Способ получения гранулированного сорбента на основе тростника обыкновенного

Изобретение относится к производству гранулированных сорбентов на основе природных полимеров, которые могут применяться для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов, а также для сбора нефтепродуктов с почвы и других поверхностей вблизи автозаправочных станций. Способ получения сорбента заключается в скашивании растительной массы тростника в период физиологического покоя тростника при устойчивых отрицательных температурах окружающей среды. Скошенную массу подвергают измельчению до размеров частиц 5-10 мм и формованию с усилием 80 кН гранулированного сорбента. Техническим результатом является увеличение степени очистки воды от нефтепродуктов. 1 табл.

 

Изобретение относится к производству сорбционных материалов, в частности к производству гранулированных сорбентов на основе природных полимеров, которые могут применяться для очистки водных, аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в водоемах, а также для сбора нефтепродуктов с почвы и других поверхностей вблизи автозаправочных станций.

Известен способ получения сорбента на основе размолотой массы камыша (Патент UA 60716, МПК C02F 1/28, C02F 1/62, опубл. 15.10.2003) и использования его для извлечения (удаления) тяжелых металлов, например меди, цинка, кадмия.

Недостатком способа является относительно низкая адсорбционная способность полученного сорбента при извлечении тяжелых металлов. Кроме этого сорбент не предназначен длянефтеочистки.

Описан способ получения сорбента на основе природного полимера (Авторское свидетельство SU 1498551, МПК B01J 20/22, опубл. 07.08.1989) - древесных опилок, которые обрабатывают раствором химреагента - производного тетрагидроиндола.

Способ отличается сложностью технологии изготовления сорбента, т.к. требуется дополнительная активация органическим реагентом с использованием летучих растворителей. Также содержащиеся смолы в материале не позволяют эффективно проводить нефтепоглощение.

Известен способ получения сорбента на основе природного полимера в виде скорлупы орехов (Патент RU 2302896, МПК B01J 20/24, опубл. 20.07.2007), включающий их измельчение до частиц размером до 10 мм, обработку смесью водных растворов концентрированных уксусной и азотной кислот в соотношении 9,5-10:1 в течение 1,5-2,0 часов на кипящей водяной бане, отделение твердого остатка, промывку и сушку поэтапно при температурах 60-65, 100-105 и 125-130°C, измельчение до частиц размером до 3 мм.

Однако данный способ основан на малодоступном сырье и требует предварительно обработки сырья кислотами с последующей промывкой и сушкой, что усложняет и удорожает технологию его получения.

Известен способ получения гранулированного сорбента для поглощения масел и смазок (Патент RU 2040332, МПК B01J 20/24, B01J 20/30, опубл. 25.07.1995), включающий измельчение целлюлозосодержащего сырья и формирование гранул путем пропускания предварительно приготовленной суспензии измельченного целлюлозосодержащего сырья через силовое поле с напряжением сдвига 0,1 20,0 МПа, пересекая его в направлении, перпендикулярном действию силовых напряжений, причем расстояние между границами действия напряжений эквивалентно максимальному размеру гранул.

Однако данный способ характеризуется сложностью исполнения, а сорбент относительно низкой сорбционной емкостью.

Известен способ получения композитных сорбентов на основе целлюлозных носителей (Патент RU 2111050, МПК B01J 20/02, B01J 20/24, B01J 20/30, опубл. 20.05.1998), предварительно обработанных раствором едкого натра, затем раствором соляной кислоты, затем раствором хлорида аммония, промытых дистиллированной водой и высушенных, после чего носитель обрабатывают 10-20%-ным раствором гексацианоферрата щелочного металла и 3-5%-ным раствором соли переходного металла, образующего труднорастворимые гексацианоферраты.

Однако данный способ требует использования агрессивных веществ и отличается большой трудоемкостью технологии.

