Способ очистки воды от ионов тяжелых металлов



Способ очистки воды от ионов тяжелых металлов
Способ очистки воды от ионов тяжелых металлов
Способ очистки воды от ионов тяжелых металлов

 


Владельцы патента RU 2567650:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") (RU)

Изобретение может быть использовано при очистке воды от ионов тяжелых металлов сорбцией. Для осуществления способа сточные воды, содержащие ионы тяжелых металлов, пропускают через слой сорбента, в качестве которого используют предварительно обработанный природный цеолит. Сначала цеолит прокаливают при температуре 800-900°C в течение 45 мин. Затем прокаленный сорбент обрабатывают раствором кислоты с концентрацией 0,5-1 моль/л в течение 1,5 ч при температуре 30°C. Затем сорбент прокаливают в течение 1,5 ч при температуре 600°C и обрабатывают раствором щелочи с концентрацией 0,5-1 моль/л в течение 1,5 ч при температуре 30°C. Обработанный щелочью сорбент прокаливают при температуре 600°C в течение 1,5 ч. В качестве исходного сорбента предпочтительно используют хотынецкий цеолитсодержащий трепел. Способ обеспечивает повышение сорбционной способности цеолита за счет термохимической модификации поверхности сорбента, что приводит к высокой степени очистки воды от вредных примесей. 3 табл.

 

Изобретение относится к способам водоподготовки и может быть использовано при очистке воды от ионов тяжелых металлов сорбцией.

Известен способ очистки воды, включающий фильтрацию через слой прокаленного при 500°C природного сорбента (патент РФ №2296718, кл. C02A 1/28, C02A 1/64, C02A 103/04, опубл. 10.04.2007 г.).

Недостатком данного способа является тот факт, что адсорбент обладает низкой адсорбционной способностью по отношению к ионам других металлов, кроме трехвалентного железа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и шестивалентного хрома, заключающийся в пропускании сточных вод через слой адсорбента, предварительно обработанного раствором щавелевой кислоты с концентрацией 0,05-1 моль/л и рН 1-2. В качестве адсорбента использован природный цеолит (патент РФ №2051112, кл. C02F 1/28, опубл. 27.12.1995).

Недостатком данного способа является низкая механическая прочность сорбента в водных растворах. При этом происходит загрязнение очищаемой воды частицами сорбента, а при использовании плотных фильтров снижается скорость очистки за счет повышения гидравлического сопротивления сорбционной колонки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении сорбционной емкости природного цеолита по отношению к ионам тяжелых металлов за счет термохимической модификации его поверхности.

Поставленная задача достигается тем, что воду, содержащую ионы тяжелых металлов, пропускают через слой сорбента, предварительно прокаленного при 800°C, а затем обработанного раствором соляной кислоты с концентрацией 0,5 моль/л, прокаленного при 600°C, затем обработанного раствором щелочи с последующим прокаливанием при 600°C. В качестве сорбента используется хотынецкий цеолитсодержащий трепел (состав сорбента: SiO2 - 62,6%; Al2O3 - 19,6%; CaO - 8,17%; MnO - 2,2%; Na2O - 1,5%; K2O - 1,82%).

Технический результат заключается в улучшении сорбционной способности цеолита за счет термохимической модификации поверхности сорбента, что приводит к высокой степени очистки воды от вредных примесей.

Способ осуществляют следующим образом.

Партию природного цеолита подвергают нагреву при температуре 800°C в течение 45 мин. Затем обрабатывают раствором кислоты, например соляной, с концентрацией 0,5 моль/л при соотношении твердой и жидкой фаз (Т:Ж) 1:3 в течение 1,5 ч при температуре 30°C. Затем следует прокаливание сорбента при 600°C в течение 1,5 ч и обработка раствором щелочи, например NaOH, с концентрацией 0,5 моль/л в течение 1,5 ч при соотношении Т:Ж=1:4 и температуре 30°C. Затем опять следует прокаливание сорбента при 600°C в течение 1,5 ч.

