Адсорбент для очистки сточных вод от ионов меди



Адсорбент для очистки сточных вод от ионов меди
Адсорбент для очистки сточных вод от ионов меди

Владельцы патента RU 2639803:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к охране окружающей среды. Предложен сорбент для очистки сточных вод от меди. Сорбент представляет собой отработанный в процессе фильтрации пива кизельгур, подвергнутый сушке при 50-200°C и последующей термохимической активации при 60-100°C. Активацию проводят в 2,0-2,5 М растворе гидроксида натрия, взятого из расчёта 100 мл раствора на 10-30 грамм кизельгура. Изобретение позволяет повысить адсорбционную активность сорбента по ионам меди. 2 табл.

 

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности области очистки сточных вод и утилизации отходов пивоваренной промышленности. Изобретение может быть использовано для удаления их тяжелых металлов хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. Предложенный адсорбент позволяет повысить эффективность очистки сточных вод от тяжелых металлов.

Известен адсорбент для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов на основе опоки - твердой, высокопористой горной породы, состоящей из тонких частиц гидратного вещества силикатной природы с примесью песка, глинистых частиц и др. (Климов, Бузаева, 2011) [1].

Недостатком данного адсорбента является недостаточно высокая степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Существует органоминеральный сорбент на основе цеолита, имеющего высокомолекулярное полиолефиновое покрытие (патент РФ №2284857, МПК B01J 20/18, B01J 20/26, B01J 20/32, опубл. 10.10.2006 г.) [2].

Для получения данного сорбента требуются дорогостоящие катализаторы, при этом полученный сорбент недостаточно эффективен для удаления тяжелых металлов.

Наиболее близкими адсорбентами, выбранными нами за прототип, являются адсорбенты на основе природных цеолитов - веществ алюмосиликатной природы, применяемые для очистки шахтных вод от тяжелых металлов (Motsi, Rowson, Simmons, 2009; Egashira, Tanabe, Habaki, 2012) [3, 4].

Недостатками адсорбентов на основе природных цеолитов являются узкая область применения адсорбентов, используемых для очистки от тяжелых металлов только шахтных вод, а также не достаточно высокая степень очистки от тяжелых металлов.

Предлагаемое изобретение позволяет решить задачу очистки сточных вод от тяжелых металлов. Для решения данной задачи используются отработанный кизельгур, являющийся одним из основных отходов пивоваренной промышленности.

Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки сточных вод от тяжелых металлов и уменьшение уровня загрязнения окружающей среды.

Для достижения технического результата используют адсорбент для очистки сточных вод от тяжелых металлов, представляющий собой адсорбент алюмосиликатной природы, отличающийся тем, что в качестве адсорбента алюмосиликатной природы используют отработанный кизельгур, образующийся в качестве отхода при фильтрации пива, высушенный при температурах 50-300°C и подвергнутый термической и химической активации при температурах 60-120°C при помощи 0,5-5,0 М растворов гидроксидов щелочных металлов при соотношении отработанного кизельгура к гидроксиду щелочного металла, составляющего 5-30 г/мл.

Отработанный кизельгур, образующийся на стадии фильтрации пива, является одним из основных отходов пивоваренной промышленности. Он состоит из кизельгура и органических веществ, задержанных им в процессе фильтрации. Частицы кизельгура образованы раковинами морских диатомовых водорослей. Поверхности частиц кизельгура имеют многочисленные поры и полости, многие из которых не превышают одной десятой доли микрометра, что позволяет кизельгуру быть хорошим адсорбентом. Органическая составляющая отработанного кизельгура представлена клетками пивных дрожжей и белками. Отработанный кизельгур содержит около 70-80% воды и сухой остаток, состав которого изменяется в зависимости от типа пива. Биохимический и химический составы отработанного кизельгура представлены в таблицах 1 и 2 соответственно [5]. pH отработанного кизельгура варьируют от 6,1 до 6,8 и зависит от pH отфильтрованной среды, времени фильтрации и условий хранения. Плотность влажного отработанного кизельгура изменяется в соответствии с содержанием в нем воды, например, плотность отработанного кизельгура влажностью 71% составляет 1160 кг/м3 [6, 7].