Известен способ получения сорбента на основе природного полимера в виде растительной массы камыша (RU 2307706, МПК B01J 20/24, опубл. 10.10.2007), включающий ее измельчение на частицы размером до 10-15 мм, отмывку от загрязнений, сушку при температуре 60-65°C, затем при 100-105°C до постоянной массы, измельчение до получения волокнистой массы с насыпной массой 0,14-0,20 г/см3, характеризующийся содержанием клетчатки не менее 45 мас. % и азота по Къельдалю не менее 0,3 мас. %.

Однако по данному способу предварительное измельчение исходного сырья проводится до относительно больших размеров получаемых частиц, что затрудняет формование гранул сорбента.

Известен способ получения природного органического сорбента (RU 2088725, МПК E02B 15/04, C09K 3/32, опубл. 27.08.1997), представляющего собой, подвергнутую термообработке и охлаждению в закрытом состоянии, углистую массу, которую получают при карбонизации измельченных и подсушенных древесных отходов при температуре 300-350°C в инертной среде до степени обугливания 13-16%.

Однако данный способ требует предварительной термообработки сорбента, что усложняет и удорожает технологию его получения и полученный сорбент имеет низкую нефтеемкость.

Наиболее близким является способ получения сорбента для очистки дренажного стока (Патент RU 2505486, МПК C02F 1/28, E02B 13/00, A01G 25/00, опубл. 27.01.2014), заключающийся в скашивании и высушивании растений тростника и камыша, отобранных из скошенной до уровня воды сорной растительности, произрастающей в сбросном канале. Использование сорбента способствует снижению в дренажном стоке механических примесей и избытка соединений солей.

Недостатком данного способа является получение сорбента с незначительной сорбционной способностью.

Задачей изобретения является разработка способа получения гранулированного сорбента на основе тростника южного (обыкновенного) Phragmites australis, который характеризуется простотой формования гранул с повышенной сорбционной емкостью.

Техническим результатом является увеличение степени очистки воды от нефтепродуктов.

Технический результат достигается в способе получения гранулированного сорбента на основе тростника обыкновенного, заключающемся в скашивании растительной массы тростника в определенный вегетационный период, при этом скашивание производят в период физиологического покоя тростника, при устойчивых отрицательных температурах окружающей среды, а скошенную массу подвергают измельчению до размеров частиц 5-10 мм с последующим формованием из них с усилием 80 кН гранулированного сорбента.

Тростник выкашивается в период физиологического покоя (февраль-март), когда его влажность минимальная (6-12%), что позволяет избежать такой энергоемкой операции, как сушка. Двойная механическая активация, заключающаяся в измельчении тростника до частиц размером 5-10 мм на дробильном аппарате (мельница ножевая РМ 120) и формировании из него гранул с использованием гидравлического пресса, развивающего усилие 80 кН, позволяет сформировать высокоразвитую пористую структуру, которая обладает повышенной поглотительной способностью по всему объему гранул в результате образования конических пор, в которых за счет сил поверхностного натяжения создается пленка, препятствующая обратному выходу сорбированного загрязнителя.

В отличие от сорбентов на основе древесных материалов, сорбент из тростника содержит меньше смол, что повышает доступность пор, и, следовательно, увеличивается поглотительная способность сорбента. При этом происходит сорбция не только на поверхности (как в случае прототипа), но и по всему объему гранул в результате образования конических пор, в которых за счет сил поверхностного натяжения создается пленка, препятствующая обратному выходу сорбированного загрязнителя.

При формовании гранул с усилием большим 80 кН (при большем давлении) уменьшается количество и размер пор, что приводит к уменьшению сорбционной способности, а меньшие усилия (меньшее давление) оказываются недостаточными для связывания отдельных частиц в гранулу.

Полученный сорбент исследовался по следующим показателям: насыпная плотность, флотационная способность, водопоглощение, нефтепоглощение, предельная адсорбция, удельная поверхность материала, адсорбционная активность по йоду. Эти параметры позволяют охарактеризовать сорбционные свойства предлагаемого материала.

