Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди



Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди
Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди
Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди
Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди
Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди
Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди
Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди
Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди
Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на глауконите от катионов меди

 


Владельцы патента RU 2534108:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" ФГБОУ ВПО "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" (RU)

Изобретение относится к сорбционной очистке сточных вод от катионов меди из проточных водных растворов и может быть использовано на заводах металлоизделий и предприятиях цветной металлургии, горнорудной, химической, машиностроительной и электронной промышленности, а также в коммунальном хозяйстве. Способ очистки проточных сточных вод от ионов меди включает их сорбцию 95%-ным концентратом глауконита с высотой поглощающего слоя 0,01-0,015 м. Очистку осуществляют при линейной скорости потока воды до 0,38 м/ч и рН=7,0±0,5. Изобретение позволяет достичь степени очистки проточных сточных вод от катионов меди до 99,99% без проскока в течение двух часов. 7 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к сорбционной очистке сточных вод от катионов меди из проточных водных растворов и может быть использовано на заводах металлоизделий и предприятиях цветной металлургии, горнорудной, химической, машиностроительной и электронной промышленности и в коммунальном хозяйстве. Очистку проточных вод различного происхождения от катионов меди проводят сорбцией 95%-ным концентратом глауконита Бондарского месторождения Тамбовской области при высоте слоя сорбента 0,01-0,015 м, линейной скорости потока до 0,38 м/ч, рН=7,0± 0,5 без «проскока» по ионам меди до 2-х часов. Способ позволяет достичь степени очистки проточных сточных вод от катионов меди до 99,99%.

Глауконит как природный минерал относится к слоистым силикатам с жесткой структурной ячейкой типа 2:1. В нем сетка октаэдров заключена между двумя сетками тетраэдров. Этот минерал характеризуется существенными различиями в количественном соотношении октаэдров, образующих его структуру, и поэтому различной сорбционной способностью и емкостью в зависимости от того или иного месторождения. Химический состав глауконитов различных месторождений меняется в широких пределах: K2O 4,4…9,7%, Na2O 0…4,5%, Al2O3 5,5…22,6%, Fe2O3 6,1…27,9%, FeO 0,8…8,6%, MgO 0…4,5%, SiO2 47,6…52,9%, Р2О3 0…3%, H2O 4,9…13,5%. Обычно концентрация основного продукта составляет 30-40 масс.%. Концентраты глауконита получают специальным обогащением.

Глауконит Бондарского месторождения Тамбовской области имеет следующий химический состав, масс.%: К2О - 9,5; Na2O - 4,1; Al2O3 - 14,8; Fe2O3 - 11,5; FeO - 5,3; SiO2 - 48,1; Н2О - 6,7.

Его фракционный состав представлен в таблице.

Известен целый ряд способов удаления катионов тяжелых металлов из водных сред как находящихся раздельно, так и при совместном присутствии. С этой целью используются реагентные способы с осаждением загрязнителей оксидами, гидроксидами, солями щелочных, щелочноземельных и переходных металлов [1]. Однако осаждение щелочными реагентами в целом не решает проблемы загрязнения стоков тяжелыми металлами. Согласно [2] такая обработка позволяет снизить концентрацию тяжелых металлов лишь до 5…7 мг/л. Существенными недостатками метода являются высокая стоимость реагентов и частое образование пересыщенных растворов CaSO4 при очистке сульфатных сред [3].

Глубокая очистка от катионов тяжелых металлов возможна при применении сероводорода как осадителя, но H2S высокотоксичен [4] с предельно допустимыми концентрациями рабочей зоны и среднесуточной, равными соответственно 10 и 0,008 мг/м3 [4]. Тот же фактор сдерживает применение в качестве осадителя сульфидов щелочных и щелочноземельных металлов [3].

Общим недостатком всех осадительных реагентных методов является образование устойчивых к коагуляции и труднофильтруемых осадков [4].

В ряде случаев адсорбционное извлечение ионов тяжелых металлов проводится сульфированным бурым углем [5], сорбентами на основе торфа [6], золой теплоэлектроцентралей [7], природным минералом вермикулитом [8].

