагаемого способа.

Пример 1. Готовят водную дисперсию фибриллированных древесных целлюлозных волокон (ЦВ) с концентрацией 200 мг/дм3, раствор MgCl2 с содержанием Mg 35,85 мг/дм3, раствор смеси NaOH и Na2CO3 при их массовом отношении по Na 0,3:0,7 и общей концентрацией по Na 67,84 мг/дм3. Смешивают дисперсию ЦВ и раствор MgCl2 и затем в образовавшуюся суспензию подают раствор смеси NaOH и Na2CO3 при одинаковых объемных расходах дисперсии ЦВ и растворов. За определенный промежуток времени получают 3 дм3 суспензии композиционного сорбента (КС) с его содержанием 300 мг и концентрацией 100 мг/дм3 и массовом отношении МК:ЦВ, равном 50:100 при содержании в МК 28,21 мг Mg(OH)2 и 71,79 мг MgCO3. Теоретическая емкость этого количества сорбента равна 51,12 мг по Cr, или 54,9 мг по Fe, или 93,70 мг по Cu, или 165,76 мг по Cd.

Суспензию сатурируют, подают во флотатор, флотошлам отбирают, сгущают и отводят в бак для хранения.

Пример 2. В отличие от условий по примеру 1, используют дисперсию ЦВ, с концентрацией 300 мг/дм3, раствор MgSO4 с содержанием Mg 222,53 мг/дм3, раствор смеси NaOH и Na2CO3 при их массовом отношении 0,7:0,3 и общей концентрацией по Na 426,76 мг/дм3. Получают 3 дм3 суспензии сорбента с его содержанием 900 мг и концентрацией 300 мг/дм3 и массовым отношением МК:ЦВ=200:100 при содержании в 600 мг МК 408,9 мг Mg(OH)2 и 191,1 мг MgCO3. Емкость 900 мг сорбента (или 600 мг МК) равна 313 мг по Cr, или 340,47 мг по Fe, или 581,0 мг по Cu, или 1027,25 мг по Cd.

Пример 3. В отличие от условий по примеру 1, используют дисперсию ЦВ с их содержанием 250 мг/дм3, раствор соли магния с его содержанием 110,18 мг/дм3, раствор смеси NaOH и Na2CO3 при их массовом отношении по натрию 0,5:0,5 и общей концентрацией по Na 208,48 мг/дм3. Получают 3 дм3 суспензии композиционного сорбента с содержанием 562,5 мг, концентрацией 187,5 мг/дм3 и массовом отношением МК:ЦВ, равном 125:100, при содержании в МК 156,25 мг Mg(OH)2 и 156,25 MgCO3. Теоретическая емкость 562,5 мг сорбента равна 157,12 мг по Cr, или 168,5 мг по Fe, или 288,0 мг по Cu, или 509,0 мг по Cd.

1. Способ получения композиционного сорбента на основе карбоната и гидроксида магния, включающий приготовление дисперсии фибриллированных целлюлозных волокон, содержащих не менее 94 мас.% волокон длиной не более 1,23 мм и не менее 54 мас.% волокон длиной не более 0,63 мм, раствора магнийсодержащей соли из ряда, содержащего MgCl2 и MgSO4, растворов смесей NaOH и Nа2СО3, приготовление суспензии из раствора магнийсодержащей соли и дисперсии указанных целлюлозных волокон в количестве 200-300 мг/дм3 жидкой фазы, обработку суспензии раствором, содержащим смесь NaOH и Na2CO3 при их массовом соотношении в пересчете на Na, равном (0,3-0,7):(0,7-0,3), с получением суспензии частиц композиционного сорбента, состоящих из целлюлозных волокон с прочно иммобилизованными ими мелкодисперсными частицами гидроксида и карбоната магния в количестве, в расчете на 100 мас.ч. минеральных компонентов, от 28,21 до 68,15 мас.ч. Mg(OH)2 и от 31,85 до 71,79 мас.ч. MgCO3, отделение частиц сорбента от водной фазы методом напорной флотации с получением сорбента в виде флотошлама.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание минеральных компонентов в сорбенте в расчете на 100 мас.ч. волокон равно 50-200 мас.ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сероочистки. Адсорбент для удаления серы из крекинг-бензина или дизельного топлива содержит носитель, состоящий из источника кремнезема, связующее вещество на основе неорганического оксида, оксид металла, выбранный из группы IIB, и металл-катализатор, который пригоден для восстановления серы, находящейся в окисленном состоянии, до сероводорода.

