Способ получения сорбента на минеральной основе



Владельцы патента RU 2682599:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции" (ГНУ НИИММП) (RU)

Изобретение относится к технологии сорбентов, конкретно к способам получения сорбентов, которые могут применяться для очистки воды, водных растворов от тяжелых металлов. Предложен способ получения сорбента на минеральной основе путем обработки сырья водой и сушки, согласно изобретению в качестве минеральной основы используют оксид магния, который подвергают гидратации водой в соотношении 1:1,5 с перемешиванием, сушку проводят при температуре 100-105°C в течение 1 часа, термообработку - при температуре 110-130°C в течение 1,5 часов.

 

Изобретение относится к технологии сорбентов, конкретно, к способам получения сорбентов, которые могут применяться для очистки воды, водных растворов от тяжелых металлов.

Сорбционная очистка и доочистка водных растворов являются одним из эффективных способов удаления минеральных и органических загрязнений из водных растворов, природных вод и сточных вод, что является важной задачей экологической безопасности страны [1]. Для этого используют органические и минеральные сорбенты.

Описан способ получения органического сорбента на основе древесных опилок, которые обрабатывали органическим реагентом - производным тетрагидроиндола, в ацетоне [2]. Сорбционная емкость сорбента в статических условиях составляла 0,7-1,4 мг/г тяжелых металлов. Способ отличается сложной технологией. Известны способы получения синтетических сорбентов на минеральной основе, например, на основе кремнезема.

Они отличаются относительно высокой стоимостью. Известен способ получения сорбентов на основе минерала глауконита, который относится к группе слоистых алюмосиликатов, характеризующихся высоким содержанием катионов железа и алюминия в кристаллической решетке. Сорбционные свойства гранулированного и модифицированного минерала использовали для очистки природных и сточных вод [3]. Способ отличается сложностью обработки сырья, включающий измельчение его, обработку водой, перемешивание, гранулирование, сушку при 100-120°С, измельчение сухого полуфабриката с рассевом на ситах 0,5 и 3 мм.

Сорбцию проводили в статическом режиме.

Время контакта сорбента с раствором ионов тяжелых металлов с концентрацией 1-10 г/л в соотношение 10 г сорбентов на 100 мл растворов составляло 3 часа.

Измеряли равновесные концентрации металлов.

Строились изотермы сорбции. Определяли величины максимальной адсорбции в мг/г. Величина максимальной сорбции для природного и гранулированного глауконита составляла, например, для Fe2+ 5,8 и 620 мг/г; Cu2+ 6,79 и 7,49 мг/г соответственно, т.е. увеличение от исходного материала по Fe2+ на 6,5%, по Cu2+ на 10,3%.

Указывается, что сорбционные свойства гранулированного и природного глауконита практически одинаковы.

Нами приведенные данные по сорбционной емкости представляются завышенными, принимая во внимание высокие концентрации катионов металлов в водных растворах (1-10 г/л) в то же время сорбционная емкость по литературным данным по цеолитам не превышала 6 мг/г, а концентрация растворов катионов металлов - не более 100-200 мг/л [1]. Описан способ получения сорбента на минеральной основе (оксидов элементов), включающий увлажнение, измельчение, сушку при температуре 100-105°C природных алюмосиликатных пород, например, цеолитсодержащих пород Татарстана общей формулы М2/nO⋅Al2O3⋅xSiO2⋅у⋅Н2О, где: М - щелочной или щелочноземельный металл; n - степень окисления, х и у - числа молекул SiO2 и Н2О [4 прототип]. При термообработке вода частично удаляется из микропор, материал приобретает способность сорбировать внутрь структуры различного вещества.

В водном растворе цеолиты обмениваются своими катионами на другие катионы раствора. В качестве минеральных компонентов цеолиты содержат в основном такие минералы как клиноптилолит, морденит, а содержание цеолитов колеблется от 5-40 до 70%.

Состав клиноптилолита (%/мас):

SiO2 68,8-81,2; Al2O3 4,2-7,6; Na2O 0,2-1,4; H2O 1,5-2,3; СаО 5,0

Используют порошок с размером частиц до 0,25 мм с насыпной массой 0,7-0,8 г/см3.

Статически сорбционная емкость по тяжелым металлам составляет от 0,26 до 2,0 мг/г (по нашим данным).

Недостатки способа - сложность технологии обработки сырья, относительно низкая сорбционная емкость, значительные затраты при переработке и транспортировке сорбента.

Техническая задача - упрощение технологи, повышения эффективности действия сорбента, снижение затрат, расширение ассортимента сорбента.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном способе используют доступное сырье - оксид магния (по ГОСТ 4526-75), который выпускается в виде тонкоизмельченного порошка реактивной квалификации по хим составу:

содержание основного вещества не менее 97%;

содержание кальция 0,005%, алюминия 0,01%, железа 0,005%, кремния 0,02% и др.

