Способ получения сорбентов на основе гидроксида трехвалентного железа на носителе из целлюлозных волокон


 


Владельцы патента RU 2527240:

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

Изобретение относится к получению сорбентов. Способ заключается во взаимодействии соли трехвалентного железа с гидроксидом натрия в водной среде, содержащей фибриллированные целлюлозные волокна (ФЦВ). Образующиеся в результате взаимодействия частицы гидроксида трехвалентного железа иммобилизуются на ФЦВ с образованием сорбента. Полученный сорбент содержит гидроксид трехвалентного железа в количестве до 2500 мас.ч. на 100 мас.ч. волокон. Полученные сорбенты эффективны в процессах очистки сточных и технологических вод, содержащих соединения восстановленной серы и другие загрязнители. 2 пр.

 

Способ относится к технологиям химического осаждения из водных растворов трудно растворимых неорганических соединений на различные подложки-носители и может быть использован в процессах очистки сточных и 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 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 трудно растворимого гидроксида железа, которые иммобилизуются на носителе с образованием частиц сорбента, состоящего из целлюлозных волокон в виде гранул, и 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) в виде гидроксида железа (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.

Новым техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является повышение содержания активного компонента в сорбенте и, соответственно, его емкости, а также расширение областей его использования, например для очистки воды или абсорбентов от сероводорода, сульфидов, тиолов и других загрязнений.

Указанные результаты достигаются тем, что согласно изобретению способ получения сорбентов на основе гидроксида трехвалентного железа на частицах носителя из целлюлозных волокон включает приготовление исходной водной дисперсии, содержащей частицы носителя в виде фибриллированных целлюлозных волокон, содержащих, в мас.%, не менее 95% волокон с длиной не более 1,2 мм и не менее 55% волокон с длиной не более 0,60 мм, и с сорбционной емкостью по отношению к частицам гидроксида трехвалентного железа не менее 2500 мас.ч. на 100 мас.ч. волокон, хлорид или сульфат трехвалентного железа, обработку ее гидроксидом натрия с образованием частиц гидроксида трехвалентного железа и их иммобилизацией на волокнах с образованием композиционного сорбента, содержащего 2000-2500 мас.ч. гидроксида трехвалентного железа на 100 мас.ч. волокон, отделение сорбента от жидкой фазы. Хлорид или сульфат железа и гидроксид натрия берут в их стехиометрически равных количествах.

Фибриллированные целлюлозные волокна (ФЦВ) с указанными выше характеристиками обладают в их 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 3500 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 с) 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) - гидроксида трехвалентного железа к ФЦВ, равным 2000-2500:100, 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 хлорида или сульфата трехвалентного железа и раствор гидроксида 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 100 мг/л и раствор хлорида или сульфата трехвалентного железа с содержанием соли 3741,6-3794,5 мг/л. Полученную исходную дисперсию направляют в реактор, в который подают также с такой же объемной скоростью суспензию реагента-осадителя - гидроксида натрия - с его содержанием 2807,0-2245,6 мг/л. В реакторе в результате реакций образуются 2000-2500 мг/л нерастворимого соединения активного компонента (АК) в виде частиц гидроксида трехвалентного железа. Частицы иммобилизуются на ФЦВ с образованием сорбента в количестве 2100-2600 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 100 мг/л и раствор Fe2(SO4)3 с содержанием этой соли 3741,6 мг/л и получают исходную дисперсию. Ее направляют в реактор, в который с такой же скоростью подают в качестве осадителя раствор NaOH с его содержанием 2245,6 мг/л. В результате реакций в реакторе в качестве АК образуются 2000 мг/л частиц Fe(OH)3. Указанные частицы иммобилизуются на ФЦВ с образованием 2100 мг/л сорбента, в котором соотношение АК:ФЦВ равно 2000:100. Сорбент выводят из жидкой фазы методом флотации.

Пример 2. В отличие от примера 1 используют раствор FeCl3 с содержанием соли 3794,5 мг/л и раствор NaOH с его содержанием 2307,0 мг/л. В результате реакций в дисперсии в качестве АК образуются частицы Fe(OH)3 в количестве 2500 мг/л. Частицы иммобилизуются на ФЦВ с образованием 2600 мг/л сорбента, в котором соотношение АК:ФЦВ равно 2500:100.

В качестве еще одного продукта реакций в примере 1 образуются 2131,2 мг/л Na2SO4, а в примере 2 - 2313 мг/л NaCl, которые находятся в растворенном виде.

Способ получения сорбента на основе гидроксида трехвалентного железа на частицах носителя из целлюлозных волокон, включающий приготовление исходной водной дисперсии, содержащей хлорид или сульфат трехвалентного железа и фибриллированные целлюлозные волокна, которые содержат (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 и имеют сорбционную емкость по отношению к частицам гидроксида трехвалентного железа не менее 2500 мас.ч. на 100 мас.ч. волокон, обработку дисперсии гидроксидом натрия с образованием частиц гидроксида трехвалентного железа и их иммобилизацией на волокнах с получением композиционного сорбента, содержащего 2000-2500 мас.ч. гидроксида трехвалентного железа на 100 мас.ч. волокон, и отделение сорбента от жидкой фазы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к орошаемому земледелию при утилизации минерализованного дренажного стока гидромелиоративных систем, а также при испарении сточных вод различного генезиса, минерализация которых сформирована преимущественно минеральными солями.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к орошаемому земледелию для утилизации минерализованного дренажного стока гидромелиоративных систем, а также для испарения сточных вод различного генезиса.
Изобретение может быть использовано на очистных сооружениях производственного и хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также при очистке сточных вод от силикатов.
Изобретение относится к гидрометаллургии цветных и редких металлов и может быть использовано при подготовке растворов для экстракционного и сорбционного извлечения и разделения элементов и при очистке кислых растворов от кремнийсодержащих элементов.

