Способ очистки и обеззараживания водных сред
Изобретение относится к области очистки сточных, природных, оборотных вод. Предложена фильтрующая композиция состоящая из адсорбента-катализатора на минеральной основе и при необходимости поддерживающего слоя в виде гравия. Адсорбент-катализатор содержит активные компоненты - оксиды, гидроксиды металлов и шпинели металлов переменной валентности, модифицирующую добавку - органические основания и/или гетерополикислоты, пластификатор - кремнийорганические соединения и минеральный носитель - глину, Al2О3, SiO2 при следующем содержании компонентов адсорбента-катализатора (мас.%): активный компонент в виде оксидов, гидроксидов и шпинелей 15-50, органическое основание и/или гетерополикислоты 1-2, кремнийорганическое соединение 1-2, минеральный носитель остальное. Изобретение позволяет провести эффективную очистку от органики, взвешенных веществ, металлов, солей и E.coli. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к области очистки сточных, природных, оборотных вод путем жидкофазного окисления соединений кислородом воздуха и может быть использовано при очистке и обеззараживании бытовых, промышленных, дождевых сточных вод, природных и оборотных вод.
Известен способ доочистки сточных вод путем фильтрации через фильтрующую композицию, состоящую из адсорбента-катализатора - активированного угля АГ-3 и поддерживающего слоя - кварцевого песка (А.Д.Смирнов, "Сорбционная очистка", 1982, стр.82-92).
Недостатком способа является низкая эффективность доочистки по взвешенным веществам - 90%, каталитическая активность окисления органических веществ не более 10%, обеззараживающая способность до 40%.
Кроме того, низкая механическая прочность активированного угля приводит к быстрой истираемости его поверхности, уносу и, как следствие этого, снижению активности угля и вторичному загрязнению очищаемой воды. Постоянная дозагрузка фильтра требует необоснованно высокого количества фильтрующей загрузки.
Одновременно в плоскости раздела слоев происходит заиливание загрузки, что приводит к снижению производительности процесса, уменьшению времени фильтроцикла.
Активный уголь обладает малой эффективностью в процессе обеззараживания воды. Появление антибактериального эффекта возможно только при использовании их в медленных фильтрах после завершения процесса созревания биологической пленки. Она образуется в верхних слоях фильтра из содержащихся в воде примесей, в том числе и микроорганизмов. При этом фильтр может удалять не только минеральные примеси, обусловливающие мутность, но и бактерии. Однако срыв пленки в период промывки фильтра и возможное вторичное загрязнение очищаемой воды, длительный период ее созревания резко снижают эффективность процесса обеззараживания с использованием таких видов загрузок.
Известен способ доочистки сточных вод путем фильтрации через фильтрующую композицию, состоящую из адсорбента-катализатора и поддерживающего слоя (RU 2108298, 1997).
Недостатком способа является невысокая эффективность доочистки: по металлам - 30-40%, по солесодержащим соединениям - 30%, органическим веществам не более 50%, обеззараживающая способность до 70-80%. Очистка по взвешенным веществам составляет 99,5%.
Для устранения указанных недостатков и обеспечения стабильно высокого обеззараживающего эффекта предлагается в качестве фильтрующей композиции использовать загрузку, состоящую из поддерживающего слоя (при необходимости) и адсорбента-катализатора, включающего активные компоненты - оксиды, гидроксиды и до 80% шпинелей металлов переменной валентности, модифицирующую добавку, в качестве которой используются органические основания - амины и/или гетерополикислоты, пластификатор - кремнийорганические соединения и минеральный носитель - глину, Al2О3, SiO2, при следующем содержании компонентов адсорбента-катализатора, массовая доля в %:
| активный компонент | 15-50% |
| модифицирующая добавка | 1-2% |
| пластификатор | 1-2% |
| минеральный носитель | остальное |
Предпочтительно содержание шпинелей в активном компоненте до 80%.
Адсорбент-катализатор используют в качестве верхнего слоя при загрузке фильтра и располагают над поддерживающим слоем.
Предлагаемый адсорбент-катализатор обладает высокой каталитической, обеззараживающей и задерживающей способностью, которые позволяют в течение 7 лет применять его для очистки водных сред без перегрузки фильтра. Так, при ХПК - 4,0-35,0 мгО/дм3, концентрации взвешенных веществ - 10,0-50,0 мг/дм3, железа - 1,35-7,0 мг/дм3, сульфатов - 12,5-92,0 мг/дм3, жесткости - 1,4-4,0 мг/дм3, исходной загрязненности по E.coli - 103-105 особ/дм3, эффективность очистки при времени фильтроцикла 52 часа составляет по ХПК 77-84%, по взвешенным веществам - 99,7%, по железу - 76-84%, по сульфатам - 56-61%, по жесткости - 44-50%, по E.coli - 99-100%.