Изобретение относится к способам получения адсорбентов для очистки вод, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, и может быть использовано при очистке сточных вод тепловых электрических станций и удалении разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности воды.
Изобретение относится к сорбирующим материалам на основе диоксида кремния и может быть использовано для очистки поверхности воды от углеводородной пленки. К суспензии диоксида кремния марки Аэросил-380 добавляют в качестве гидрофобизатора катионный ПАВ-гексиламин при одновременном встряхивании или взбивании суспензии и последующем осушении образовавшейся объемной пены.

Предложен анионообменный сорбент на основе сополимера стирола и дивинилбензола с четвертичной аммониевой функциональной группой, химически привитой к сополимеру посредством алкильного или ацильного радикала (R1).

Изобретение относится к получению неорганических сорбентов. Способ получения сорбента включает обработку диоксида титана, состоящего из кристаллических фаз анатаза и рутила, ультразвуком в 0,2 н.
Изобретение относится к способам получения углеродных сорбентов. Способ получения углеродного сорбента из растительного сырья включает нагрев со скоростью 10-15°C/мин химически обработанного растительного сырья до температуры 300-400°C.

Изобретение относится к области адсорбционного разделения газов. Предложен поглотитель диоксида углерода, содержащий карбонат калия, нанесенный на пористую матрицу из оксида иттрия.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам получения сорбционных материалов. .
Изобретение относится к способам получения сорбентов для очистки воды. .
Изобретение относится к получению сорбентов для очистки воды и твердой поверхности. .
Изобретение относится к химической промышленности и охране окружающей среды. Серебро из воды извлекают с использованием композиционного сорбента в количестве 50-200 мг/дм3 воды.

Изобретение может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии, химической промышленности для очистки производственных сточных вод, например для извлечения тяжелых металлов из кислых и слабокислых сточных вод с высоким содержанием тяжелых металлов.
Изобретение может быть использовано для очистки фосфатсодержащих сточных вод. Для осуществления способа проводят обработку сточной воды гидроксидом кальция с образованием нерастворимых частиц трикальцийфосфата и выводят из обработанной воды твердые продукты очистки.
Изобретение может быть использовано для совершенствования мембранных и сорбционных технологий, в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод.
Изобретение относится к способам получения углеродных сорбентов. Способ получения углеродного сорбента из растительного сырья включает нагрев со скоростью 10-15°C/мин химически обработанного растительного сырья до температуры 300-400°C.

Изобретение относится к технологиям очистки сточных вод от ионов металлов и может найти применение в различных отраслях промышленности. .
Изобретение относится к области сорбционной технологии, в частности к способам получения сорбента для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов. .
Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки стоков от соединений ртути в химической, металлургической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к технологии получения сорбентов, которые могут быть использованы для очистки водных растворов от тяжелых металлов, а также нефтепродуктов. .
Изобретение относится к технологиям очистки сточной или природной воды от соединений мышьяка и может быть использовано в различных отраслях промышленности. .
Изобретение относится к процессам горения, созданию способов, уменьшающих содержание ртути или серы в дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу. Способ сжигания ртутьсодержащего топлива в печи топливосжигающей установки с пониженным количеством выброса ртути из указанной установки в окружающую среду, характеризуется добавлением композиции основного сорбента, содержащей бром или йод, к топливу перед вводом в печь, введением в указанную печь топлива с добавленной в него композицией основного сорбента, добавлением компонентов дополнительного сорбента, содержащих кальций, кремнезем и оксид алюминия в указанную печь при температуре, превышающей 1093°C, и сжиганием указанного топлива в печи с образованием газообразных продуктов сгорания, золы и тепловой энергии.

Изобретение относится к сорбционной очистке воды. Предложен способ получения композиционного сорбента на основе карбоната и гидроксида магния. Готовят дисперсию фибриллированных целлюлозных волокон, содержащую не менее 94 волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54 волокон с длиной не более 0,63 мм. Затем готовят суспензию из раствора магнийсодержащей соли и приготовленной дисперсии целлюлозных волокон. Обрабатывают суспензию раствором, содержащим смесь NaOH и Nа2СО3, с получением суспензии частиц композиционного сорбента. Сорбент состоит из целлюлозных волокон с иммобилизованными на них мелкодисперсными частицами гидроксида и карбоната магния. Частицы сорбента отделяют от водной фазы методом напорной флотации. Изобретение обеспечивает получение эффективного сорбента для очистки сточных вод от ионов металлов. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Наверх