Применение активных углей и природных минералов сдерживается их низкой удельной емкостью и высокой стоимостью регенерации, составляющей 50% от стоимости угольного адсорбента, его низкими прочностными характеристиками и значительными потерями при фильтрации [6-8].

Известен способ очистки от катионов металлов сорбентами на основе магнезиально-железистых шламов цветной металлургии [9]. Но степень очистки на них составляет 65-75%, а сам сорбент невозможно регенерировать.

По достигаемому результату и технической сущности наиболее близкими к описываемому способу являются два способа очистки сточных вод от ионов меди. В первом способе в качестве сорбента используют кварцево-глауконитовый песок с содержанием глауконита 60-80%. Процесс очистки осуществляется в динамических условиях - сточные воды фильтруют через кварцево-глауконитовый песок толщиной 0,5 м при скорости потока 1-2 м/ч, что позволяет ускорить очистку без ущерба для ее качества. Способ предполагает применение дешевого природного высокоэффективного сорбента - кварцево-глауконитового песка - и упрощенную технологию очистки за счет использования прямого фильтрования сточных вод через сорбент (см. C1 RU N 2137717, кл. C02F 1/28, C02F 1/62, 1995 г.). Второй способ основан на использовании в качестве сорбента нефелинового шлама с высотой сорбционного слоя от 0,035 до 0,045 м при скорости потока 5 м/ч. Способ обеспечивает увеличение скорости фильтрации сточных вод (по сравнению с предыдущим), что приводит к сокращению времени очистки, уменьшению расхода сорбента и стоимости очистки (см. C1 RU N 2433960, кл. C02F 1/62, C02F 1/28, C02F 101/20, 2010 г.).

Недостатками вышеприведенных способов очистки сточных вод от ионов меди являются низкие исходные концентрации меди (0,11 и 1,5 мг/л соответственно), в связи с чем их применение нецелесообразно для очистки сточных вод на предприятиях, концентрации стоков которых в разы превышают описанные. Также нигде не указано время так называемого проскока по ионам меди, то есть время, которое сорбент чистит проточные воды на 100%, а эта характеристика не менее важна, чем линейная скорость потока и высота сорбционного слоя, так как определяет эффективность очистки во времени.

Целью изобретения является очистка проточных сточных вод (линейная скорость потока до 0,38 м/ч, рН=7,0±0,5) от катионов меди без проскока в течение 2-х часов до 99,99% за счет применения экологически чистого, технологичного, доступного сорбента - 95%-ного концентрата глауконита Бондарского месторождения Тамбовской области с высотой слоя 0,01-0,015 м.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются использование в качестве сорбента 95%-ного концентрата глауконита Бондарского месторождения Тамбовской области, рН вод 7,0±0,5, низкая себестоимость адсорбента, отсутствие его предварительной обработки адсорбента и практически полная очистка (до 99,99%) воды от катионов меди с исходной концентрацией свыше 200 мг/л при высоте слоя сорбента 0,01-0,015 м без проскока в течение 2-х часов.

Указанные отличительные признаки предлагаемого способа определяют его новизну и изобретательский уровень в сравнении с известным уровнем техники.

Технической задачей является разработка способа очистки проточных сточных вод 95%-ным концентратом глауканита Бондарского месторождения Тамбовской области - экологически чистым, технологичным, доступным адсорбентом. Данная техническая задача решается тем, что сорбцию катионов меди с концентрацией свыше 200 мг/л из проточных вод с рН=7,0±0,5 проводят 95%-ным концентратом глауканита Бондарского месторождения Тамбовской области с высотой слоя 0,01-0,015 м без проскока по меди в течение 2-х часов.

Сущность способа заключается в том, что глубина сорбционного извлечения меди из проточных растворов определяется большим количеством факторов, как правило, достаточно легко и технологично регулируемых и важных для разработки научных представлений и технологической реализации процесса. К ним следует отнести, в частности, удельную массу сорбента по активному началу, характер и уровень его предварительной подготовки, включая, например, кислотную и термическую обработки, рН исходных растворов, линейную скорость потока, а также время до проскока сорбируемых ионов. Не меньшее значение имеет высота слоя сорбента. Также существенный вклад в сорбционную способность глинистых минералов, к которым относится глауконит, вносит адсорбция поверхностью, удельная величина которой существенно зависит от пористости продукта и фракционного состава пор по размерам.