Температура и время первичного прокаливания зависят от структуры, состава и влажности природного цеолита. При проведении экспериментов было установлено, что нецелесообразно повышать температуру сверх 900°C и понижать ниже 800°C. Повышение температуры снижает время прокаливания. При повышении влажности сорбента сверх 1% целесообразно установить температуру прокаливания 900°C и увеличить время прокаливания сверх 45 мин. Максимальное время прокаливания определялось экспериментально по отсутствию убыли массы навески сорбента.

Для определения оптимального режима обработки цеолита кислотой были проведены опыты при различных значениях концентраций и времени обработки, результаты приведены в таблице 1. Для определения оптимального режима обработки цеолита щелочью были проведены опыты при различных значениях концентраций и времени обработки, результаты приведены в таблице 2.

Промежуточное и заключительное прокаливание способствуют формированию необходимой структуры поверхности сорбента. Экспериментально установлена целесообразность прокаливания при 600°C. Время прокаливания опытно определялось прекращением убыли массы навески сорбента.

Подготовленный таким образом сорбент загружают в сорбционную колонку, через которую пропускают воду, содержащую ионы никеля, кобальта, цинка и меди. Для анализа отбирают пробы очищенной воды. Определение ионов меди, цинка проводили фотоколориметрическим методом.

Концентрации ионов никеля, кобальта в растворе измерялись с помощью совместимого с компьютером анализатора Экотест-ВА методом добавок. В результате анализа были установлены следующие степени очистки от ионов никеля, кобальта, цинка, меди, приведенные в таблице 3.

Преимуществом данного способа является повышение сорбционной способности природного цеолита за счет изменения механизма адсорбции. Установлено, что термообработка при 800°C позволяет удалить органические примеси из природного сорбента, а также повысить его механическую прочность в водных растворах. При этом установлено, что повышение температуры приводит к образованию прочных гранул из природного сорбента, в котором происходит изменение структуры пор. Дальнейшее повышение температуры прокаливания является нецелесообразным.

При обработке соляной кислотой происходит дальнейшая модификация поверхности сорбента, что приводит к увеличению числа центров адсорбции. Обработка щелочным раствором позволяет повысить сорбционную способность сорбента по отношению к ионам металлов за счет образования на поверхности сорбента их нерастворимых в воде соединений.

Способ очистки воды от ионов тяжелых металлов, заключающийся в пропускании воды через слой сорбента, в качестве которого использован природный цеолит, обработанный раствором кислоты, отличающийся тем, что цеолит предварительно прокаливают при температуре 800-900°C в течение 45 мин, обрабатывают раствором кислоты с концентрацией 0,5-1 моль/л в течение 1,5 ч при температуре 30°C, затем прокаливают в течение 1,5 ч при температуре 600°C, обрабатывают раствором щелочи с концентрацией 0,5-1 моль/л в течение 1,5 ч при температуре 30°C с последующим прокаливанием при температуре 600°C в течение 1,5 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и системе для мониторинга в режиме реального времени свойств водного потока технологического процесса. Способ включает обеспечение исходного водного раствора, происходящего из указанного процесса, при этом водный поток содержит твердые вещества, имеющие первые характеристики осаждения; добавление модифицирующего агента в исходный водный раствор со скоростью добавления, достаточной для получения модифицированного водного потока, содержащего твердое вещество, имеющее вторые характеристики осаждения, отличные от первых характеристик осаждения; отбор образца исходного водного раствора или модифицированного водного потока, любой комбинации потоков, включающей модифицированный водный поток или любую часть модифицированного водного потока, периодически с места отбора проб в осадительную камеру, имеющую объем; и измерение характеристик осаждения твердого вещества в образце локально в осадительной емкости как функции времени.

Изобретение относится к способу и системе для обработки водного потока, имеющего первую скорость потока и содержащего твердое вещество, обладающее первыми характеристиками осаждения, при этом способ включает добавление в водный поток модифицирующего агента в количестве, достаточном для изменения первых характеристик осаждения водного потока, с получением модифицированного водного потока, содержащего твердое вещество, обладающее вторыми характеристиками осаждения, отличными от первых характеристик осаждения; отбор в периодическом режиме образцов модифицированного водного потока в осадительную емкость, имеющую объем; определение характеристики осаждения твердых веществ образцов в осадительной емкости; и подачу модифицированного водного потока в установку для разделения, на которой твердое вещество отделяют от модифицированного водного потока.

