Способ сорбционной очистки воды от тяжелых металлов

 

Изобретение относится к способам очистки подземных вод и может быть использовано для очистки питьевой воды от ионов тяжелых металлов, в т.ч. железа и марганца. Воду обрабатывают прокаленным сорбентом, включающим в себя карбонаты кальция, магния и натрия, оксид магния и в виде твердого раствора хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: СаСО₃ 35-45; MgCO₃ 25-28; Na₂CO₃ 7-5; NaCl 3-2; MgO остальное. Очистку ведут в кипящем слоем. Изобретение позволяет сократить время сорбционной очистки воды от ионов тяжелых металлов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки подземных вод и может быть использовано для очистки питьевой воды от ионов тяжелых металлов, в т.ч. железа и марганца.

Известен способ извлечения железа и марганца из жидкой среды (см. заявку Японии 2-258097, МПК C 02 F 1/64; 1/28, опубл. 18.10.90 г.), который осуществляют путем прямого контакта этой среды в аэробных условиях с карбонатным минералом, например пористым кораллом, имеющим слоистую структуру и обладающим способностью селективно адсорбировать примеси, в частности ионы железа и/или марганца.

Недостатком этого способа является то, что пористые кораллы довольно труднодоступны, а также имеют недостаточно высокую сорбционную емкость, ограниченную их геометрическими характеристиками.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является выбранный нами за прототип способ очистки воды от ионов тяжелых металлов обработкой этой воды природным минералом доломитом (см. ISS'N 0204-3556 "Химия и технология воды", 1996, т. 18, 5, с. 555 "Использование доломита в очистке сточных вод" Н.М. Казанцева, Л.А. Ильина и др.). Согласно данному способу обрабатывали воду, которая содержала ионы свинца. Содержание их в воде достигало 3,20 мг/дм³. Опыты проводили при комнатной температуре. Продолжительность контакта адсорбента с раствором составляла 0,5 ч. Адсорбент предварительно обрабатывали нагреванием до 500 и 700^oС. Согласно этому способу, наибольшей поглощающей способностью обладали обработанные до 700^oС образцы. Так, при пропускании 50 дм³ сточной воды, содержащей 3,20 мг/дм³ свинца (II), емкость прокаленных образцов доломита реализована на 25% (при 95% возможной степени по этому методу).

Недостатком этого способа является то, что сорбционная емкость доломита реализуется в этом способе не в полном объеме. Кроме того, время процесса очистки от ионов свинца достаточно большое (30 мин).

Основной технической задачей предложенного изобретения является уменьшение времени (в 6-10 раз) сорбционной очистки воды от ионов тяжелых металлов Основная техническая задача достигается тем, что в способе сорбционной очистки подземной воды от ионов тяжелых металлов, включающем ее обработку сорбентом, содержащим карбонаты кальция и магния, и подвергнутым термообработке, согласно предложенному решению, обработку воды ведут гранулированным сорбентом, содержащим, мас. %: СаСО₃ 35-45; MgCО₃ 25-28; Na₂CO₃ 7-5; NaCl 3-2; MgO остальное и подвергнутым термообработке при 600^oС.

В известных технических решениях не имеется признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа.

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Пример конкретного выполнения. Обработке по предлагаемому способу подвергают подземную воду, содержащую ионы железа (20 ПДК) и ионы марганца (20 ПДК). Обработку проводят при комнатной температуре в реакторе объемом 10 дм³. Время контакта воды с адсорбентом составляет 3-5 мин. Процесс очистки ведут в кипящем слое.

Для очистки используют искусственный керамический состав, состоящий из карбонатов кальция, магния, натрия, оксида магния и твердого раствора хлорида натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: СаСО₃ 35-45; MgCO₃ 25-28; Nа₂СО₃ 7-5; NaCl 3-2; MgO остальное, в количестве 100 г. Смесь тщательно перемалывают, увлажняют дистиллированной водой до пастообразного состояния, гранулируют, сушат при 600^oС. Для этих целей подходит любой аппарат, предназначенный для грануляции смесей до размеров зерен 3-5 мм. Процесс очистки воды ведут в кипящем слое. Начальную и конечную концентрации ионов металлов контролируют фотометрически (см. "Физико-химические методы анализа", из-во "Химия", Л. 1974, стр. 89).

Результаты сорбционной очистки воды искусственным керамическим составом представлены в таблице.

Таким образом, как следует из таблицы, при обработке воды по предложенному способу достигается практически полная очистка воды от ионов железа и марганца. При обработке воды искусственной смесью карбонатов СаСО₃ (35-45%) и MgCО₃ (25-28%), Nа₂СО₃ (7-5%), NaCl (3-2%) и оксида магния - остальное, если обрабатывать воду смесью карбонатов Са и Mg выше 35-45% и 25-28 мас. % соответственно, то массовый вклад оксида магния в смеси заметно снижается, что приводит к тому, что очистки от ионов железа и марганца до уровня предельно допустимой концентрации не происходит.

Предложенный способ прост в применении и позволяет достичь более высокой степени очистки воды, при меньшем времени процесса (3-5 мин) по сравнению с прототипом (30 мин). Кроме того, проведение очистки воды в кипящем слое позволяет использовать адсорбент длительное время без регенерации.

Формула изобретения

Способ сорбционной очистки подземной воды от ионов тяжелых металлов, включающий ее обработку сорбентом, содержащим карбонаты кальция и магния и подвергнутым термообработке, отличающийся тем, что обработку воды ведут гранулированным сорбентом, содержащим, мас.%: СаСО₃ - 35-45 MgCO₃ - 25-28 Na₂CO₃ - 7-5 NaCl - 3-2 MgO - Остальное и подвергнутым термообработке при 600^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1