Осадок кизельгура может заменять широко используемый в качестве адсорбента активированный уголь, имеющий высокую стоимость регенерации. Для получения из отработанного кизельгура адсорбирующего вещества применяют кислотные и щелочные методы его активации [10, 11]. Отработанный кизельгур можно использовать в качестве дешевого пористого адсорбирующего вещества для очистки промышленных сточных вод от гербицидов (например, для уничтожения посадок марихуаны) [8-11].

Отработанный кизельгур, подвергнутый термической и химической активации, увеличивает эффект очистки сточных вод от тяжелых металлов вследствие высокого содержания органических веществ, осевших на чистый кизельгур в процессе фильтрации пива и связанных с кизельгуровой основой, образующих дополнительные адсорбирующие области, взаимодействующие с тяжелыми металлами.

Преимущества данного адсорбента заключаются в повышении степени очистки сточных вод от тяжелых металлов и уменьшении уровня загрязнения окружающей среды.

Пример применения адсорбента.

В плоскодонной колбе вместимостью 250 мл на лабораторных весах взвешивали 5 г адсорбента, полученного из 30 г отработанного кизельгура, высушенного при температуре 105°C, подвергнутого термохимической активации со 100 мл 2,5 М раствора гидроксида натрия при температуре 100°C в течение 60 минут, добавляли цилиндром 70 мл 1%-ного раствора CuSO4. Содержимое колбы перемешивали на магнитной мешалке при комнатной температуре в течение 30 мин. Степень очистки модельного раствора сточных вод от меди достигала 98,70%.

Список литературы

1. Климов Е.С., Бузаева М.В. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод. - Ульяновск: УлГТУ, 2011. - 201 с.

2. Патент РФ №2284857, МПК B01J 20/18, B01J 20/26, B01J 20/32. Органоминеральный сорбент на основе цеолита и способ его получения / И.Н. Мешкова, В.А. Никашина, В.Г. Гринев, Т.М. Ушакова, И.Б. Серова, О.И. Кудинова, Т.А. Ладыгина, Л.А. Новокшонова. - №2005124708/15; заявл. 03.08.2005; опубл. 10.10.2006.

3. Egashira R., Tanabe S., Habaki H. Adsorption of heavy metals in mine wastewater by Mongolian natural zeolite // Procedia Engineering. - 2012. - V. 42. - P. 49-57.

4. Motsi Т., Rowson N.A., Simmons M.J.H. Adsorption of heavy metals from acid mine drainage by natural zeolite // Int. J. Miner. Process. - 2009. - V. 92. - P. 42-48.

5. Руденко Е.Ю. Биоремедиация нефтезагрязненных почв органическими компонентами отходов пищевой (пивоваренной) промышленности: диссертация … доктора биологических наук: 03.02.08. - Самара, 2015. - 352 с.

6. Russ, W. Kieselguhr sludge from the deep bed filtration of beverages as a source for silicon in the production of calcium silicate bricks / W. Russ, H. , R. Meyer-Pittroff, A. Babeck // Journal of the European Ceramic Society. - 2006. - V. 26. - P. 2547-2559.

7. Schmid, N.A. Verbesserung der filtrationstechnischen Eigenschaften von Filterhilfsmitteln durch ein thermisches Verfahren. Dokt.-Ing. / Schmid Nikolaj Andrej. - Munchen, 2002. - 191 s.

8. Tsai, W.T. Silica adsorbent prepared from spent diatomaceous earth and its application for removal of dye from aqueous solution / W.T. Tsai, K.J. Hsien, J.M. Yang // J. Colloid Interface Sci. - 2004. - V. 275. - P. 428-433.