Уже при высоте слоя h сорбента, равной 0,005 м, и рН=7 сорбция катионов меди достигает 100%. Однако проскок даже при наименьшей линейной скорости потока элюата не наблюдается только в первые 5 минут (фигура 1). Динамическая удельная адсорбция при величине ρ (коэффициент извлечения ионов меди), равной 90, для линейных скоростей потока 0,38; 0,57 и 0,85 м/ч она составляет 27, 20 и 30 мг/г соответственно.

Увеличение вдвое высоты слоя сорбента до 0,01 м позволяет достичь полного извлечения меди уже в течение 1 часа (υ=0,38 м/ч) (фигура 2). Дальнейший рост величины h в полтора раза позволяет без проскока извлекать медь в течение 40 минут при повышении линейной скорости потока по сравнению с нелинейной в 1,5 раза (фигура 3), причем при равной 0,38 м/ч этот период достигает более полутора часов и лишь в последующие 0,5 часа снижается до 95%.

Из фигур 4, 5, 6, 7 видно, что изменение рН с 6,5 до 7,5 не вносит значимых изменений в глубину и продолжительность сорбции при заданной высоте слоя сорбента. По-прежнему при высоте слоя глауконита 0,01 м полное извлечение катионов меди наблюдается в течение 1 часа (υ=0,38 м/ч), а увеличение h до 0,015 м позволяет производить полное извлечение полютанта на протяжении 2 часов.

Как видно из приведенных данных - глубина очистки проточных сточных вод от ионов меди, которая достигает 99,99% при исходной концентрации полютанта свыше 200 мг/л, высокая динамическая сорбционная емкость, а соответственно, и время проскока по ионам меди до 2-х часов, нейтральный рН растворов до и после сорбции, небольшая высота слоя сорбента и отсутствие предварительной подготовки делают предложенный способ очистки вод от ионов меди более универсальным. А низкая себестоимость сорбента, отсутствие токсичности (глауконит используют в качестве добавки в корм скоту) и простота утилизации позволяют данный сорбент широко применять в системах очистки предприятий цветной металлургии, горнорудной, химической, электронной (производство печатных плат, меднение в гальванических цехах и участках) и машиностроительной промышленности, а также коммунальном хозяйстве.

Краткое описание чертежей

Фигура 1. Влияние продолжительности сорбции и линейной скорости потока на глубину извлечения комплексных катионов Cu (II) 95%-ным концентратом глауконита при высоте слоя сорбента 0,5 см из нитратного раствора с рН=7. ν, м/ч: 1 - 0,38; 2 - 0,57; 3 - 0,85.20°С.

Фигура 2. Влияние продолжительности сорбции и линейной скорости потока на глубину извлечения комплексных катионов Cu (II) 95%-ным концентратом глауконита при высоте слоя сорбента 1,0 см из нитратного раствора с рН=7. ν, м/ч: 1 - 0,38; 2 - 0,57; 3 - 0,85.20°С.

Фигура 3. Влияние продолжительности сорбции и линейной скорости потока на глубину извлечения комплексных катионов Cu (II) 95%-ным концентратом глауконита при высоте слоя сорбента 1,5 см из нитратного раствора с рН=7. ν, м/ч: 1 - 0,38; 2 - 0,57; 3 - 0,85.20°С.

Фигура 4. Влияние продолжительности сорбции и линейной скорости потока на глубину извлечения комплексных ионов Cu (II) 95%-ным концентратом глауконита при высоте слоя сорбента 1,0 см из нитратного раствора с рН=6,5. ν, м/ч: 1 - 0,1; 2 - 0,38.20°С.

Фигура 5. Влияние продолжительности сорбции и линейной скорости потока на глубину извлечения комплексных ионов Cu (II) 95%-ным концентратом глауконита при высоте слоя сорбента 1,5 см из нитратного раствора с рН=6,5. ν, м/ч: 1 - 0,1; 2 - 0,38.20°С.

