Способ получения сорбента на основе сульфата кальция на носителе из целлюлозных волокон


 


Владельцы патента RU 2523465:

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

Изобретение относится к получению сорбентов. Сорбент содержит сульфат кальция на носителе из фибриллированных целлюлозных волокон, содержащих не менее 95 мас.% волокон с длиной не более 1,20 мм и не менее 55 мас.% волокон с длиной не более 0,60 мм. Способ включает приготовление исходной водной дисперсии, содержащей указанные волокна и растворенный хлористый кальций. Дисперсию обрабатывают сульфатом натрия. В результате обработки образуются частицы сульфата кальция и происходит их иммобилизация на волокнах. Количество иммобилизованных частиц сульфата кальция составляет 100-1200 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. волокон. Изобретение обеспечивает получение сорбента, который является эффективным для извлечения фтора и/или фосфатов из водных сред. 3 пр.

 

Способ относится к технологиям химического осаждения из водных растворов труднорастворимых неорганических соединений на различные носители и может быть использован в процессах селективного извлечения фтора и/или фосфатов из технологических или природных вод, содержащих различные загрязнители.

Известен способ получения тонкослойных неорганических сорбентов на носителе из целлюлозных волокон (Н.Д. Бетенков. Применение тонкослойных неорганических сорбентов в гидрометаллургии и радиохимии. Межвузовский сборник научных трудов, Пермский политехнический институт, 1980 г., стр.115-120). В этом способе из волокон древесной целлюлозы готовят носитель в виде гранул размером 0,2-0,5 мм. При получении сорбентов, например, на основе гидроксида железа гранулы диспергируют в водном растворе соли железа. Дисперсию обрабатывают щелочным реагентом-осадителем, например NaOH. В результате реакций образуются и выделяются в виде твердой фазы частицы труднорастворимого гидроксида железа, которые иммобилизуются на носителе с образованием частиц сорбента, состоящего из целлюлозных волокон в виде гранул, и активного компонента в виде частиц гидроксида железа. По мнению авторов, осажденные частицы образуют на гранулах тонкий слой с хорошей его адгезией к подложке.

Частицы сорбента отделяют от жидкой фазы отстаиванием или фильтрацией.

Недостаток способа заключается в том, что полученные по нему сорбенты имеют низкое содержание активного компонента (АК) (5-30 мг на 1 г сорбента). Вследствие этого основное назначение таких сорбентов - это извлечение из растворов веществ в разбавленном и ультраразбавленном состоянии, когда полное использование ионообменной емкости недостижимо.

Новыми техническими результатами от использования предлагаемого изобретения являются повышение содержания активного компонента в сорбенте и, соответственно, его емкости, а также обеспечение возможности селективного извлечения фтора и/или фосфатов из природных и сточных вод.

Указанные результаты достигаются тем, что способ получения сорбентов на основе сульфата кальция на носителе из фибриллированных целлюлозных волокон, содержащих не менее 95 мас.% волокон с длиной не более 1,20 мм и не менее 55 мас.% волокон с длиной не более 0,60 мм, включает приготовление исходной водной дисперсии, содержащей указанные волокна и растворенный хлористый кальций, обработку дисперсии сульфатом натрия с образованием в качестве продуктов обработки частиц сульфата кальция и их иммобилизацией на волокнах с получением частиц сорбента, состоящего из волокон и частиц сульфата кальция, отделение частиц сорбента от жидкой фазы, при этом количество иммобилизованных частиц сульфата кальция составляет 100-1200 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. волокон.

Фибриллированные целлюлозные волокна (ФЦВ) с указанными выше характеристиками обладают в водной дисперсии очень высокой сорбционной способностью по отношению к образующимся в дисперсии при ее реагентной обработке нерастворимым частицам различных соединений металлов в момент их образования. В наших экспериментах было обнаружено, что сорбционная емкость волокон превышает 1500 мас.ч. соединений металлов на 100 мас.ч. волокон.

Эти волокна в водной среде обладают также высокой активностью к взаимодействию друг с другом и способностью быстро (в 10-20 сек) образовывать даже при низкой концентрации (20-30 мг/л) флокулы и хлопья, хорошо удерживающие пузырьки воздуха и поэтому легко флотируемые к поверхности воды.

Такими же свойствами обладают частицы сорбентов даже при высоком содержании в них частиц соединений металлов - активных компонентов и/или продуктов очистки стоков. Поэтому для выведения частиц из жидкой фазы следует использовать технологию напорной флотации, причем без применения вспомогательных веществ, таких как коагулянты, флокулянты, флотоагенты.

Сорбенты получают с соотношением в них, в мас.ч, активного компонента (АК) - сульфата кальция, и ФЦВ, равным 100-1200:100 в зависимости от условий использования сорбента.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят суспензию ФЦВ, содержащую, в мас.%, не менее 95% волокон с длиной не более 1,20 мм и не менее 55% волокон с длиной не более 0,60 мм, с заданной концентрацией. Готовят также растворы хлористого кальция и сульфата натрия с заданными концентрациями.

Для получения сорбента используют установку непрерывного действия, содержащую смеситель, реактор, сатуратор и флотатор.

