Способ получения сорбционных материалов

 

Область применения: прикладная экология, в частности способ получения тканевых или волокнистых сорбционных материалов, сорбирующих тяжелые металлы, в т.ч. радионуклиды, и ртуть. Сущность изобретения: хлопчатобумажные или льняные ткани или нетканые волокна хлопка или льна обрабатывают смесью, содержащей диметилформамид, ортофосфорную кислоту и мочевину при соотношении обрабатываемого материала и диметилформамида от 0,5:100 до 5:100. Способ позволяет получить сорбенты, обладающие высокой скоростью пропускания через них очищаемых растворов. 1 табл.

Изобретение относится к области прикладной экологии, а также химической технологии, в частности к способам получения сорбентов тяжелых металлов, в т. ч. радионуклидов, и ртути, как наиболее экологически опасных составляющих промышленных отходов.

Известен способ получения сорбентов путем дезинтеграции биомассы и обработки ее мочевиноформальдегидным поликонденсатом (авт. св. ЧССР N 253070, М. кл.⁵ В 01 J 20/22, 1987).

Известен способ получения сорбентов из биомасс микроорганизмов, согласно которому биомассу обрабатывают избытком 0,25-1,25 молярного раствора щелочи при температуре 50-100^oC, промывают, сушат и используют для сорбции катионов металлов (патент США N 4690894, М. кл.⁵ C 12 N 1/38, 1987).

Известен способ получения сорбентов из биомасс микроорганизмов, согласно которому биомассу микроорганизмов обрабатывают смесью углеводородного растворителя и спирта при температуре 10-80^oC в течение 2-6 часов, отделяют твердую фазу, промывают ее дистиллированной водой, сушат и измельчают (авт. св. СССР N 1792738, М. кл.⁵ В 01 J 20/22, 1990).

Наиболее близким к предлагаемому способу получения сорбционных материалов по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбентов, при котором биомасса мицелиальных грибов или солодовые ростки или свекловичный жом обрабатывают смесью, содержащей диметилформамид, ортофосфорную кислоту и мочевину, при температуре кипения в течение 2-5 часов, с последующим отделением, промывкой и сушкой сорбента (патент РФ N 2071668, М. кл.⁵ В 01 J 20/22, 1994).

Однако сорбенты, полученные этим способом, недостаточно технологичны при применении, т.к. при использовании в колоночном способе очистки быстро уплотняются, вследствие чего резко снижается скорость очистки. Недостатком также является обязательное применение фильтрующего элемента для избежания попадания фрагментов сорбента и других побочных продуктов в очищаемый раствор.

Настоящее изобретение направлено на разработку способа получения сорбционных материалов на тканой или волокнистой основе более технологичного при применении, т. к. при использовании сорбционных материалов, полученных по заявленному способу, отпадает необходимость дополнительных фильтрующих элементов, резко увеличивается скорость и качество очистки. Кроме того, полученный по заявленному способу сорбент может использоваться вместо подложки в сочетании с сорбентом, полученным по прототипу, при этом существенно повышается степень очистки очищаемого раствора от ионов тяжелых металлов, в т.ч. радионуклидов, и ртути.

Поставленная задача достигается за счет того, что в предлагаемом способе получения сорбционных материалов, тканные или волокнистые материалы, в частности хлопчатобумажные, или льняные ткани, или нетканые волокна хлопка или льна, или бумагу обрабатывают смесью, содержащей диметилформамид, ортофосфорную кислоту и мочевину, при массовом соотношении сырья и диметилформамида от 0,5: 100 до 5:100 при температуре кипения, после чего обработанный материал извлекают из смеси, промывают дистиллированной или деминерализованной водой и сушат. Полученные тканевые или волокнистые сорбционные материалы используют для очистки загрязненных сред от ионов тяжелых металлов, в частности радионуклидов, и ртути.

Только заявленная совокупность признаков и их последовательность обеспечивают решение поставленной задачи - получение тканевых или волокнистых сорбционных материалов высокотехнологичных при применении. Полученные по этому способу сорбционные материалы не выделяют пигменты и другие побочные материалы в очищаемые объекты, не нуждаются в применении фильтрующих подложек, кроме того, скорость очистки выше, чем при использовании сорбентов, полученных по прототипу.

Заявленный способ иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1.

Марлевые салфетки обрабатывают смесью, содержащей диметилформамид, ортофосфорную кислоту и мочевину, при температуре кипения при массовом соотношении сырья и диметилформамида 2:100. Затем обработанные салфетки извлекают из смеси, промывают дистиллированной водой до прозрачности и бесцветности промывных вод и нейтрального значения pH. Промытые марлевые салфетки сушат и используют в качестве тканого сорбционного материала.

Сорбционные характеристики полученного образца представлены в таблице.

Методики определения сорбционных характеристик и скорости очистки одинаковы для сорбционных материалов, полученных по всем примерам и прототипу.

Пример 2.

Согласно примеру 1, но в качестве обрабатываемого материала используют хлопчатобумажные салфетки и соотношение сырья и диметилформамида 5:100.

Сорбционные характеристики полученного образца представлены в таблице.

Пример 3.

Согласно примеру 1, но в качестве сырья используют льняные салфетки, и соотношение сырья и диметилформамида составляет 0,5:100.

Сорбционные характеристики полученного образца представлены в таблице.

Пример 4.

Согласно примеру 1, но в качестве обрабатываемого материала используют линт-волокна хлопка.

Сорбционные характеристики полученного образца представлены в таблице.

Пример 5.

Согласно примеру 1, но в качестве обрабатываемого материала используют фильтровальную бумагу.

Сорбционные характеристики полученного образца представлены в таблице.

Пример 6 (по прототипу).

Согласно примеру 1, но в качестве обрабатываемого материала используют свекловичный жом.

Сорбционные характеристики полученного образца представлены в таблице.

Пример 7 Сочетанное применение сорбентов, полученных по примерам 1 и 6.

Сорбционные характеристики представлены в таблице

Формула изобретения

Способ получения сорбентов для сорбции ионов тяжелых металлов, в том числе радионуклидов и ртути, включающий обработку исходного материала смесью, содержащей диметилформамид, ортофосфорную кислоту и мочевину, при температуре кипения, промывку и сушку, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют хлопчатобумажные, бумажные или льняные тканые или нетканые материалы, причем массовое соотношение обрабатываемого материала и диметилформамида от 0,5:100 до 5:100.

РИСУНКИ

Рисунок 1