Регенерация поверхности адсорбента-катализатора достигается за счет 10-минутной водовоздушной промывки с интенсивностью воздушной промывки 15-25 дм3/(м2с) и водной промывки 8,2-10 дм3/м2с.
Эффективным в адсорбционно-каталитическом процессе очистки вод оказалось применение адсорбентов-катализаторов шпинельного типа. Образование шпинели сопровождается увеличением активности образцов адсорбентов-катализаторов в окислительно-восстановительных процессах очистки водных сред.
Основными факторами, определяющими каталитическую активность шпинельных систем, является дефектность структуры, природа поверхности катализатора и природа шпинели в структуре катализатора.
Технология изготовления адсорбента-катализатора включает следующие стадии: подготовку исходных веществ - сушка и размол компонентов; смешение компонентов с дополнительным размолом, обеспечивающим необходимую структуру и фазовый состав; формовку гранул; сушку экструдатов и термическую обработку.
Эффективность технологии адсорбционно-каталитического обеззараживания обусловлена протеканием на поверхности катализатора взаимосвязанных адсорбционных и окислительно-восстановительных процессов при его одновременном бактерицидном действии.
Поверхность синтезированного керамического адсорбента-катализатора полифункциональна, и на ней одновременно могут присутствовать бескислородные и кислородсодержащие окислительные, а также восстановительные центры различной природы или силы. Эти центры уже при комнатной температуре могут ионизировать некоторые молекулы, которые легко сорбируются на активные центры гранулы адсорбент-катализатор с образованием ион-радикалов О•, О2 •, обеспечивающие цепной радикальный механизм.
Предлагаемый адсорбент-катализатор обладает определенной окислительной, адсорбционной и обеззараживающей способностью, обеспечивающей каталитическую активность и селективность, наблюдаемую вначале на поверхности адсорбента-катализатора, затем в объеме реакционной среды.
Синергический эффект каталитической активности катализатора и стабильность процесса очистки и обеззараживания с применением предлагаемого адсорбента-катализатора наблюдается при указанном соотношении компонентов, дальнейшее увеличение или уменьшение каждого каталитически активного компонента снижает каталитическую активность и стабильность данного процесса адсорбента-катализатора. Увеличение содержания каталитически активных компонентов приводит к созданию менее каталитически активной структуры, катализ происходит в мономолекулярном слое, непосредственно примыкающем к поверхности катализатора. Катализ тесно связан с адсорбцией кислорода и субстратов, которая является предварительной стадией катализа. При этом адсорбированные молекулы, особенно при наличии полярных групп, определенным образом ориентированы к поверхности. Если процесс адсорбции увеличивает скорость реакции, то возникающие поверхностные соединения должны характеризоваться повышенной окислительной способностью. Повышение окислительной способности связано с характером промежуточного взаимодействия реагирующих веществ с адсорбентом-катализатором. Основными стадиями процесса являются
1. Адсорбция кислорода с диссоциацией молекулы на атомы или радикалы.
2. Образование при адсорбции ион-радикалов - результат взаимных переходов электронов между катализатором и реагирующими веществами.
3. Возникновение при адсорбции ковалентных связей в результате перекрывания электронных орбиталей атомов катализатора и реагирущего вещества.
4. Образование координационных связей, в частности образование поверхностных β-комплексов для непредельных углеводородов.
В отсутствие адсорбента-катализатора все перечисленные процессы энергетически невыгодны и требуют затрат энергии для разрыва связей или перемещения электронов, так как энергия для осуществления указанных переходов поступает от адсорбента-катализатора и передается от внешней среды через адсорбент-катализатор.
Центрами адсорбции выступают ионные пары 
, состоящие из ионов металла (М) и кислорода (О-).
Избыточный заряд на металле и кислороде, который образуется из-за пространственного удаления друг от друга катионов, входящих в структуру центров адсорбции, делает возможным образование одновременно донорно-акцепторной и дативной связей, благодаря которым возрастает симбатно как адсорбционная способность адсорбента-катализатора по взвешенным веществам, так и каталитическая способность по окислению органических соединений.