Фигура 6. Влияние продолжительности сорбции и линейной скорости потока на глубину извлечения комплексных ионов Cu (II) 95%-ным концентратом глауконита при высоте слоя сорбента 1,0 см из нитратного раствора с рН=7,5. ν, м/ч: 1 - 0,1; 2 - 0,38.20°С.

Фигура 7. Влияние продолжительности сорбции и линейной скорости потока на глубину извлечения комплексных ионов Cu (II) 95%-ным концентратом глауконита при высоте слоя сорбента 1,5 см из нитратного раствора с рН=7,5. ν, м/ч: 1 - 0,1; 2 - 0,38.20°С.

Источники информации

1. Вигдорович В.И., Габелко Н.В. Основы промышленной экологии. Тамбов. Изд-во ТГУ им. Г.Р. Державина, 2005. 252 с.

2. Баймаханов М.Т., Лебедев К.Б., Антонов В.Н., Озирав А.И. Очистка и контроль сточных вод предприятий цветной металлургии. М.: Металлургия. 1983. 191 с.

3. Kostura J.D. Recovtry and treatment of plating and anodizing waster. Plating and Surtage Finish. 1980. V.67. №8. P.52-54.

4. Фишман Г.И., Литвам А.А. Водоснабжение и очистка сточных вод предприятий химических волокон. М.: Химия. 1971. 160 с.

5. Jbarra J., Moliner R. Fuel. Removal of heavy metal ions from sewage // Geol. Jahrb. 1984. V.63. №3. P.377-381.

6. Ludwig G., Simor J. Cleaning of industrial sewage from heavy metals by filters with granular solvent on peat base // Geol. Jahrb. 1983. V.62. №6a. P.365-368.

7. Реброва Т.Н., Квятковский А.Н., Кадырова З.О. Очистка сточных вод от тяжелых металлов // Труды Казмеханобр. Алма-Ата. 1970. №4. С.62-65.

8. Keramida V., Etzel J. Cleaning of galvanic swage by extracting ion-exchange material // Proc 37th Jnd. Waste Cont. Weste West Lafayette. Jnd. 1983. P.181-183.

9. Зосин А.П., Гуревич Б.И., Милованова И.Б. О сорбционных свойствах шлакосиликата // В кн.: Химия и технология силикатных материалов. Л.: Наука. 350 с.

Способ очистки проточных сточных вод от ионов меди путем их сорбции адсорбентом, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют 95%-ный концентрат глауконита с высотой поглощающего слоя 0,01-0,015 м и осуществляют очистку при линейной скорости потока воды до 0,38 м/ч с рН=7,0±0,5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам обработки воды и может быть использовано в промышленных процессах. Способ получения воды для промышленного процесса включает очистку воды и удаление взвешенных в воде твердых частиц посредством фильтрации небольшой части общего объема воды, включающий: а) сбор воды; б) хранение воды; в) обработку воды в течение 7 суток посредством периодического добавления в нее дезинфицирующих веществ; г) активацию одной и более операций (1)-(5) с помощью средства, выполненного с возможностью получения информации, относящейся к параметрам качества воды, регулируемым указанным средством для приведения параметров качества воды в их пределы: 1) введение в воду окисляющих веществ; 2) введение коагулянтов, флокулянтов или их смеси; 3) всасывание части воды, содержащей осевшие частицы и полученной в операциях (1) и/или (2); 4) фильтрацию этой части всасываемой воды; 5) возврат отфильтрованной воды и д) использование обработанной воды в процессе ниже по потоку.
Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен материал-носитель биомассы для фильтрации нефтезагрязненных сточных вод.

Изобретение предназначено для получения доброкачественной питьевой воды. Фильтрующий патрон состоит из последовательно соединенных: узла подачи очищаемой воды, включающего оболочку с радиальными прорезями и снабженного средством крепления; узла фильтрации, выполненного в виде полого цилиндра, на основаниях которого установлены сетки, и снабженного смесью гранулированных адсорбирующих компонентов и слоем нетканого фильтрующего полотна; узла вывода очищенной воды, выполненного в виде воронки с тупым углом и отверстием посредине.