Изобретение относится к способам получения обессоленной воды, а также воды с низким (менее 1 г/л) содержанием солей. Более конкретно изобретение относится к способам очистки воды методом дистилляции с использованием тепла конденсации, за счет сжатия пара.

Изобретение относится к очистным сооружениям. Тонкослойный отстойник выполнен по противоточной схеме, содержит корпус и илосборник.

Изобретение относится к опреснительным установкам и возобновляемым источникам энергии. Солнечно-ветровая опреснительная установка содержит трубопроводы для подвода опресняемой воды 35, патрубок с краном для слива рассола, циркуляционный насос 26, теплоэлектронагреватель (ТЭН) 30, круговой конусообразный солнечный коллектор 42, внешний полусферический купол 1, фотоэлектрические модули (ФЭМ) 2, внутренний полусферический купол 3, конфузор-диффузор 4, ветроэлектрическую установку 5, внешний вращающийся ротор 9, внутренний неподвижный ротор 6, полость 11, расположенную между внешним полусферическим куполом 1 и внутренним полусферическим куполом 3, круговой лоток 12, датчик температуры (ДТ) 13, датчик давления (разрежения) (ДЦ) 10, вакуумный насос 16, электроклапан 15, коллектор теплонагревателя 31, параболический круговой отражатель солнечной радиации 17, бак 19 теплообменника 18, предназначенного для опресненной воды, окна для забора воздуха 43, круговой завихритель 48, цилиндрический испарительный бассейн 27, решетку 34 коллектора теплонагревателя 31, сферическое дно 32, инвертор 36, электронный пульт управления (ЭПУ) 37, контроллер заряда-разряда (КРЗ) 38, теплоизоляцию, круглый лоток 29 для сбора рассола.

Изобретение относится к устройствам для производства восстановленной воды. Устройство для производства восстановленной воды включает электролитическую ванну, в которой имеется катодная камера, снабженная катодом, анодная камера, снабженная анодом, и промежуточная камера, расположенная между катодной камерой и анодной камерой.

Группа изобретений относится к устройству для осуществления процесса очистки жидкости и к агрегату для очистки жидкости, включающему данное устройство. Устройство (1) содержит сборку из первого контейнера (10) и второго контейнера (20) для размещения и содержания жидкости.

Изобретение относится к способу получения дезинфицирующего средства из водного раствора NaCl с использованием диафрагменного электролизера. Способ характеризуется тем, что поток пресной воды в количестве 0,4%-0,8% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют в катодную камеру, поток пресной воды в количестве 16%-20% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют на смешение с NaCl и затем в анодную камеру, оставшийся поток пресной воды направляют внутрь трубчатого катода, поток пресной воды из внутренней полости катода направляют в продолжение анодной камеры в крышке-смесителе электролизера, поток из катодной камеры направляют на утилизацию, поток из анодной камеры в виде анолита направляют в продолжение анодной камеры этого же электролизера, концентрацию активного хлора в анолите понижают поступившей пресной водой до норм дезинфицирующего средства, и дезинфицирующее средство выводят из электролизера, водород из катодной камеры направляют на вытяжку.

Изобретение относится к устройствам для доочистки питьевой воды. Водоочиститель для получения талой питьевой воды включает зону подачи воды, зону замораживания с морозильной камерой 1 и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с отделяющим лед элементом, разделительные патрубки для вывода талой питьевой воды.