Обеззараживающая способность адсорбента-катализатора обусловлена за счет образования активированных форм кислорода О2-, О- и О2 2- на поверхности активных центров адсорбента-катализатора при сорбции кислорода в период водовоздушной активации. Образующиеся супероксид-ионы взаимодействуют с водой с образованием Н2О2 и ион-радикалов состава HO2 •, НО•. Указанные ион-радикалы обладают существенно большей скоростью диффузии внутрь клеток микроорганизмов через клеточные мембраны и активностью в реакциях взаимодействия с энзимами внутри клеток по сравнению с молекулярным кислородом и хлором.
Определяющую роль в механизме и кинетике протекающих реакций играет химическое строение молекулы адсорбента-катализатора: тип лиганда и заместителей, природа центрального иона в молекуле.
Используя различные по своей природе лиганды и ионы металлов переменной валентности, можно изменить каталитическую активность адсорбента-катализатора, энергию активации и направление химических реакций в довольно широких пределах и создавать как селективные, так и полифункциональные катализаторы.
Шпинели отличаются от других оксидов легкостью перестройки структуры, наличием в ней дефектов и особым механизмом электронного обмена - "перескока" электронов между соседними ионами. Электронный обмен между ионами металлов по механизму "перескока" позволяет передать заряд адсорбированной молекуле кислорода, превратить ее в активный ион-радикал, что и обуславливает повышенную активность шпинелей в окислительных реакциях.
Введение модифицирующих добавок позволяет сформировать определенную поверхность адсорбента-катализатора по дзета-потенциалу, что обуславливает высокую эффективность адсорбента-катализатора по задержанию взвешенных веществ.
Пример 1
Адсорбент-катализатор следующего состава (массовая доля, %):
| активный компонент | 15-50% |
| модифицирующая добавка | 1-2% |
| пластификатор | 1-2% |
| минеральный носитель | остальное |
получают в лабораторных условиях.
Минеральный носитель в количестве 770 г, активные компоненты 200 г, модифицирующая добавка 15 г, пластификатор 15 г загружают в планетарную мельницу, где вся масса перемешивается и размалывается в течение 3 ч до дисперсного состава не выше 500 Å.
Однородную смесь вышеуказанных компонентов загружают в смеситель, куда добавляют воды в количестве 37-40 массовых долей (в %), тщательно перемешивают в течение 30 минут до получения тестообразной массы. Приготовленную массу формируют экструзией в виде гранул размером 5-7 мм.
После 24-36 ч провяливания на воздухе адсорбент-катализатор прокаливают при температуре 500-530°С в течение 4 часов при подъеме температуры 120-130°С в течение часа. После прокаливания адсорбент-катализатор подвергают обжигу при температуре 1100°С в течение 1 ч.
Все полученные таким образом адсорбенты-катализаторы испытывали на лабораторной фильтровальной установке по очистке бытовых, промышленных, дождевых сточных вод, природных и оборотных вод.
Пример 2
Опытные исследования по определению каталитической активности, задерживающей способности и обеззараживающего эффекта предлагаемого адсорбента-катализатора для выбора оптимального состава в процессе очистки природных вод, осуществляются на лабораторной установке, моделирующей работу фильтра с зернистой загрузкой.
Процесс очистки природных вод проводится с постхлорированием с дозой хлора 0,05-0,1 мг/дм3 для предотвращения вторичного развития микрофлоры в распределительной системе.
Стеклянную колонку d=30 мм и высотой 550 мм заполняют адсорбентом-катализатором h=400 мм с крупностью зерен 0,8-1,5 мм. Над слоем загрузки имеется свободный объем, предназначенный для расширения слоя при водовоздушной промывке. Скорость подачи воды на фильтровальную установку составляет 5 м/ч.
Лабораторный фильтр с подачей очищаемой воды сверху вниз оборудован системой равномерного распределения исходной воды через полиэтиленовую сетку. Регенерация осуществлялась промывкой загрузки с подачей водовоздушной смеси в течение 10-15 мин снизу установки.
Сравнительные данные по определению каталитической активности (по ХПК, железу, сульфатам, жесткости), обеззараживающей эффективности (по коли-индексу) образцов адсорбентов-катализаторов при различных соотношениях активных компонентов в процессе очистки природных вод представлены в таблице 1.
В таблице 2 представлены данные по сравнительной активности предлагаемого адсорбента-катализатора и прототипа.
Как видно из приведенных данных таблицы 2, адсорбент-катализатор обладает высокой каталитической активностью, необходимой для очистки природной воды до питьевого качества и позволяющей использовать адсорбент-катализатор на стадии осветления в технологической схеме водоподготовки природной воды для котлов среднего и высокого давления предприятий ТЭЦ с целью замены традиционно используемых малоэффективных фильтрующих материалов и снижения нагрузки на ионообменные смолы.