9. Tsai, W.T. Chemical activation of spent diatomaceous earth by alkaline etching in the preparation of mesoporous adsorbents / W.T. Tsai, K.J. Hsien, CM. Lai // Ind. Eng. Chem. Res. - 2004. - V. 3. - P. 7513-7520.

10. Tsai, W.T. Removal of herbicide paraquat from an aqueous solution by adsorption onto spent and treated diatomaceous earth / W.T. Tsai, K.J. Hsien, Y.M. Chang, C.C. Lo // Bioresour. Technol. - 2005. - V. 96. - P. 657-663.

11. Tsai, W.T. Removal of basic dye (methylene blue) from wastewaters utilizing beer brewery waste / Tsai W.T., Hsu H.C., Su T.Y., Lin K.Y., Lin C.M. // J. Hazard. Mater. - 2008. - V. 154. - P. 73-78.

Адсорбент для очистки сточных вод от меди, представляющий собой отработанный в процессе фильтрации пива кизельгур, подвергнутый сушке при температуре от 50 до 200°C с последующей термохимической активацией при 60-100°C в 2,0-2,5 М растворе гидроксида натрия, взятого из расчёта 100 мл раствора на 10-30 грамм кизельгура.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сепарационным материалам, которые могут быть использованы в ионной хроматографии в качестве сорбентов для определения органических и неорганических анионов, а также в режиме гидрофильной хроматографии для определения полярных биологически активных соединений.

Изобретение относится к многослойным материалам для применения в области легкой промышленности и сельского хозяйства и касается универсального многослойного материала, формирующего систему гибких распределительных каналов для отбора, фильтрации, распределения и отвода текучих сред.

Изобретение относится к сорбентам для газовой хроматографии. Предложенный сорбент состоит из твердого носителя и медного комплекса в качестве стационарной фазы.

Изобретение относится к изготовлению неиспаряемого геттера. Формируют слои материала из первого порошка титан-ванадий, имеющего среднеарифметический размер гранул не более 70 мкм, и второго порошка – из смеси первого порошка титан-ванадий и интеркалированного углерода.

Изобретение относится к способу очистки вредных техногенных газовых выбросов в атмосферу от различных загрязнителей и может быть использовано для нейтрализации токсичных вредных продуктов при очистке промышленных выбросов, продуктов сжигания промышленных и бытовых отходов, а также выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей.

Изобретение относится к способам получения сорбентов на основе растительного сырья и может быть использовано в фармацевтической и пищевой промышленности. Способ получения лигноцеллюлозного сорбента включает измельчение плодовых оболочек подсолнечника до размера частиц 0,160-0,500 мм, обработку 1%-ным раствором гидроксида натрия при комнатной температуре в течение 60 мин, промывку водой, нейтрализацию и сушку при t=105°С.

Изобретение относится к области сорбционных материалов. Предложено применение регулярных мультимолекулярных структур - пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе стеаратов трехвалентных металлов, содержащих лабильную ковалентную связь, в качестве сорбентов для металл-аффинной хроматографии водорастворимых органических и биоорганических соединений.
Настоящее изобретение относится к способу захвата представляющих интерес вирусоподобных частиц из смеси, включающей разрушенные клетки растений. Способ включает использование расширяющегося слоя адсорбента, содержащего материал смолы, уравновешивание материала смолы при рН 6,0-8,0 и внесение смеси на расширяющийся слой адсорбента для связывания вирусоподобных частиц.

Изобретение относится к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией на природных целлюлозосодержащих сорбентах из растворов различного состава и может быть использовано для совершенствования мембранных и сорбционных технологий, в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод различной природы.

Изобретение относится к сорбентам для высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), в частности к получению химически модифицированных сорбентов. Предложен сорбент на основе силикагеля с привитым через спейсер гибридным хиральным селектором.

Изобретение относится к способу получения полиметилметакрилата для его использования в аналитическом приборостроении, в частности в способах экстракционных процессов с применением раздельных сред.

