Способ удаления катионов тяжелых металлов из водной фазы

Авторы патента:

Болдырев Вениамин Станиславович (RU)

C02F1/62 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

Владельцы патента RU 2739197:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) (RU)

Изобретение относится к экологии и предназначено для очистки сточных вод предприятий от катионов тяжелых металлов. В подлежащую очистке водную фазу, содержащую катионы тяжелых металлов, вводится катион кальция, далее – или натриевые, калиевые соли высших жирных кислот, или силикатные натрий-калиевые соли, или натрий-калий-аммониевые фосфатные соли. В результате прохождения этой реакции образуется оседающий осадок кальциевых солей высших жирных кислот, или силикат кальция, или фосфат кальция, который увлекает за собой в водонерастворимый осадок практически все катионы тяжелых металлов. Предложенный способ обеспечивает более полное извлечение катионов тяжелых металлов. 3 пр., 3 табл.

Изобретение относится к экологии и предназначено для использования в различных отраслях промышленности, в том числе - на предприятиях, где имеются отходы катионов тяжелых металлов в виде водных растворов, может быть использовано для извлечения их из сточных вод предприятий различного профиля и жидких радиоактивных отходов (ЖРО).

Известен способ сорбции ионов Со²⁺ материалами на основе силикатов кальция (Гордиенко П.С., Ярусова С.Б., Буланова С.Б., Супонина А.П., Зарубина Н.В., Майоров В.Ю. Сорбционные свойства материалов на основе силикатов кальция по отношению к ионам Со²⁺ // Химическая технология. 2011. Т. 12. №5. С. 282-290). Материалы на основе силиката кальция получены в многокомпонентной системе CaCl₂-Na₂SiO₃-Н₂О. Удельная поверхность порошков силиката кальция составляет 100 м²/г. Основная масса частиц имеет размеры от 10 до 40 мкм.

Недостатком способа является получение порошков только с указанными характеристиками.

Описан способ получения материала на основе гидросиликата кальция (силикатный сорбент) из отхода производства борной кислоты (борогипс). (Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Буравлев И.Ю., Жевтун И.Г., Нарбутович А.А. Использование силикатного сорбента для очистки водных растворов от ионов Zn²⁺ // Успехи современного естествознания. 2018. №3. С. 39-43). Борогипс смешивают с раствором гидроксида калия в стехиометрическом соотношении. Полученную смесь подвергают автоклавной обработке. После обработки осадок промывают и сушат. Удельная поверхность материала варьирует от 30 до 80 м²/г.

Недостатком способа является невозможность регулировать дисперсность порошка.

В патенте Лотов В.А., Верещагин В.И., Косинцев В.И., Пасечникова Ю.В. Способ получения высокодисперсных порошков. Патент 2133218 РФ. Дата подачи заявки 17.02.1998. Дата публикации 20.07.1999. Описан способ получения порошка силиката кальция, заключающийся в том, что жидкое стекло с силикатным модулем 2,4-4,2 разбавляют водой в соотношении 1(0,5-1,0), после чего добавляют 15-20% раствор CaCl₂ в 1,1-1,5 избытке от стехиометрически необходимого. Осадок промывают и сушат. Размеры частиц порошка и/или его удельная поверхность не указаны. Данный источник взят за прототип.

К недостатку способа можно отнести неопределенность с дисперсностью получаемого порошка.

Задачей настоящего изобретения является максимально возможное удаление токсичных катионов тяжелых металлов из водной фазы в водонерастворимый легко удаляемый впоследствии осадок.

Поставленная задача решается тем, что в подлежащую очистке водную фазу, содержащую катионы тяжелых металлов, вводится катион кальция, далее - или натриевые-калиевые соли высших жирных кислот, или силикатные натрий-калиевые соли, или фосфаты натрий-калий-аммониевые.

В результате прохождения этой реакции образуется оседающий осадок кальциевых солей высших жирных кислот, или силикат кальция, или фосфат кальция, который увлекает за собой в водонерастворимый осадок практически все катионы тяжелых металлов.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1.

Изготавливают модельный раствор, содержащий по 0.05 моль катионов тяжелых металлов Pb²⁺, Bi³⁺, Со³⁺, Sr²⁺, Hg²⁺. Данный раствор обрабатывают CaSiO₃ по прототипу; а по заявляемому решению: хлоридом кальция и далее натриевыми-калиевыми солями высших жирных кислот.

Из представленного примера очевидны преимущества заявляемого способа в сравнении с прототипом, а именно гораздо более полное удаление катионов тяжелых металлов из водной фазы.

Пример 2.

Изготавливают модельный раствор, содержащий по 0.05 моль катионов тяжелых металлов Pb²⁺, Bi³⁺, Со³⁺, Sr²⁺, Hg²⁺. Данный раствор обрабатывают CaSiO₃ по прототипу, а по заявляемому решению: хлоридом кальция и далее натриевыми-калиевыми солями кремниевой кислоты - так называемое жидкое стекло.