Изобретение относится к мобильным системам для обработки воды и сточных вод посредством деионизации. Система обработки текучих сред включает мобильное устройство; систему транспортировки, соединенную с мобильным устройством, содержащую: пару разнесенных друг от друга, по существу параллельных рельсов; один или более фиксирующих элементов, имеющих блокирующие устройства, которые зацепляются с частями рельсов; одну или более емкостей для обработки, присоединенную к раме, содержащей опорную систему, причем емкости для обработки присоединены с возможностью снятия к системе транспортировки и закреплены посредством одного или более фиксирующих элементов, дополнительно зацепляющих раму или опорную систему, каждая емкость для обработки содержит материал для обработки, расположенный внутри емкости для обработки, по меньшей мере один вход для текучей среды и по меньшей мере один выход для текучей среды; входную трубу, которая принимает текучую среду, которая должна обрабатываться, причем входная труба находится в сообщении по текучей среде с входом для текучей среды на емкости для обработки; и выходную трубу в сообщении по текучей среде с выходом для текучей среды на емкости для обработки, причем выходная труба принимает обработанную текучую среду из емкости для обработки через выход для текучей среды.

Изобретение относится к способам обогащения полезных ископаемых, а именно кремнеземсодержащих пород. Полученный данным способом продукт может быть использован в пищевой, фармацевтической, химической промышленности в качестве фильтрующего материала, а также в строительной промышленности в качестве добавки для строительных растворов, бетонов, сухих строительных смесей.
Изобретение относится к способам получения особо чистых фильтрующих материалов из диатомитов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и др.
Изобретение относится к экологически чистым и энергетически выгодным способам модифицирования природных сорбентов, используемых для очистки водных растворов от примесей соединений тяжелых металлов.

Изобретение относится к способам получения фильтрующих материалов из диатомитов, применяемых для повышения степени чистоты фильтруемых жидкостей, напитков, химических и фармацевтических препаратов, и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к получению носителя на основе диатомита для газожидкостной хроматографии , который может быть использован для анализа биохимических и медицинских препаратов.

Изобретение относится к получению сорбционно-фильтрующих материалов на основе диатомита и предназначено для очистки медицинских препаратов. .

Изобретение относится к технике опреснения морских, соленых и минерализованных вод и может быть использовано для получения опресненной воды без затрат дополнительной энергии. Автономный солнечный опреснитель содержит прямоугольный корпус с установленным в нем испарителем с бортиками 5, снабженным распределителем и покрытым снизу слоем гидротеплоизоляции, делящий полость корпуса на испарительную 7 и конденсационную 8 камеры. Нижняя часть корпуса, в которой расположена конденсационная камера 8 под испарителем, погружена в водоем с морской (минерализованной, соленой) водой. Корпус выполнен из материала с высокой теплопроводностью. Крыша 2 корпуса покрыта сверху фотоэлементами, соединенными с накопительным блоком 4. Испаритель выполнен в виде наклонного испарительного лотка с бортиками 5. Испарительная камера 7 и конденсационная камера 8 сообщаются между собой у бортов корпуса через вертикальные щели. Внутренняя поверхность торцов бортов и днища 10 в конденсационной камере 8 корпуса покрыты решеткой из полос пористого материала. В верхнем торце лотка 5 у правого торца корпуса расположен распределитель, представляющий собой заглушенную на торцах горизонтальную перфорированную трубу, соединенную трубопроводом 13 с погружным питательным насосом 14, помещенным в водоеме 15. Нижний торец лотка 5 соединен с выпускной горизонтальной щелью, устроенной в левом торце корпуса. Днище 10 корпуса в центре соединено с емкостью для сбора конденсата 17, в которой помещен конденсатный насос 18. Питательный 14 и конденсатный 18 насосы снабжаются электроэнергией из накопительного блока фотоэлементов 4. Изобретение позволяет повысить эффективность автономного солнечного опреснителя. 6 ил.

Изобретение может быть использовано в производстве дезинфицирующих и дезодорирующих средств, отбеливателей, при дезинфекции воды. Способ получения водного раствора диоксида хлора включает стадии получения хлорита, получения пероксодисульфата, соединения хлорита и пероксодисульфата в водной системе при мольном отношении пероксодисульфата к хлориту [S2O8 2-]/[ClO2 -] больше 1. При этом не добавляют дополнительного буфера. Изобретение позволяет упростить процесс с получением высокочистого, стабильного при хранении водного раствора диоксида хлора. 8 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 пр.
Наверх