Способ получения сорбента для очистки воды от нефтепродуктов и тяжелых металлов

 

Изобретение относится к области получения новых адсорбционных материалов и может быть использовано для очистки воды от нефтепродуктов и тяжелых металлов. Способ заключается в пропитке волокнистого целлюлозосодержащего материала активным веществом - двуокисью титана в количестве 5 - 15 мас.%, пропитку ведут 2-7%-ным раствором четыреххлористого титана в углеводородах C₅ - C₇ с последующим гидролизом водой и сушкой. Способ обеспечивает получение высокоемкого сорбента. 1 табл.

Изобретение относится к области получения новых адсорбционных материалов и может быть использовано для очистки воды от нефтепродуктов, ионов железа, никеля и взвешенных частиц.

Известен способ получения адсорбента на основе титана с размером пор 5-40 мкм. Способ фильтрации через него обеспечивает остаточное содержание ионов железа в воде до 0,19 мг/л [RU, 2006471, МКИ 5 С 02 F 1/04, В 01 D 39/00, БИ N 2, 30.01.94].

К недостаткам данного способа следует отнести существенную проблему регенерации фильтра, дороговизну и сложность изготовления.

Известен способ получения адсорбента нанесением солей FeSO₄ и FeCl₃ на отходы производства хлопковой целлюлозы состава ловушечное полотно и циклонная пыль, обработанные жидким аммиаком. [Пат. СССР N 1731737, МКИ 5 С 02 F 1/52, БИ 17, 92.05.07].

К недостаткам данного способа следует отнести нерациональный расход солей железа, частую замену начинки фильтра, за счет этого удорожание процесса.

Известен также способ получения сорбента для очистки воды на основе вермикулита с размером частиц 0,25-2 мм обработкой 30-40%-ным водным раствором лигносульфоната при соотношении 1:6-24 и термообработкой полученного продукта при 550-700^oC. Способ позволяет повысить адсорбционную емкость к растворенным нефтепродуктам по сравнению с известным способом в 1,2-1,7 раза. [СССР, 1632946, МКИ 5 С 02 F 1/28, кл. D 01 J 20/30, БИ N 09, 91.03.07.

К недостаткам данного сорбента следует отнести большие энергозатраты, высокую температуру термообработки, что существенно удорожает продукт.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения сорбента для очистки растворов от аминов, в котором на волокнистый носитель - стекловолокно - наносят двуокись титана обработкой его парами четыреххлористого титана с последующим гидролизом водой и сушкой. (А.С. СССР N 1650242, B 01 J 20/00, 1991) Однако из-за малой емкости стекловолокна невозможно нанести достаточное количество оксида титана, вследствие чего емкость получаемого сорбента недостаточна.

Задачей предлагаемого изобретения является получение высокоемкого сорбента к нефти, нефтепродуктам, а также к ионам железа и никеля, пригодного для бытовых фильтров.

Указанная задача достигается модификацией поверхности природных целлюлозных волокнистых материалов двуокисью титана, наносимой на поверхность волокон путем сорбции TiCl₄ из алифатического раствора C₅-C₇ с последующим гидролизом H₂O и сушкой. Нанесение растворенного вещества обеспечивает его равномерное распределение по всему объему. Наличие карбонильных групп в целлюлозном материале позволяет создать прочную связь за счет образования водородной связи между карбонильными группами и двуокисью титана, что обеспечивает высокую устойчивость модификатора к вымыванию водой. Наличие модификатора позволяет существенно повысить емкость адсорбента и обеспечить более широкий спектр экстрагируемых веществ, поскольку TiO₂ является хорошим адсорбентом, а волокнистые материалы позволяют увеличить его рабочую поверхность.

В качестве природных волокнистых материалов могут быть использованы: вата, марля, отходы текстильного производства и другие целлюлозосодержащие продукты.

Пример 1. В 70 мл гексана растворяют 0,47 г (1,02%) TiCl₄. Полученным раствором пропитывают 9,8 г марли и высушивают. Затем промывают водой до нейтральной реакции промывных вод, снова высушивают до постоянного веса. Масса готового адсорбента составила 10 г с содержанием TiO₂ = 2%.

Пример 2. В 70 мл гексана растворяют 1,19 г (2,58%) TiCl₄. Полученным раствором пропитывают 9,5 г марли и высушивают. Затем промывают водой до нейтральной реакции промывных вод, снова высушивают до постоянного веса. Масса готового адсорбента составляет 10 г с содержанием TiO₂ = 5%.

Пример 3. В 70 мл гексана растворяют 2,38 г (5,15%) TiCl₄. Полученным раствором пропитывают 9 г марли и высушивают. Затем промывают водой до нейтральной реакции промывных вод, снова высушивают до постоянного веса. Масса готового адсорбента составила 10 г с содержанием TiO₂ = 10%.

Пример 4. В 70 мл гексана растворяют 3,57 г (7,73%) TiCl₄. Полученным раствором пропитывают 8,5 г марли и высушивают. Затем промывают водой до нейтральной реакции промывных вод, снова высушивают до постоя иного веса. Масса готового адсорбента составила 10 г с содержанием TiO₂ = 15%.

Пример 5. В 70 мл гексана растворяют 2,38 г (5,15%) TiCl₄. Полученным раствором пропитывают 9 г ваты отбеленной медицинской и высушивают. Затем промывают водой до нейтральной реакции промывных вод, снова высушивают до постоянного веса. Масса готового адсорбента составила 10 г с содержанием TiO₂ = 10%.

Пример 6. В 60 мл гексана растворяют 2,38 г (6,01%) TiCl₄. Полученным раствором пропитывают 9 г целлюлозы (ГОСТ 595-79) и высушивают. Затем промывают водой до нейтральной реакции промывных вод, снова высушивают до постоянного веса. Масса готового адсорбента составила 10 г с содержанием TiO₂ = 10%.

На полученных адсорбентах были определены максимальные емкости по нефтяной эмульсии, ионам железа и никеля.

Данные приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать сорбенты, очищающие загрязненную воду до необходимых экологических норм, этот сорбент может быть использован как в бытовых, так и в технических фильтрах.

Формула изобретения

Способ получения сорбента для очистки воды от нефтепродуктов и тяжелых металлов, включающий обработку волокнистого носителя четыреххлористым титаном с последующим гидролизом водой и сушкой, отличающийся тем, что в качестве волокнистого носителя используют целлюлозосодержащий материал, четыреххлористый титан используют в виде его 2 - 7%-ного раствора в углеводородах C₅ - C₇, процесс ведут до содержания диоксида титана в сорбенте от 5 до 15 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1