Из представленного примера также очевидны преимущества заявляемого способа в сравнении с прототипом, а именно гораздо более полное удаление катионов тяжелых металлов из водной фазы.

Пример 3.

Изготавливают модельный раствор, содержащий по 0.05 моль катионов тяжелых металлов Pb²⁺, Bi³⁺, Со³⁺, Sr²⁺, Hg²⁺. Данный раствор обрабатывают CaSiO₃ по прототипу, а по заявляемому решению: хлоридом кальция и далее натрий-калий-аммоний фосфатными солями.

Способ удаления катионов тяжелых металлов из водной фазы, включающий смешение подлежащих удалению из водной фазы катионов с катионом кальция, отличающийся тем, что далее вводят или натриевые, калиевые соли высших жирных кислот, или силикатные натрий-калиевые соли, или натрий-калий-аммоний фосфатные соли.

Изобретение относится к установкам очистки сернисто-щелочных стоков. Предложено два варианта установки, включающей две колонны карбонизации, окислительный реактор, горелку, сепаратор, два теплообменника, холодильник и сепарационное устройство.

Вакуумная деаэрационная установка (варианты) // 2738576

Изобретение относится к устройствам для удаления растворенных газов из жидкости и может быть использовано в энергетике для деаэрации воды. Установка включает пленочную колонну с тепломассообменной секцией, струйный эжектор, сепаратор и два насоса.

Реактор для ультрафиолетовой динамической стерилизации воды // 2738364

Изобретение относится к техническим средствам ультрафиолетового обеззараживания воды в потоке и предназначено для использования в аквавендинговых аппаратах и других устройствах подготовки питьевой воды.

Система и способ обработки жидкости // 2738259

Изобретение относится к системе и способу обработки жидкости, включающему химическую обработку с дезинфицирующим блоком на основе излучения. Способ включает получение химически обработанной жидкости, её пропускание через генератор нанопузырей с получением жидкости, содержащей нанопузыри, обработку жидкости, содержащей нанопузыри, дезинфицирующим излучением с получением результирующей жидкости, и выпуск результирующей жидкости для использования.

Способ замкнутого водооборота гальванического производства // 2738105

Изобретение относится к способу замкнутого водооборота гальванического производства, предусматривающему раздельный сбор в накопителях концентрированных технологических стоков в виде отработанных кислых, щелочных, хромсодержащих и циансодержащих растворов с суммарной концентрацией не более 400 г/л и разбавленных технологических стоков от промывки деталей в виде отработанных кислотно-щелочных, хромсодержащих и циансодержащих промывных вод с солесодержанием каждого из указанных компонентов не более 500 мг/л в пересчете на NaCl при содержании шестивалентного хрома Cr6+ не более 200 мг/л и цианидов не более 150 мг/л, и их дальнейшую непрерывную очистку.

Способ получения коллоидного раствора трисульфида циркония с противомикробными свойствами // 2737850

Изобретение может быть использовано при обработке почв, пористых структур и сточных вод с целью подавления активности патогенных микроорганизмов. Способ получения коллоидных растворов трисульфида циркония в деионизированной воде включает синтез трисульфида циркония из металлического циркония и порошка элементарной серы, запаянных в кварцевые ампулы.

Устройство для обеззараживания и очистки воды // 2737801

Изобретение относится к области обеззараживания и очистки промышленных и бытовых сточных вод и вод плавательных бассейнов. Устройство содержит камеру с установленными в ней верхним и нижним электродами, камера выполнена в виде L-образного корпуса, при этом верхняя и нижняя часть корпуса выполнена с отверстиями, верхний электрод выполнен в виде металлической спирали, установленной снаружи корпуса, а нижний электрод выполнен в виде полого металлического цилиндра с отверстиями, установленного внутри корпуса, устройство также снабжено шлангом подачи воздуха, выполненным с отверстиями и установленным внутри нижнего электрода.

Способ автоматического управления процессом ионообменной сорбции аминокислот из сточных вод в непрерывном режиме // 2737773

Изобретение относится к способу автоматического управления процессом ионообменной сорбции аминокислот из сточных вод в непрерывном режиме, включающему контроль концентраций ингредиентов сточных вод, измерение расхода жидких растворов и их уровня в резервуарах.

Композиция для очистки водоемов от цианобактерий и зеленых водорослей // 2737729

Изобретение относится к композиции для очистки воды от цианобактерий и зеленых водорослей, включающей порошок сульфата меди и связующий агент - гидрофобизатор, при этом в качестве связующего агента содержит расплав гидрофобизатора в виде фракции тугоплавких триглециридов для обеспечения образования на его основе супергидрофобного покрытия с краевым углом смачивания 155-165°, путем добавления расплава гидрофобизатора в нагретый до температуры 60-70° порошок сульфата меди, при следующем соотношении компонентов, мас.

Кавитационный аэратор волкова // 2737273

Кавитационный аэратор Волкова предназначен для высокопроизводительной аэрации жидких гомогенных и гетерогенных сред с использовании кавитационного эффекта, существенно ускоряющего как физические тепломассообменные процессы, так и усложненные протеканием химических реакций.