Пример 3
Очистка промышленных сточных вод осуществлена на фильтровальных станциях очистных сооружений АО Ангарского нефтехимического комбината, ОАО Ачинского НПЗ; очистка ливневых вод с целью дальнейшего использования их в производственном цикле осуществлена на станции по переработке ливневых и условно-чистых стоков ОАО "КАМАЗ" с применением оптимального образца адсорбента-катализатора, при следующем соотношении компонентов (массовая доля, %):
| активный компонент | 25% |
| модифицирующая добавка | 2% |
| пластификатор | 2% |
| минеральный носитель | 71% |
В период пилотных испытаний проведены эксперименты по проверке эффективности и стабильности адсорбента-катализатора и по уточнению оптимального времени фильтроцикла в течение нескольких фильтроциклов на реальных промышленных сточных водах (табл. 3).
Как видно из приведенных данных, адсорбент-катализатор обладает высокой механической прочностью при высокой эффективности. Благодаря высокой каталитической, сорбционной и обеззараживающей способности адсорбент-катализатор является универсальным фильтрующим материалом.
Применение адсорбента-катализатора позволяет решить проблему очистки и обеззараживания водных сред различного происхождения.
| Таблица 1 Сравнительные данные по определению каталитической активности и обеззараживающей эффективности образцов адсорбентов-катализаторов при различных соотношениях компонентов | ||||||||||||
| № обр. | Состав адсорбента-катализатора, массовая доля,% | Степень очистки | ||||||||||
| Активный компонент | Модифицирующая добавка | Пластификатор | Носитель | ХПК, % | Сульфаты, % | Fe, % | Жесткость, % | E.coli, остаточная, кл/дм3 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||
| 1 | 15 Ag2O Al(ОН)3 Fe3O4 ZnMn2O4 MgFeO4 | 1 | Поливинилпиридин | 1 | Кремневольфрамовая кислота | 83 | глинозем | 69,0 | 50,0 | 70,2 | 40,3 | 6 |
| 2 | 1 | 2 | 82 | 69,3 | 50,3 | 70,7 | 40,6 | 5 | ||||
| 3 | 2 | 1 | 82 | 69,6 | 50,7 | 71,2 | 40,9 | 5 | ||||
| 4 | 2 | 2 | 81 | 69,9 | 51,0 | 71,8 | 41,0 | 4 | ||||
| 5 | 20 Ag2O Fe(ОН)3 Cu(OH)2 Fe3O4 ZnMg2O4 MgMn2O4 | 1 | Сапропелит | 1 | Кремнемолибденовая кислота | 78 | глина | 72,4 | 54,2 | 75,0 | 43,4 | 4 |
| 6 | 1 | 2 | 77 | 73,0 | 54,5 | 75,2 | 44,1 | 3 | ||||
| 7 | 2 | 1 | 77 | 73,5 | 54,9 | 75,8 | 44,9 | 1 | ||||
| 8 | 2 | 2 | 76 | 74,0 | 55,0 | 76,0 | 45,4 | 1 | ||||
| 9 | 25 Ag2O CuO Fe3O4 Zn(OH)2 Cu(OH)2 CuFe2O4 | 1 | Молибден-ванадиевая кислота | 1 | Кремневольфрамовая кислота | 73 | глина | 79,9 | 57,8 | 80,4 | 46,7 | ОТС. |