Насыпная плотность образцов определялась следующим образом: Мерный цилиндр емкостью 100 мл взвешивали с точностью до 4-го знака. В цилиндр небольшими порциями помещались образцы с последующим легким постукиванием цилиндра об стол, с целью уплотнения. После заполнения цилиндра его повторно взвешивали. Насыпная плотность определялась по формуле: , где ρн - насыпная плотность, m1 и m2 - масса мерного цилиндра с образцом и без, V - объем цилиндра, см3.

Флотационную способность образцов определяли по методу Каменщикова Ф.А., согласно которому навеску сорбента определенного веса помещали в заполненную на половину водой коническую колбу емкостью 250 мл.

Водопоглощение (ВП) определяли по методике ТУ 214-10942238-03-95. ВП определялось по количеству воды, поглощенной и удерживаемой адсорбентом на протяжении 24 часов. Образцы помещали в воду и оставляли, взбалтывая каждые 2 часа на перемешивающем устройстве. После чего плавающие образцы извлекали из сосуда и давали стечь жидкости в течение нескольких минут. Повторно взвешивали и по полученным данным рассчитывали коэффициент водопоглощения. Водопоглощение (W) определяли по формуле: , где M1 - вес образца после пребывания в воде, г; М - вес образцов до погружения в воду.

Нефтепоглощение сорбента определялось следующим образом. В предварительно взвешенный сосуд с водой наливали слой нефти толщиной 2-3 мм и определяли массу жидкости. Затем на поверхность наносили испытуемый сорбент небольшими порциями до полного освобождения поверхности воды от нефти и повторно взвешивали для определения массы поглощенных нефтепродуктов.

Методика определения адсорбционной активности по йоду заключается в поглощении ионов йода и определении адсорбционной активности. Анализ проводился следующим образом.

Навеску образцов массой порядка 1 г (с точностью до четвертого знака) помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, добавляют 100 см3 раствора йода в йодистом калии, закрывают пробкой и вручную каждую минуту взбалтывают в течение 30 мин. Затем раствору дают отстояться и из колбы пипеткой осторожно, чтобы не попали частички образцов, отбирают 10 см3 раствора, помещают в коническую колбу и титруют 0,1 н раствором тиосульфата натрия. В конце титрования добавляют 3…5 капель раствора крахмала и титруют до исчезновения синей окраски.

Одновременно проводят определение начального содержания йода в растворе, для этого 10 см3 раствора йода в йодистом калии помещают в коническую колбу и титруют 0,1 н раствором тиосульфата натрия, добавив в конце титрования раствор крахмала, вычисляют по общепринятой формуле.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов трех параллельных определений, абсолютное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 3%.

Методика определения адсорбции и удельной поверхности: в тщательно вымытых хромовой смесью и затем дистиллированной водой колбах готовят растворы ПАВ. Для этого в мерные колбы на 100 мл наливают раствор ПАВ и добавляют дистиллированной воды до метки. После этого раствор хорошо перемешивают. Адсорбция ПАВ на сорбенте достигается через 2 часа. После этого растворы ПАВ с исследуемым сорбентом фильтруют и определяют поверхностное натяжение. Адсорбцию и удельную поверхность сорбента определяют, используя эмпирические уравнения Ленгмюра и Френдлиха.

Результаты исследований представлены в таблице.

Пример

Тростник южный (обыкновенный) Phragmites australis является сорным растением, произрастающим повсеместно, кроме Крайнего Севера и пустынь.

Период физиологического покоя тростника при устойчивых отрицательных температурах окружающей среды соответствует февралю-марту, когда его влажность составляет 6-12%. В этот период производят выкашивание растительной массы тростника. Скошенную растительную массу тростника загружают в ножевую мельницу РМ 120 и измельчают до получения частиц размером 5-10 мм. Измельченный тростник загружают в пресс-форму и формуют гранулы с помощью гидравлического пресса, развивающего усилие 80 кН.