Изобретение относится к средствам очистки и обеззараживания различных типов вод. Описано дезинфицирующее средство, содержащее первый компонент полигексаметиленгуанидингидрохлорид, второй компонент алкилдиметилбензиламмонийхлорид и воду, при этом содержание компонентов в растворе выбрано в следующих количествах, мас.

Изобретение относится к использованию энергии ветра для опреснения соленой воды. Ветровой опреснитель содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, сверху крышку 2 и днище 3.

Изобретение относится к обезвреживанию взрыво- и пожароопасных промышленных отходов нитратов целлюлозы и может быть использовано в химической промышленности. Способ включает сбор содержащих нитраты целлюлозы сточных вод, извлечение из них нитратов целлюлозы и последующее их обезвреживание.

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к устройствам для разделения несмешивающихся жидкостей, и может использоваться при очистке сточных вод, загрязненных маслами, нефтью и другими веществами.

Изобретение относится к очистным сооружениям. Устройство содержит цилиндрический корпус (1) с крышкой (5) и днищем (6), в котором расположен активатор процесса (4).

Изобретение относится к установке для обработки текучей среды для очистки загрязненных жидкостей, например воды. Установка содержит, по меньшей мере, одну вертикальную камеру первичной обработки продолговатой формы (11), содержащую впускное отверстие (14) для текучей среды, подлежащей обработке, расположенное в верхней части камеры (11) так, что текучая среда течет вниз через камеру (11), и устройство (20 или 24) для введения стерилизующего средства, например озона или воздуха, обогащенного озоном, в нижнюю часть камеры (11) и его последующего перемещения вверх в виде пузырьков через жидкость, текущую вниз через камеру (11), устройство (16) для удаления отходов, расположенное в верхней части камеры (11), и ультрафиолетовую лампу (29) для УФ обработки жидкости, при этом ультрафиолетовая лампа (29) расположена в отдельной камере (12), соединенной с камерой первичной обработки (11), или внутри камеры первичной обработки (11).

Деаэратор // 2532956
Изобретение относится к термической деаэрации жидкости и может быть использовано для удаления неконденсирующихся газов, главным образом кислорода и свободной углекислоты из питательной воды паротурбоустановки.

Изобретение относится к области природоохранных технологий и химии кремнийорганических соединений и может быть использовано для очистки загрязненных грунтовых вод, донных отложений и почв путем установки реакционных барьеров.

Изобретение относится к способам получения сорбционных материалов на основе силикагеля, пригодных для извлечения металлов в аналитических целях. Предложен способ получения силикагеля с иммобилизованной формазановой функциональной группой из 3-аминопропилсиликагеля, включающий ацилирование хлорангидридом нитробензойной кислоты в среде хлороформа в присутствии триэтиламина при температуре не более 50°C в течение 24 часов, далее восстановление дитионитом натрия в среде вода-этилцеллозольв при кипении в течение не менее 3 часов, затем диазотирование и введение во взаимодействие с соединением с гидразонной функциональной группой при температуре не более -5°C.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для концентрирования и определения микроколичеств металлов в питьевой воде с использованием твердых сорбентов, содержащих органический материал.

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.
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 области очистки воды. В качестве средства для очистки воды используют объемный материал из стеклянных волокон диаметром от 100 до 400 нм с объемной плотностью 12-26 кг/м3.

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 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 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.
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 области получения силикатных материалов. Предложен способ получения обращенно-фазовых гидрофобизированных полисиликатных сорбентов, включающий взаимодействие в водной среде гидрофильного силикатного компонента с амфифильным силикатным компонентом. Реакцию соконденсации упомянутых компонентов осуществляют при мольном отношении воды к сумме силикатных компонентов, равном от 124 до 250. В реакционную смесь вводят также кислотный и/или щелочной компонент до образования полисиликатного гидрогеля. Полученный сорбент предложен к использованию в качестве фильтрующей среды и в качестве энтеросорбента. Технический результат заключается в возможности получения в водной среде трехмерного гидрогеля поликремневой кислоты, содержащего гидрофильные и гидрофобные группы. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил., 16 пр.
Наверх