| 10 | 1 | 2 | 72 | 80,8 | 58,2 | 81,6 | 48,2 | ОТС. | ||||
| 11 | 2 | 1 | 72 | 81,2 | 59,6 | 82,5 | 49,6 | ОТС. | ||||
| 12 | 2 | 2 | 71 | 83,0 | 60,8 | 83,9 | 50,1 | ОТС. |
| Продолжение таблицы 1 | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||
| 13 | 30 Ag2O Al(ОН)3 Fe3O4 ZnMn2O4 MgFeO4 | 1 | Хинолин | 1 | Кремнемолибденовая кислота | 68 | Глина | 71,0 | 56,0 | 76,0 | 44,3 | ОТС. |
| 14 | 1 | 2 | 67 | 71,4 | 56,2 | 76,2 | 44,5 | ОТС. | ||||
| 15 | 2 | 1 | 67 | 72,6 | 56,6 | 76,8 | 44,9 | ОТС. | ||||
| 16 | 2 | 2 | 66 | 73,0 | 56,9 | 77,0 | 45,0 | ОТС. | ||||
| 17 | 35 Ag2O Zn(OH)2 Fe3O4 CuMn2O4 Mg Mn2O4 | 1 | Нефтяной кокс | 1 | Кремневольфрамовая кислота | 63 | Глинозем | 70,0 | 54,1 | 72,3 | 42,0 | 1 |
| 18 | 1 | 2 | 62 | 70,6 | 54,3 | 72,5 | 42,7 | 1 | ||||
| 19 | 2 | 1 | 62 | 70,8 | 54,6 | 72,9 | 42,9 | 2 | ||||
| 20 | 2 | 2 | 61 | 71,0 | 54,8 | 73,0 | 43,2 | 2 | ||||
| 21 | 40 Ag2O Cu(OH)2 Fe(OH)2 Mg Mn2O4 ZnMn2O4 | 1 | Поливинилпиридин | 1 | Кремнемолибденовая кислота | 58 | Кремнезем | 69,0 | 52,3 | 71,0 | 41,0 | 3 |
| 22 | 1 | 2 | 57 | 69,2 | 52,4 | 71,2 | 41,5 | 3 | ||||
| 23 | 2 | 1 | 57 | 69,8 | 52,5 | 71,8 | 41,9 | 3 | ||||
| 24 | 2 | 2 | 56 | 69,9 | 52,9 | 72,0 | 42,5 | 4 | ||||
| 25 | 45 Ag2O Al2О3 Zn(OH)2 Fe3O4 CuFe2O4 MgMn2O4 | 1 | Молибден-ванадиевая кислота | 1 | Кремневольфрамовая кислота | 53 | Глина | 68,3 | 50,1 | 70,0 | 39,0 | 4 |
| 26 | 1 | 2 | 52 | 68,6 | 50,4 | 70,3 | 39,3 | 5 | ||||
| 27 | 2 | 1 | 52 | 68,8 | 50,7 | 70,6 | 39,6 | 5 | ||||
| 28 | 2 | 2 | 51 | 68,9 | 51,0 | 70,8 | 40,2 | 5 |
| Продолжение табл. 1 | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||
| 29 | 50 Ag2O CuO Zn(OH)2 Al(ОН)3 MgMn2O4 CuFe2О4 | 1 | Сапропелит | 1 | Кремнемолибденовая кислота | 48 | Кремнезем | 66,6 | 49,5 | 68,0 | 34,9 | 7 |
| 30 | 1 | 2 | 47 | 66,9 | 49,6 | 68,4 | 35,6 | 6 | ||||
| 31 | 2 | 1 | 47 | 67,3 | 49,9 | 68,8 | 36,0 | 6 | ||||
| 32 | 2 | 2 | 46 |
| Таблица 2 Сравнительные данные по активности предлагаемого адсорбента-катализатора и прототипа | |||||||||||
| Тип загрузки | Время фильтрации, час | Схпк, ВХ/ВЫХ, мг/дм3 | Степень окисления, % | С Fe общ, вх/вых мкг/дм3 | Степень очистки, % | С жестк. вх/вых, мг/дм3 | Степень очистки, % | C SO4, вх/вых, мг/дм3 | Степень очистки, % | С E.coli, вх/вых, особ/дм3 | Степень обеззараживания, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Предлагаемый адсорбент-катализатор (образец 12, таб.1) состава: активный компонент 25%, пластификатор - 2%, модифицирующая добавка - 2%, глина - 71% | 10 мин | 35,2/5,5 | 84,3 | 1,40/0,225 | 83,9 | 1,42/0,71 | 50,3 | 12,5/4,83 | 61,4 | 105/105 | 100 |