Получают готовый продукт - гранулы сорбента с насыпной плотностью 0,189 г/см3.

Таким образом, способ получения гранулированного сорбента на основе тростника обыкновенного, заключающийся в скашивании растительной массы тростника в период физиологического покоя тростника при устойчивых отрицательных температурах окружающей среды, измельчении растительной массы до размеров частиц 5-10 мм с последующим формованием из них с усилием 80 кН гранулированного сорбента, позволяет получить сорбент, обладающий высокой степенью очистки воды от нефтепродуктов.

Способ получения гранулированного сорбента на основе тростника обыкновенного, заключающийся в скашивании растительной массы тростника в определенный вегетационный период, отличающийся тем, что скашивание производят в период физиологического покоя тростника при устойчивых отрицательных температурах окружающей среды, а скошенную массу подвергают измельчению до размеров частиц 5-10 мм с последующим формованием из них с усилием 80 кН гранулированного сорбента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области промышленной экологии и касается вопроса утилизации отхода лесохимии – лигнина - и использования материала, полученного на его основе, в качестве сорбента для очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов.

Изобретение относится к способу получения нанокомпозитного сорбента для засушливых почв. Сорбент получают путём инициированной радикальной полимеризации акриловых мономеров в присутствии бентонита в водной среде при перемешивании.
Изобретение относится к области производства сорбционно-активных материалов. Предложен способ получения импрегнированного сорбента, включающий приготовление пропиточного раствора, импрегнирующей добавки, пропитку основы, вылеживание и термообработку.

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов. Предлагается способ модифицирования природных сорбентов.

Изобретение относится к разделению газов. Способ разделения газов включает приведение адсорбента или мембраны, содержащих кристаллы цеолита типа ZSM-58, в контакт с входящим потоком газа, содержащим первый компонент и второй компонент, с образованием первого потока газа, обогащенного первым компонентом по отношению к входящему потоку газа, и улавливание второго потока газа, обогащенного вторым компонентом по отношению к входящему потоку газа.

Изобретение относится к получению композиционных сорбентов для извлечения из сточных вод нефтепродуктов и органических загрязнителей, обладающих возможностью многократной регенерации.
Изобретение относится к сорбентам для жидких сред. Получен сорбирующий материал, содержащий 35-65% шлама химводоочистки ТЭЦ и 65-35% золошлаковых отходов ТЭЦ.

Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода и может быть для очистки атмосферы от диоксида углерода герметичных объектов, для создания контролируемой газовой среды, для очистки атмосферного воздуха в топливных элементах.
Изобретение относится к способу получения гидрогелей, которые могут использоваться в качестве сорбентов для связывания катионов металлов, в частности в процессах утилизации жидких радиоактивных отходов.

Изобретение относится к сорбентам для поглощения нефти. Предложен сорбент-активатор, представляющий собой наноструктурированный углерод-кремнеземный композит, полученный из смеси шунгита с рисовой шелухой при их массовом соотношении в смеси на 6 частей шунгита 1-24 части рисовой шелухи.
Изобретение относится к области очистки газов от органических и неорганических химических веществ и может быть использовано для очистки воздушной среды. Предложен новый композиционный сорбент для газовой среды, содержащий силикагель или гидролизный лигнин в качестве основы, при этом на поверхности частиц силикагеля и лигнина, и частично в макропорах, закреплены частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена, образующиеся в процессе термодеструкции твердых отходов политетрафторэтилена методом исчерпывающего фторирования в присутствии катализатора трифторида кобальта.