Оксид магния обрабатывали дистиллированной водой в соотношении 1:1,5 (гидратация), перемешивали, выдерживали 30 минут до получения тестообразной массы в фарфоровой чашке, сушили при температуре 100-105°C в течение 1 часа, далее проводили термообработку при температуре 110-130°C до постоянной массы. Измельчали пестиком в фарфоровой чашке до частиц размером 1-4 мм (90%) остальное - порошок, который гидратировали с новой порцией оксида магния. Сушку и термообработку контролировали по массе продукта. В качестве сорбента использовали оксид магния гидратированный (сухой) с размером частиц 1-4 мм с влажностью 0,8-1,0% с насыпной массой 0,3-0,4 г/см3. Сорбцию проводили путем смешивания 0,5 сорбента - оксида магния с 10 мл водного раствора ионов меди и Цинка при периодическом перемешивании в стеклянной колбе на 50 мл в течение 3-3,5 часов (до прекращения изменения концентрации ионов металла). Далее осадок отделяли фильтрованием на фильтровальной бумаге. Продолжительность фильтрования 3-4 мин. В фильтрате химанализом определяли концентрации металлов. Проводили расчет статической сорбционной емкости и степень извлечения металла (удаления).

При обработке исходного MgO продолжительность фильтрования 15-20 мин, а сорбционная емкость по меди 1,1 мг/г.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Приготовление сорбента.

В фарфоровой чашке смешивали 10 г оксида магния реактивной квалификации с 15 г дистиллированной воды (соотношение 1:1,5). Перемешивали 30 минут, выдерживали, ставили в сушильный шкаф и сушили при температуре 100-105°C в течение 1 часа, затем повышали температуру до 110-130°C и выдерживали 1,5 часа, затем чашку охлаждали в эксикаторе и взвешивали. Получено 11,0 г белой массы. Измельчали ее до частиц размером 1-4 мм. Осадок (0,1 г) после рассева в виде порошка использовали при необходимости в следующей операции.

Пример 2.

В коническую колбу вместимостью 50 мл загружали 0,5 г полученного оксида - магния с размером частиц 1-4 мм и добавляли 10 мл приготовленного раствора меди (Cu2+) с концентрацией 100 мг/л в виде сульфата, перемешивали встряхиванием (экстрагировали), выдерживали при комнатной температуре (22-24°C) 3 часа. Отделяли осадок фильтрованием в течение 3 мин. на бумажном фильтре и в растворе химанализом определили концентрацию меди 35,8 мг/л, рассчитали статическую сорбционную емкость 1,28 мг/г.

Степень извлечение (удаления) 75%.

Пример 3.

Как в примере 2 в фарфоровую чашку загружали 0,5 г сорбента оксида магния с размером частиц 1-4 мм и добавляли 10 мл раствора цинка (Zn2+) в с концентрацией 100 мг/л виде сульфата периодически перемешивали встряхиванием, выдерживали при комнатной температуре в течение 3,5 часов. Отделяли раствор от осадка фильтрованием в течение 4 мин., в фильтрате химанализом определили 20 мг/л цинка, статическая сорбционная емкость 1,6 мг/г.

Степень извлечения 80%. Продолжительность фильтрации отработанных сорбентов по примерам 2 и 3 снижается по сравнению с исходным продуктом.

Таким образом, предложенный способ позволяет упростить технологию, повысить статическую сорбционную емкость (эффективность), снизить затраты, расширить ассортимент сорбентов.

Перечень источников информации принятых во внимание при экспертизе

1. Яковлев С.В. и др. Очистка производственных сточных вод: Учебн. пособие. М. Стройиздат, 1979 г., 320 с, С.124.

2. Авторское свидетельство СССР №1498551, 1987, B01j 20/22.

3. Синельцев А.А., Губина Т.Н. Адсорбция катионов Fe2+, Mn2+, Cu2+, Cd2+ гранулированные глауконитовыми сорбентами // Известия Саратовского университета. Сер. Химия, биология, экология, 2016. Т.16 вып.3, С.257-262.

4. Цеолитсодержащие породы Татарстана и их применение / под редакцией А.В. Якимова и А.И. Бурова. Казань, Изд. ФЭН, 2001, 176 с.

Способ получения сорбента на минеральной основе путем обработки сырья водой и сушки, отличающийся тем, что в качестве минеральной основы используют оксид магния, который подвергают гидратации водой в массовом соотношении 1:1,5 с перемешиванием, сушку проводят при температуре 100-105°С в течение 1 часа, термообработку проводят при температуре 110-130°С в течение 1,5 часов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сорбционных технологий. Предложен композитный гранулированный сорбент для извлечения тяжелых металлов.

Изобретение относится к области сорбционных технологий. Предложен композитный гранулированный сорбент для извлечения тяжелых металлов.