| 4 | 34,8/5,6 | 83,8 | 1,35/0,225 | 83,3 | 1,38/0,69 | 50,0 | 13,6/5,27 | 61,2 | 9,8·104/9,8·104 | 100 | |
| 8 | 35,0/6,3 | 82,0 | 1,39/0,229 | 83,5 | 1,1/0,55 | 49,8 | 12,8/4,99 | 61,0 | 9,9·104/9,9·104 | 100 | |
| 12 | 32,9/5,9 | 81,9 | 1,25/0,235 | 81,2 | 1,23/0,62 | 49,6 | 11,3/4,49 | 60,2 | 9,8·104/9,8·104 | 100 | |
| 16 | 33,6/6,1 | 81,6 | 1,38/0,240 | 82,9 | 1,39/0,72 | 48,0 | 11,9/4,8 | 59,6 | 9,6·104/9,6·104 | 100 | |
| 20 | 34,7/6,9 | 80,0 | 1,39/0,246 | 82,3 | 1,4/0,74 | 46,8 | 12,6/5,2 | 58,7 | 8,9·104/8,9·104 | 100 | |
| 24 | 36,7/7,4 | 79,8 | 1,45/0,258 | 82,2 | 1,12/0,6 | 46,2 | 10,6/4,4 | 58,4 | 9,9·104/9,9·104 | 100 | |
| 28 | 32,9/7,04 | 78,6 | 1,29/0,260 | 79,8 | 1,22/0,66 | 45,9 | 13,4/5,62 | 58,0 | 9,2·104/9,2·104 | 100 | |
| 32 | 36,0/7,84 | 78,2 | 1,44/0,273 | 81,0 | 1,19/0,65 | 45,7 | 11,2/4,77 | 57,4 | 9,6·104/9,6·104 | 100 | |
| 36 | 31,9/7,04 | 77,9 | 1,33/0,282 | 78,7 | 1,36/0,74 | 45,3 | 10,9/4,68 | 57,0 | 9,3·104/9,3·104 | 100 | |
| 40 | 33,5/7,43 | 77,8 | 1,36/0,293 | 78,4 | 1,01/0,55 | 45,1 | 12,7/5,51 | 56,6 | 9,9·104/9,9·104 | 100 | |
| 44 | 32,4/7,29 | 77,5 | 1,27/0,299 | 76,4 | 1,24/0,68 | 44,9 | 12,8/5,61 | 56,2 | 9,1·104/9,1·104 | 100 | |
| 48 | 30,9/7,45 | 77,0 | 1,3/0,300 | 76,9 | 1,2/0,66 | 44,7 | 11,9/5,47 | 54,0 | 9,6·104/9,6·104 | 100 | |
| 52 | 34,9/9,31 | 73,3 | 1,32/0,330 | 75,0 | 1,26/0,74 | 41,6 | 10,7/5,2 | 51,4 | 9,6·104/9,9·104 | 99,96 | |
| Адсорбент-катализатор (прототип) состава: пиритный огарок - 20% нефтяной кокс - 1,5% бура - 1,5% стекло - 1,5% глина - 75,5% | 10 мин | 35,2/17,24 | 51,0 | 1,4/0,79 | 42,9 | 1,42/0,86 | 39,0 | 12,5/8,55 | 31,6 | 105/1,94·104 | 80,6 |
| 4 | 34,8/17,3 | 50,3 | 1,35/0,77 | 42,9 | 1,38/0,84 | 39,0 | 13,6/9,32 | 31,5 | 9,8·104/1,92·104 | 80,4 | |
| 8 | 35,0/17,46 | 50,1 | 1,39/0,79 | 42,6 | 1,1/0,67 | 38,6 | 12,8/8,8 | 31,2 | 9,9·104/1,98·104 | 80,0 | |
| 12 | 32,9/16,2 | 49,8 | 1,25/0,72 | 42,5 | 1,23/0,75 | 38,4 | 11,3/7,97 | 31,0 | 9,8·104/2,02·104 | 79,4 | |
| 16 | 33,6/17,0 | 49,4 | 1,38/0,8 | 42,0 | 1,39/0,86 | 38,0 | 11,9/8,27 | 30,5 | 9,6·104/2,016·104 | 79,0 | |
| 20 | 34,7/17,69 | 49,0 | 1,19/0,68 | 42,1 | 1,4/0,87 | 37,3 | 12,6/8,82 | 30,0 | 8,9·104/1,913·104 | 78,5 | |
| 24 | 36,7/18,75 | 48,9 | 1,45/0,84 | 41,8 | 1,12/0,7 | 37,0 | 10,6/7,44 | 29,8 | 9,9·104/2,158·104 | 78,2 | |
| 28 | 32,9/16,97 | 48,4 | 1,29/0,75 | 41,6 | 1,22/0,76 | 36,9 | 13,4/9,43 | 29,6 | 9,2·104/2,042·104 | 77,8 | |