Изобретение относится к сорбентам для поглощения нефти. Предложен сорбент-активатор, представляющий собой наноструктурированный углерод-кремнеземный композит, полученный из смеси шунгита с рисовой шелухой при их массовом соотношении в смеси на 6 частей шунгита 1-24 части рисовой шелухи.
Изобретение относится к области очистки воды от катионов металлов. Предложены гуминовые вещества, выделенные из черноольхового низинного торфа, имеющие молекулярную массу 98 кДа, общую кислотность 3,2 ммоль/г, содержание карбоксильных групп 0,3 ммоль/г, содержание фенольных групп 2,9 ммоль/г.
Изобретение относится к области получения композиционных пористых углеродсодержащих сорбентов. В качестве исходных компонентов используют увлажнённую монтмориллонитсодержащую глину и растительную углеродсодержащую основу в виде продуктов шелушения зерновых и технических сельскохозяйственных культур.

Изобретение относится к способам получения сорбентов из растительного сырья. Способ получения сорбента включает обработку предварительно высушенного и измельченного листового опада низкотемпературной плазмой высокочастотного разряда при давлении в разрядной камере 26,6 МПа, при силе тока на аноде 0,5 A и напряжении 7,5 кВ в течение 60 секунд.

Изобретение относится к области природоохранных технологий и технологий водообработки и может быть использовано для очистки поверхностных и грунтовых вод от железа.
Изобретение относится к области полимерных материалов, а именно к способу получения гранул сшитого хитозана, который включает сшивание хитозана глутаровым альдегидом с использованием раствора соляной кислоты, содержащего глутаровый альдегид, при мольном соотношении хитозан : соляная кислота : глутаровый альдегид, равном 1:(0,5-1,0):(0,1-1,0), а затем экструзивное формирование геля в виде нитей, которые механически нарезают на гранулы и сушат при температуре 40-70°C в течение 1-2 часов.

Изобретение относится к области фильтрования. Предложен способ изготовления вспомогательного фильтрующего материала, который включает стадии А, В и С.

Изобретение может быть использовано в горнодобывающей промышленности для очистки и утилизации слабокислых металлоносных карьерных вод в условиях болотно-горного рельефа.

Изобретение относится к области сорбционной очистки воды. Способ получения сорбента для очистки воды включает обработку гречневой лузги в растворе гидроксида натрия c концентрацией 500 мг/л в течение двух часов.

Изобретение относится к технологии получения органоминеральных сорбентов, которые могут быть использованы для очистки водных растворов и сточных вод от тяжелых металлов. Навеску сапропеля обрабатывают щелочью с концентрацией 3,5%, полученный раствор отделяют от нерастворившейся силикатсодержащей части, просушивают силикатсодержащую часть сапропеля, а полученный фильтрат обрабатывают 20%-ной соляной кислотой при рН 1÷2. Отделяют образовавшийся осадок гуминовых кислот, промывают и сушат при температуре 70÷80°C. Высушенную силикатсодержащую часть обрабатывают 3%-ным раствором HCl до рН 1÷2, декантируют, промывают водой и сушат при температуре 70÷80°C. Затем силикатсодержащую часть выдерживают при температуре 300÷350°C на воздухе в течение 30 минут и полученную силикатсодержащую подложку обрабатывают раствором полигексаметиленгуанидина, промывают водой, после чего обрабатывают раствором, полученным путем растворения щелочью осадка гуминовых кислот при рН 8÷9, промывают водой и сушат при температуре 70÷80°C. Изобретение обеспечивает получение эффективного сорбента из сапропеля, в частности для адсорбции ионов меди из растворов. 4 табл., 5 пр.

Изобретение относится к производству гранулированных сорбентов на основе природных полимеров, которые могут применяться для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов, а также для сбора нефтепродуктов с почвы и других поверхностей вблизи автозаправочных станций. Способ получения сорбента заключается в скашивании растительной массы тростника в период физиологического покоя тростника при устойчивых отрицательных температурах окружающей среды. Скошенную массу подвергают измельчению до размеров частиц 5-10 мм и формованию с усилием 80 кН гранулированного сорбента. Техническим результатом является увеличение степени очистки воды от нефтепродуктов. 1 табл.

Наверх