Изобретение относится к биотехнологии. Способ предусматривает получение гемосорбента путем радикальной полимеризации при комнатной температуре под действием окислительно-восстановительного катализатора полимеризации водного раствора, содержащего 0,1-0,9% мас.
Настоящее изобретение относится к области получения твердых синтетических гранулированных неорганических адсорбентов. Способ включает в приготовление гетерогенной композиции на основе водного раствора кристаллогидрата метасиликата натрия и твердого хлорида цезия.
Настоящее изобретение относится к области получения твердых синтетических гранулированных неорганических адсорбентов. Способ включает в приготовление гетерогенной композиции на основе водного раствора кристаллогидрата метасиликата натрия и твердого хлорида цезия.

Изобретение относится к получению композиционного сорбента, который может быть использован для охраны окружающей среды. Проводят синтез гидроксиапатита путём перемешивания суспензии монтмориллонитовой глины с насыщенным раствором гидроксида кальция с последующим введением раствора ортофосфорной кислоты.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при получении сорбентов сернистых соединений, используемых для очистки газов. Способ включает взаимодействие оксида цинка с аммиачно-карбонатным раствором с получением основного карбоната цинка, приготовление формовочной массы, содержащей оксид магния и пластификатор, формование гранул, сушку и рассев.

Изобретение относится к поглотителю для удаления диоксида углерода из газовых смесей, способу его приготовления, а также к способу очистки газовых смесей от диоксида углерода.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и водоочистке. Сорбционную очистку вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения осуществляют при подаче сорбента, перемешивании и отделении твердой фазы.

Изобретение может быть использовано в химической технологии для выделения урана (VI) из водных сред, а также в процессах очистки радиоактивно загрязненных природных, сточных и морских вод.

Изобретение относится к области сорбционных технологий. Предложен композитный гранулированный сорбент для извлечения тяжелых металлов.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от мышьяка. Способ включает контактирование раствора в статических условиях с сорбентом, в качестве которого используют рутил, подвергнутый механоактивации до размеров кристаллитов менее 20 нм.
Настоящее изобретение относится к области получения твердых синтетических гранулированных неорганических адсорбентов. Способ включает в приготовление гетерогенной композиции на основе водного раствора кристаллогидрата метасиликата натрия и твердого хлорида цезия.
Изобретение относится к способам получения материалов с гидрофобными свойствами и может быть использовано в производстве строительных материалов и для получения гидрофобных сорбентов на основе природных алюмосиликатов для очистки жидких сред.
Изобретение может быть использовано в производстве фотокатализаторов и сорбентов для очистки воды и воздуха от токсичных веществ. Для получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта осуществляют разложение сфенового концентрата соляной кислотой с концентрацией 30-35% при температуре 95-105°С с образованием раствора хлорида кальция и титанокремниевого остатка.

Изобретение относится к получению гидроталькитоподобных соединений и может быть использовано в производстве сорбентов и катализаторов. Способ получения слоистого гидроксида магния и алюминия включает смешение хлорида или нитрата магния или алюминия с карбонатным реагентом, выделение гидратного осадка магния и алюминия, его промывку водой и сушку.

Изобретение относится к области получения анионоактивных полимерных сорбентов с магнитными свойствами и может быть использовано для локализации мышьяксодержащих соединений и предусматривает возможность последующей детоксикации земель различного назначения.

Изобретение относится к способам получения фильтрующих материалов для очистки вод от марганца и гидросульфид-иона. Для получения фильтрующего материала используют природный цеолит с содержанием клиноптилолита не менее 70 мас.%.

Изобретение относится к способам сорбции Th(IV) из водных растворов. Иммобилизацию тория(IV) осуществляют на сорбенте на основе гидроортофосфата церия(IV).

Изобретение относится к способ разделения фракции частиц лигноцеллюлозы и фракции частиц лигнина, в котором сырой лигнин образуется из исходного материала, включающего частицы лигноцеллюлозы и частицы лигнина, при этом способ включает добавление в сырой лигнин стабилизирующего химического реагента отдельно или в сочетании с гидрофобным химическим реагентом на по меньшей мере одной стадии, так что по меньшей мере стабилизирующий агент добавляют в сырой лигнин, причем указанный стабилизирующий агент представляет собой полисахарид или модифицированный полисахарид, и обработку сырого лигнина путем отделения фракции частиц лигнина и фракции частиц лигноцеллюлозы друг от друга на по меньшей мере одной стадии твердофазного разделения.
Группа изобретений относится к адсорбенту, содержащему алюмооксидную подложку и по меньшей мере один щелочной элемент, его получению и использованию. Адсорбент предназначен для адсорбции кислых молекул из углеводородного потока, содержащего по меньшей мере один вид кислых молекул.

Изобретение относится к технологии сорбентов, конкретно к способам получения сорбентов, которые могут применяться для очистки воды, водных растворов от тяжелых металлов. Предложен способ получения сорбента на минеральной основе путем обработки сырья водой и сушки, согласно изобретению в качестве минеральной основы используют оксид магния, который подвергают гидратации водой в соотношении 1:1,5 с перемешиванием, сушку проводят при температуре 100-105°C в течение 1 часа, термообработку - при температуре 110-130°C в течение 1,5 часов.

Наверх