| 32 | 36,0/18,71 | 48,0 | 1,44/0,85 | 41,2 | 1,19/0,75 | 36,4 | 11,2/7,93 | 29,2 | 9,6·104/2,179·104 | 77,3 | |
| 36 | 31,9/16,58 | 48,0 | 1,03/0,6 | 41,0 | 1,36/0,87 | 36,0 | 10,9/7,78 | 28,6 | 9,3·104/2,139·104 | 77,0 | |
| 40 | 33,5/17,6 | 47,9 | 1,36/0,81 | 40,7 | 1,01/0,65 | 35,3 | 12,7/9,14 | 28,0 | 9,9·104/2,356·104 | 76,2 | |
| 44 | 32,4/17,01 | 47,5 | 1,27/0,76 | 40,0 | 1,24/0,81 | 35,0 | 12,8/9,24 | 27,8 | 9,1·104/,311·104 | 74,6 | |
| 48 | 30,9/16,68 | 46,0 | 1,0/0,61 | 38,9 | 1,2/0,80 | 33,0 | 11,9/8,68 | 27,0 | 9,6·104/2,601·104 | 72,9 | |
| 52 | 34,9/19,8 | 43,2 | 1,32/0,89 | 32,0 | 1,26/0,87 | 30,2 | 10,7/8,13 | 24,0 | 9,6·104/2,86·104 | 70,2 |
| Таблица 3 Сравнительные данные по активности предлагаемого адсорбента-катализатора в течение нескольких фильтроциклов | ||||||||||||
| Загрузка | Фильтроцикл | Время фильтрации, час | Схпк, ВХ/ВЫХ, мг/дм3 | Степень окисления, % | С Fe общ, вх/вых мкг/дм3 | Степень очистки, % | С взвешенных веществ, вх/вых, мг/дм3 | Степень очистки, % | C SO4, вх/вых, мг/дм3 | Степень очистки, % | С E.coli, вх/вых, особ/дм3 | Степень обеззараживания, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| Адсорбент-катализатор (образец 12, таб.1) состава: активный компонент - 25%, пластификатор - 2%, модифицирующая добавка - 2%, глина - 71% | 1 | 10 мин | 35,2/5,5 | 84,3 | 1,4/0,53 | 62,0 | 45,3/0,045 | 99,9 | 12,5/4,83 | 61,4 | 105/760 | 99,22 |
| 4 | 34,8/5,6 | 83,8 | 1,35/0,51 | 61,9 | 44,2/0,044 | 99,9 | 13,6/5,27 | 61,2 | 9,8·104/765 | 99,21 | ||
| 8 | 35,0/6,3 | 82,0 | 1,39/0,53 | 61,6 | 36,9/0,055 | 99,85 | 12,8/4,99 | 61,0 | 9,9·104/772 | 99,22 | ||
| 12 | 32,9/5,9 | 81,9 | 1,25/0,48 | 61,1 | 48,7/0,083 | 99,83 | 11,3/4,49 | 60,2 | 9,8·104/775 | 99,20 | ||
| 16 | 33,6/6,1 | 81,6 | 1,38/0,55 | 59,8 | 50,0/0,1 | 99,8 | 11,9/4,8 | 59,6 | 9,6·104/776 | 99,19 | ||
| 20 | 34,7/6,9 | 80,0 | 1,19/0,48 | 59,5 | 35,2/0,077 | 99,78 | 12,6/5,2 | 58,7 | 8,9·104/778 | 99,18 | ||
| 24 | 36,7/7,4 | 79,8 | 1,45/0,59 | 59,1 | 37,8/0,095 | 99,75 | 10,6/4,4 | 58,4 | 9,6·104/779 | 99,18 | ||
| 28 | 32,9/7,2 | 78,0 | 1,29/0,53 | 58,7 | 40,3/0,109 | 99,73 | 13,4/5,62 | 58,0 | 9,2·104/783 | 99,14 | ||
| 32 | 36,0/8,2 | 77,2 | 1,44/0,59 | 58,6 | 42,7/0,124 | 99,71 | 11,2/4,77 | 57,4 | 9,6·104/789 | 99,17 | ||
| 36 | 31,9/7,3 | 76,9 | 1,03/0,42 | 58,4 | 48,3/0,145 | 99,7 | 10,9/4,68 | 57,0 | 9,3·104/793 | 99,15 | ||
| 40 | 33,5/8,04 | 76,0 | 1,36/0,56 | 58,3 | 44,2/0,133 | 99,7 | 12,7/5,51 | 56,6 | 9,4·104/796 | 99,15 | ||