Изобретение относится к фильтрующим устройствам для очистки жидкости и может найти применение в бытовых условиях для доочистки водопроводной воды и других жидкостей бытового назначения.
Изобретение может быть использовано в металлургии благородных металлов, в том числе при обезвреживании сбросных цианистых растворов, образующихся при извлечении золота из коренных руд.

Изобретение относится к области переработки отходов, в частности к системам фильтрации жидких отходов, установленным на транспортных средствах. Транспортное средство имеет средство извлечения 2 для извлечения жидких отходов, находящихся в контейнере 9 для жидких отходов в качестве обрабатываемого раствора.
Изобретение относится к биохимии. Предложен способ очистки воды и мерзлотной почвы от нефти и нефтепродуктов.

Заявляемое изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, нанотехнологий и фотохимии и касается разработки фотополимеризующейся композиции для получения полимерного материала, обладающего трехмерной нанопористой структурой с гидрофобной поверхностью пор, одностадийного способа его получения и пористого полимерного материала с селективными сорбирующими свойствами и одностадийного формирования на его основе водоотделяющих фильтрующих элементов с заданной геометрией и требуемой механической прочностью, применяемых в устройствах для очистки органических жидкостей, преимущественно углеводородных топлив, масел, нефтепродуктов, от эмульгированной воды и механических примесей.

Изобретение относится к очистке природных и сточных вод от механических примесей, и может быть использовано в системах очистки сточных вод в системе жилищно-коммунального хозяйства, а также в системах очистки природных питьевых вод городов и поселений.
Изобретение относится к адсорбенту для очистки газов от хлора и хлористого водорода. Адсорбент содержит в мас.%: оксид цинка - 26,0-75,0; оксид магния - 1,5-6,0; оксид алюминия - 21-70.
Изобретение относится к медицине и используется для лечения эндогенной интоксикации, вызываемой высокой концентрацией билирубина в плазме крови при различных патологиях.

Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода. Способ заключается во взаимодействии основного карбоната циркония и оксида цинка.

Изобретение относится к адсорбционной очистке сточных вод. Предложен способ уменьшения концентрации бария в воде.
Изобретение относится к получению сорбентов, которые могут быть использованы в процессах очистки вод, содержащих фтор и другие загрязнители. Сорбенты получают взаимодействием сернокислого железа и гидроксида кальция в водной среде, содержащей фибриллированные целлюлозные волокна.
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.

Изобретение относится к способам очистки проточной воды от загрязнителей, содержащихся в воде в низкой концентрации, и может быть использовано для очистки рек и сточных вод от загрязнений антропогенного и природного происхождения, для очистки воды на водозаборах в системах коммунального водоснабжения и в бытовых системах водоочистки.

Изобретение относится к сорбентам для удаления метаболических отходов из диалитической жидкости. Сорбент включает первый слой, состоящий из смеси частиц иммобилизованного фермента, расщепляющего уремические токсины, и частиц катионообменника.

Изобретение относится к способу удаления загрязняющих веществ из газовых потоков путем контакта с регенерируемым сорбентом. Способ включает а) контактирование потока газа, включающего H2S, с хлорсодержащим соединением для образования смешанного газового потока; b) контактирование смешанного газового потока с сорбентом в зоне сорбции для получения первого продуктового газового потока и насыщенного серой сорбента, где сорбент включает цинк, диоксид кремния и металл-промотор; c) сушку насыщенного серой сорбента, чтобы посредством этого получить высушенный насыщенный серой сорбент; d) контактирование высушенного насыщенного серой сорбента с регенерационным газовым потоком в зоне регенерации для получения регенерированного сорбента, включающего цинксодержащее соединение, силикат и металл-промотор, и отходящего газового потока; е) возврат регенерированного сорбента в зону сорбции для получения обновленного сорбента, включающего цинк, диоксид кремния и металл-промотор; и f) контактирование обновленного сорбента с указанным смешанным газовым потоком в зоне сорбции для образования второго продуктового газового потока и насыщенного серой сорбента.

Изобретение относится к области водоподготовки питьевой воды. Производят обжиг природного карбонатного сырья в высокоскоростном режиме со скоростью 25-30°C в минуту в течение 20-25 минут. Затем осуществляют химическую обработку в две стадии, сначала раствором, содержащим ионы двухвалентного марганца, а затем раствором гипохлорита натрия. В качестве сырья используют известняк, содержащий (вес.%): карбонат кальция 79-84, карбонат магния 1-3, органические примеси 3-4, глинистые включения 5-11, кварц 4-6. Техническим результатом является повышение сорбционной способности загрузки и снижение энергоемкости при её изготовлении. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.
Наверх