Изобретение относится к области получения неорганических сорбентов. Предложенный способ включает алкоксилирование тетрахлорида циркония избытком изопропилового спирта в дибутиловом эфире при нагревании, с последующим последовательным алкоксилированием тетрахлорида титана изопропиловым спиртом в среде алкосипроизводных тетрахлорида циркония при нагревании, с последующим взаимодействием полученных смешанных алкосипроизводных циркония и титана с тетраэтоксисиланом.

Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония. Способ включает смешение карбоната циркония и оксида цинка при возможном добавлении в смесь карбоната аммония.

Изобретение относится к области сорбентов. Сорбирующий гранулят состоит из структурно агломерированных пористых гранул и предназначен для абсорбции вредных газов, предпочтительно SOx, и/или HCl, и/или HF, из газов, отходящих из термических процессов.

Изобретение относится к способу получения пористых координационных полимеров структуры MOF-177. Способ включает смешение соли - ацетата цинка и 1,3,5-трифенилбензол-p,p',p''-трикарбоновой кислоты, взятых в массовом соотношении 2,5-4,5:1, в присутствии растворителя, в количестве, достаточном для полного растворения реагентов, последующее нагреванием полученной реакционной смеси под воздействием СВЧ-излучения и выделение целевого продукта.
Изобретение относится к области сорбционной очистки вод. Предложен сорбент для очистки водных сред от мышьяка.
Изобретение относится к медицинскому адсорбенту для перорального введения и способам его получения. Медицинский адсорбент содержит активированный уголь в виде гранул сферической формы, полученный при карбонизации и активации регенерированной целлюлозы сферической формы, и который обладает средним диаметром пор от 1,5 до 2,2 нм, удельной площадью поверхности по методу BET от 700 до 3000 м2/г, средним размером частиц от 115 до 1002 мкм, содержанием оксида на поверхности 0,05 мг-экв./г или больше, и плотностью упаковки от 0,4 до 0,8 г/мл.

Изобретение относится к области получения сорбентов, обладающих магнитными свойствами. Способ получения магнитного композиционного сорбента включает осаждение на поверхность древесного волокна, являющегося отходом производства МДФ плит, частиц магнетита.

Изобретение относится к области получения вспененной полимерной композиции для изготовления сорбентов. Композиция для полимерного сорбента содержит (вес.%): карбамидоформальдегидная смола 25-30; эмульгирующая-стабилизирующая добавка 4-6; пенообразователь 3-5; хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющийся отходом производства диафена 10-13; пыль электрофильтров алюминиевого производства 8-14; кислотный отвердитель 9-12; вода – остальное.

Изобретение направлено на разработку блочного композиционного сорбционно-активного материала. Способ получения включает вращение объемной проводящей металлической матрицы, погруженной в суспензию, имеющую следующий состав (масс.%): цеолит фожазитовой структуры 32-37; каолин 11-15; вода 28,5-30,0; натрий карбоксиметилцеллюлоза 8,0-8,5; поливиниловый спирт 4,5-5,0; пероксид водорода 3,0-4,5; клееканифольный пенообразователь 2,5; гидроксид натрия 4,0.

Изобретение может быть использовано на предприятиях машиностроительной, химической, горнодобывающей промышленности и в коммунальном хозяйстве. Способ включает сорбцию адсорбентом, в качестве которого используют экологически чистый, технологичный композитный сорбент, содержащий 80 мас.% 95%-ного концентрата глауконита Бондарского месторождения Тамбовской области и 20 мас.% SiO2.

Изобретение относится к охране окружающей среды. Предложен сорбент для очистки сточных вод от меди. Сорбент представляет собой отработанный в процессе фильтрации пива кизельгур, подвергнутый сушке при 50-200°C и последующей термохимической активации при 60-100°C. Активацию проводят в 2,0-2,5 М растворе гидроксида натрия, взятого из расчёта 100 мл раствора на 10-30 грамм кизельгура. Изобретение позволяет повысить адсорбционную активность сорбента по ионам меди. 2 табл.

Наверх