В смеситель подают при равных объемных скоростях суспензию ФЦВ с их содержанием 300-600 мг/л и раствор хлористого кальция с содержанием соли 235-2822 мг/л. Полученную исходную дисперсию направляют в реактор, в который подают также с такой же объемной скоростью раствор реагента-осадителя - сульфата натрия - с его содержанием 313-3760 мг/л, то есть в количествах, стехиометрически равных расходу хлористого кальция. В реакторе в результате реакций образуются 100-1200 мг/л частиц активного компонента в виде частиц сульфата кальция. Частицы иммобилизуются на ФЦВ с образованием сорбента в количестве 200-1950 мг/л. Далее дисперсию сорбента направляют в сатуратор, насыщают ее воздухом при его давлении 2-3 атм и из сатуратора направляют в камеру флотатора, в которой сорбент выводят из жидкой фазы в виде флотошлама.

Следующие примеры иллюстрируют возможности предлагаемого способа.

Пример 1. В смеситель подают с равными объемными скоростями суспензию ФЦВ, содержащую, в мас.%, не менее 95% волокон с длиной не более 1,20 мм и не менее 55% с длиной волокон не более 0,60 мм, с их содержанием 300 мг/л и раствор CaCl2 с содержанием этой соли 235,02 мг/л и получают исходную дисперсию. Ее направляют в реактор, в который с такой же скоростью подают в качестве осадителя раствор Na2SO4 с содержанием соли 104,41 мг/л. В результате реакций в реакторе в качестве АК образуются 100 мг/л частиц CaSO4. Указанные частицы иммобилизуются на ФЦВ с образованием 200 мг/л сорбента, в котором соотношение АК: ФЦВ равно 100:100. Сорбент выводят из жидкой фазы методом флотации.

Пример 2. В отличие от примера 1 используют суспензию ФЦВ с их содержанием 600 мг/л, раствор CaCl2 с содержанием соли 3057,21 мг/л, и раствор Na2SO4 с его содержанием 4071,9 мг/л. В результате реакций в дисперсии в качестве АК образуются частицы CaSO4 в количестве 1300 мг/л. Частицы иммобилизуются на ФЦВ с образованием 1500 мг/л сорбента, в котором соотношение АК: ФЦВ равно 650:100.

Пример 3. В отличие от примера 1 используют суспензию ФЦВ с их содержанием 450 мг/л, раствор CaCl2 с содержанием соли 6888,63 мг/л и раствор Na2SO4 с его содержанием 5638,14 мг/л. В результате реакций в дисперсии в качестве АК образуются 1800 мг/л частиц CaSO4. Эти частицы иммобилизуются на ФЦВ с образованием 1950 мг/л сорбента, в котором соотношение АК: ФЦВ равно 1200:100.

Жидкая фаза в примерах 1-3 после выведения из нее сорбента содержит в качестве продукта реакций NaCl с содержанием 85,91, 1116,83 и 1546,38 мг/л соответственно.

Емкость сорбентов по примерам 1-3 в расчете на 1 г сорбента по фтору равна 139,5, 213,5 и 247,97 мг, по фосфатам (в пересчете на P2О5) - 173,75, 300,93 и 320,74 мг/л соответственно.

Способ получения сорбента на основе сульфата кальция на носителе из фибриллированных целлюлозных волокон, содержащих не менее 95 мас.% волокон с длиной не более 1,20 мм и не менее 55 мас.% волокон с длиной не более 0,60 мм, включающий приготовление исходной водной дисперсии, содержащей указанные волокна и растворенный хлористый кальций, обработку дисперсии сульфатом натрия с образованием частиц сульфата кальция и их иммобилизацией на волокнах с получением сорбента, состоящего из волокон и частиц сульфата кальция, отделение сорбента от жидкой фазы, при этом количество иммобилизованных частиц сульфата кальция составляет 100-1200 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. волокон.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению сорбентов. Предложенный способ получения предусматривает нейтрализацию резорцина раствором гидроксида щелочного металла, введение формальдегида и карбоната кальция в реакционную смесь.
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.
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.
Группа изобретений относится к области биохимии, экологии, охране окружающей среды. Предложен препарат для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений, содержащий микроорганизмы - деструкторы нефти, сорбент, криопротектор - глицерин, микроудобрения - азотнокислый натрий 0,5% и фосфорнокислый калий 0,5%.

Изобретение относится к газопоглощающим материалам, в частности к спеченным неиспаряющимся геттерам, и может быть использовано в вакуумной технике и микроэлектронике, в частности в разрядных приборах.

Изобретение может быть использовано для приготовления ультрачистой воды, безопасной для употребления человеком, в результате сорбционной очистки питьевой воды от вирусов.

Изобретение относится к аналитической газовой хроматографии, в частности к способам создания сорбентов для анализа органических веществ, в том числе и загрязнителей окружающей среды.

Изобретение относится к способам получения сорбентов с высокоупорядоченной структурой типа MCM-41. .
Изобретение относится к получению сорбентов для очистки воды и твердой поверхности. .
Изобретение относится к области волокнистых сорбционно-фильтрующих материалов, используемых для очистки от аэрозолей и радиоактивных форм йода. .

Изобретение относится к области сорбционной очистки вод. .

Изобретение относится к технологии получения термосвариваемых пластиковых пленочных и листовых структур и может быть использовано для упаковки чувствительных к кислороду продуктов.

Изобретение относится к способам получения сорбционно-активных материалов. .
Изобретение относится к очистке газов от галогеносодержащих соединений. Предложен поглотитель хлористого водорода, содержащий 40,0-80,0% оксида цинка, 2,0-10,0 % оксида кальция и оксид алюминия.
Наверх