Сорбент для очистки водных сред от мышьяка и способ его получения


 


Владельцы патента RU 2520473:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) (RU)

Изобретение относится к сорбентам для очистки воды от мышьяка. Сорбент для очистки водных сред от мышьяка содержит нанофазный оксигидроксид, выделенный из отходов станций обезжелезивания подземных вод, водорастворимый полимер и глицерин. В качестве водорастворимого полимера сорбент содержит вещества, выбранные из поливинилового спирта, полиакриламида, метилцеллюлозы, полиэтиленгликоля. Способ получения сорбента включает смешивание отходов станций обезжелезивания, содержащих 10-12% оксигидроксида железа, с водным раствором полимера и глицерином. Смесь обрабатывают ультразвуком, выдерживают 24 часа. Образовавшийся осадок высушивают при 50-60°С. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к сорбентам и способам очистки воды от мышьяка и может быть использовано для очистки как промстоков, так и воды для бытовых нужд. Вода во многих странах загрязнена мышьяком и без очистки не пригодна для использования в бытовых целях. При отравлении мышьяком поражается сосудистая система, центральная и периферическая нервная система, кожа. Известно, что неорганические соединения мышьяка более опасны, чем органические, и трехвалентный As(III) более опасен, чем As(V). Главным источником As в воде являются промстоки.

Известны различные способы очистки воды от As.

Известен способ осаждения As нанокристаллами акагенита, который получают путем осаждения гидроксида железа(III) карбонатом аммония (пат.2323988, опубл. 2009 г.), и полученный осадок сушат сублимационным способом при комнатной температуре. К недостаткам метода следует отнести многостадийность получения и применения. Вначале получают акагенит в дисперсном состоянии, сушат и полученный осадок используют для осаждения ионов мышьяка.

Предложен способ очистки сточных вод от As путем сорбции на композиционном сорбенте, содержащем в своем составе гидроксид железа и перхлорвиниловую смолу (пат.2136607, 1999 г.). К недостаткам данного способа следует отнести многостадийный способ получения адсорбента. Вначале перхлорвиниловую смолу растворяют в диметилформамиде, к полученному раствору добавляют порошок гидроксида железа, полученную органоминеральную суспензию распыляют в воде, дисперсный осадок выделяют и используют для адсорбции ионов As из водных сред. При получении композиционного дисперсного адсорбента промстоки загрязняются диметилформамидом.

Наиболее близким к предлагаемому является сорбент для очистки воды от ионов тяжелых металлов, в том числе от ионов мышьяка разной валентности, и способ его получения (пат.2328341, опубл. 10.07.2008 г.). Сорбент состоит из измельченного цеолита, нанофазного гидроксида железа и нанофазного бемита. К недостаткам способа получения сорбента следует отнести его многостадийность и сложность получения адсорбента, что приводит к его дороговизне. Вначале получают нанофазный бемит гидролизом нанопорошка алюминия. Затем получают нанофазный гидроксид железа гидролизом раствора хлорида железа раствором гидроксида аммония. Далее измельченный цеолит смешивают с Н2О, нанофазным порошком бемита и гидроксида железа, перетирают и далее полученную смесь сушат 2 часа при 50-75°С, а затем 6 часов при 190°С. Во всех известных способах гидроксид железа получают гидролизом солей железа, что является многоступенчатым способом. Вначале получают соли железа, а затем из солей Fе(ОН)3.

Задачей предлагаемого изобретения является получение сорбента для извлечения мышьяка из водных сред и разработка способа его получения.

Технический результат заключается в упрощении способа получения сорбента и увеличении степени очистки технологических растворов и сточных вод от мышьяка.

Сорбент для очистки водных сред от мышьяка содержит оксигидроксид железа (ОГЖ), выделенный из отходов станций обезжелезивания подземных вод, водорастворимый полимер и глицерин при следующем соотношении компонентов, %

ОГЖ (дисперсный) 45,9-53,3
Полимер 2,2-6,8
Глицерин остальное

В качестве водорастворимого полимера он содержит поливиниловый спирт, или полиакриламид, или метилцеллюлозу, или полиэтиленгликоль.

В качестве исходного сырья для получения сорбента использовали отходы, выделенные на станциях обезжелезивания подземных вод, которые представляют собой гелеобразную массу (пасту), содержащую в своем составе оксигидроксид железа (ОГЖ) в количестве 10-12% сухого ОГЖ с размером частиц 30-50 нм, которую модифицируют водорастворимыми полимерами, содержащими пластификатор. В качестве водорастворимого полимера рекомендуется использовать поливиниловый спирт (ПВС), полиакриламид (ПАА), метилцеллюлозу (МЦ), полиэтиленгликоль (ПЭГ), а в качестве пластификатора - глицерин.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1

1,6 г ПВС (6,1%) растворяют в 100 мл воды, добавляют 12,6 г (48%) глицерина и при перемешивании добавляют 100 г гелеобразной массы (пасты) ОГЖ, содержащей 12 г дисперсного ОГЖ (45,9%). Все тщательно перемешивают, обрабатывают ультразвуком и оставляют полученную массу на 24 часа при комнатной температуре. При этом происходит расслаивание, верхний прозрачный водный слой сливают, а осадок распределяют слоем 8-10 см и выдерживают в течение 24 часов при комнатной температуре. При добавлении к сухому осадку воды происходит растрескивание с образованием гранул размером 0,2-0,5 см. Их промывают водой, высушивают при 50-60°С и исследуют в качестве сорбента для извлечения мышьяка из водной среды в статических и динамических условиях. Результаты испытаний представлены в таблице.

Анализ на мышьяк выполнялся в соответствии с ФЗ 1.31.2005, 01.553 (по Госстандарту методик, допущенных к применению). Исходная концентрация мышьяка в модельном растворе составляла 0,5 мг/л.

Пример 2

Гранулы получали по способу, описанному в примере 1, с той лишь разницей, что в качестве водорастворимого полимера использовали полиакриламид. Соотношение всех компонентов - как указано в примере 1. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 3

Сорбент получали по способу, описанному в примере 1, с той лишь разницей, что в качестве водорастворимого полимера использовали полиэтиленгликоль (ПЭГ-15). Соотношения компонентов и результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 4

0,5 г метилцеллюлозы растворяют в 100 мл воды, добавляют 10 г глицерина, перемешивают и постепенно при перемешивании добавляют 100 мл пасты ОГЖ (содержащей 12 г сухого ОГЖ). Все тщательно перемешивают, обрабатывают ультразвуком и оставляют на 24 часа при комнатной температуре. При этом происходит расслаивание. Верхний светлый прозрачный слой сливают, осадок слоем 5-10 см высушивают, обрабатывают водой и образовавшиеся при растрескивании гранулы тщательно промывают водой, высушивают при температуре 50-60°С и исследуют на адсорбцию мышьяка. Результаты испытаний представлены в таблице.

Таким образом, предлагаемое изобретение превосходит по степени извлечения ионов мышьяка прототип и позволяет увеличить степень очистки технологических растворов и сточных вод от мышьяка.

Содержание мышьяка в стоках при этом снижается до современных уровней ПДК (0,05 мг/дм3). Предлагаемый метод может найти применение при извлечении мышьяка из сточных вод промышленных предприятий.

Пример Полимер ОГЖ Полимер Глицерин Степень извлечения мышьяка, %, в условиях
г % г % г % динамических статических
1 ПВС 12 45,9 1,6 6,1 12,6 48,0 96,1 99,5
2 ПАА 12 45,9 1,6 6,1 12,6 48,0 95,9 99,0
3 ПЭГ 12 45,9 1,6 6,1 12,6 48,0 96,2 -
4 Метилцеллюлоза 12 53,3 0,5 2,2 10 44,5 96,4 96,7
5 ПВС 12 50,8 1,6 6,8 10 42,4 96,5 97,8

Исходная концентрация AS 0,5 мг/л.

1. Сорбент для очистки водных сред от мышьяка, включающий нанофазный оксигидроксид железа (ОГЖ), отличающийся тем, что он содержит оксигидроксид железа (ОГЖ), выделенный из отходов станций обезжелезивания подземных вод, водорастворимый полимер и глицерин при следующем соотношении компонентов, %

ОГЖ (дисперсный) 45,9-53,3
Полимер 2,2-6,8
Глицерин остальное

2. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого полимера он содержит поливиниловый спирт, или полиакриламид, или метилцеллюлозу, или полиэтиленгликоль.

3. Способ получения сорбента для очистки водных сред от мышьяка, отличающийся тем, что отходы станций обезжелезивания с содержанием оксигидроксида железа 10-12% смешивают с водным раствором полимера и глицерином, обрабатывают ультразвуком, выдерживают 24 часа, образующийся осадок высушивают при 50-60°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к сорбентам, применяемым в области охраны окружающей среды для очистки водной поверхности от нефтепродуктов с использованием магнитного поля.

Группа изобретений относится к адсорбентам для удаления серы из крекинг-бензина или дизельного топлива. Адсорбент содержит от 10 до примерно 25 мас.% оксида алюминия, от 10 до 20 мас.% диоксида кремния, от 35 до 65 мас.% оксида металла, выбранного из групп IIB и VB, от 8 до 20 мас.% металлического катализатора, выбранного из группы VIIB и VIII, от 1 до 5 мас.% оксида металла, выбранного из группы IA.

Изобретение относится к синтетическим сорбентам и может быть использовано в ядерной энергетике и химико-металлургической промышленности при очистке жидких радиоактивных отходов и сточных вод от радионуклидов, в частности ионов цезия, а также может использоваться для детоксикации организмов животных и человека при радиохимическом заражении.

Изобретение относится к области ионного обмена. Предложен способ получения адаптивно-селективного ионообменного материала, который включает приготовление темплатсодержащей фазы, мономерной смеси, введение мономерной смеси в приготовленную темплатсодержащую фазу при перемешивании и повышенной температуре.

Изобретение относится к получению сорбентов, используемых для детоксикации организмов животных и человека при радиохимическом заражении цезием. Смешивают мелкодисперсный кремнезем с водным раствором гидрооксида калия и смесь подвергают гидротермальной обработке при температуре не менее 120°C в течение 2-3 часов.

Изобретение относится к продукционным системам для хранения смесей. Предложенная продуктовая система содержит по меньшей мере один пористый носитель, по меньшей мере одно действующее вещество, введенное в пористый носитель, и по меньшей мере одну защитную систему.

Группа изобретений относится к сорбентам, используемым при очистке водных сред от техногенных загрязнителей. Состав для приготовления гранулированного наноструктурированного сорбента включает, мас.%: глауконит - 20-50, интеркалированный графит, представляющий собой бисульфат графита, - 1-5, бентонитовую глину - 40-70, модификатор, выбранный из NaHCO3, - 10, или KMnO4 - 5, или NaCl - 8, и воду.

Изобретение относится к сорбентам, полученным на основе микросфер зол-уноса тепловых электростанций, и может быть использовано для очистки жидких отходов от радионуклидов.

Изобретение относится к созданию гранулированного наносорбента, который может использоваться при очистке водных сред от радионуклидов и других токсичных веществ.
Изобретение относится к сорбционной очистке воды. Предложен способ получения композиционного сорбента на основе карбоната и гидроксида магния.

Изобретение относится к удалению экстракцией полициклических ароматических углеводородов из курительного материала или полученного из него материала, такого как табак или экстракты табака, или из материала, отличающегося от курительного материала или полученного из него материала, такого как растительный материал, пищевой продукт, ароматизатор.

Изобретение относится к области ионного обмена. Предложен способ получения адаптивно-селективного ионообменного материала, который включает приготовление темплатсодержащей фазы, мономерной смеси, введение мономерной смеси в приготовленную темплатсодержащую фазу при перемешивании и повышенной температуре.

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 области химической технологии, в частности к способам получения сорбционных материалов. .
Изобретение относится к получению сорбентов для очистки воды и твердой поверхности. .

Изобретение относится к способам получения адсорбента диоксида углерода, предназначенного для использования в средствах защиты органов дыхания. .
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 биотехнологии и может быть использовано при безотходной очистке от аварийных разливов нефти и нефтепродуктов водных и твердых поверхностей.
Изобретение относится к сорбентам, применяемым в области охраны окружающей среды для очистки водной поверхности от нефтепродуктов с использованием магнитного поля.
Наверх