| 44 | 32,4/7,9 | 75,5 | 1,27/0,53 | 58,2 | 45,6/0,137 | 99,7 | 12,8/5,61 | 56,2 | 9,1·104/799 | 99,12 | ||
| 48 | 30,9/7,7 | 75,0 | 1,0/0,41 | 58.1 | 41,0/0,131 | 99,68 | 11,9/5,47 | 54,0 | 9,6·104/800 | 99,16 | ||
| 52 | 34,9/9,31 | 73,3 | 1,32/0,58 | 54,0 | 46,2/0,231 | 99,5 | 10,7/5,2 | 51,4 | 9,6·104/820 | 99,14 | ||
| 2 | 10 мин | 36,1/5,45 | 84,9 | 1,34/0,51 | 61,9 | 40,1/0,036 | 99,91 | 11,8/4,59 | 61,1 | 9,2·104/755 | 99,17 | |
| 4 | 35,1/5,58 | 84,1 | 1,28/0,49 | 61,7 | 31,3/0,041 | 99,87 | 12,9/5,03 | 61,0 | 9,1·104/760 | 99,16 | ||
| 8 | 30,8/5,08 | 83,5 | 1,44/0,56 | 61,1 | 44,2/0,071 | 99,84 | 12,1/4,74 | 60,8 | 8,7·104/764 | 99,12 | ||
| 12 | 32,6/5,8 | 82,2 | 1,31/0,51 | 61,0 | 49,8/0,099 | 99,8 | 10,6/4,23 | 60,1 | 9,3·104/769 | 99,17 | ||
| 16 | 34,2/6,36 | 81,4 | 1,19/0,48 | 59,7 | 36,5/0,073 | 99,8 | 10,9/4,39 | 59,7 | 8,6·104/772 | 99,10 | ||
| 20 | 33,9/6,75 | 80,1 | 1,06/0,43 | 59,4 | 39,1/0,086 | 99,78 | 11,5/4,77 | 58,5 | 9,1·104/780 | 99,14 | ||
| 24 | 36,5/7,6 | 79,2 | 1,22/0,5 | 59,0 | 33,4/0,08 | 99,76 | 13,1/5,5 | 58,0 | 8,9·104/785 | 99,11 | ||
| 28 | 36,2/7,9 | 78,1 | 1,3/0,54 | 58,5 | 38,2/0,096 | 99,75 | 12,6/5,32 | 57,8 | 9,2·104/786 | 99,11 | ||
| 32 | 34,9/8,03 | 77,0 | 1,41/0,59 | 58,2 | 41,9/0,117 | 99,72 | 11,1/4,74 | 57,3 | 9,3·104/790 | 99,13 | ||
| 36 | 33,2/7,9 | 76,2 | 1,36/0,57 | 58,1 | 37,9/0,114 | 99,7 | 10,2/4,39 | 56,9 | 8,6·104/792 | 99,07 | ||
| 40 | 31,8/7,8 | 75,5 | 1,25/0,53 | 57,6 | 46,5/0,139 | 99,7 | 13,8/5,99 | 56,6 | 8,9·104/794 | 99,10 | ||
| 44 | 32,6/8,4 | 74,2 | 1,01/0,43 | 57,4 | 48,0/0,158 | 99,67 | 13,1/5,76 | 56,0 | 9,1·104/796 | 99,12 | ||
| 48 | 35,8/9,38 | 73,8 | 1,16/0,5 | 56,9 | 50,1/0,195 | 99,61 | 10,4/4,83 | 53,6 | 9,1·104/799 | 99,12 | ||
| 52 | 34,1/9,2 | 72,9 | 1,26/0,58 | 53,9 | 42,4/0,22 | 99,48 | 11,9/5,85 | 50,8 | 8,5·104/805 | 99,05 | ||
| Продолжение табл. 3 | ||||||||||||
| 3 | 10 мин | 32,6/5,22 | 84,0 | 1,42/0,54 | 61,9 | 34,8/0,035 | 99,9 | 11,5/4,46 | 61,2 | 9,6·104/763 | 99,2 | |
| 4 | 34,1/5,59 | 83,6 | 1,36/0,52 | 61,7 | 39,1/0,047 | 99,88 | 12,9/5,03 | 61,0 | 8,9·104/764 | 99,14 | ||
| 8 | 35,9/6,07 | 83,1 | 1,15/0,45 | 61,0 | 48,9/0,063 | 99,87 | 12,2/4,81 | 60,6 | 8,2·104/769 | 99,06 | ||
| 12 | 34,8/6,19 | 82,2 | 1,29/0,52 | 59,7 | 40,2/0,06 | 99,85 | 11,0/4,38 | 60,2 | 7,9·104/775 | 99,05 | ||
| 16 | 31,5/5,92 | 81,2 | 1,08/0,44 | 59,3 | 37,4/0,071 | 99,81 | 13,3/5,33 | 59,9 | 8,8·104/776 | 99.11 | ||
| 20 | 32,1/6,42 | 80,0 | 1,24/0,507 | 59,1 | 31,1/0,068 | 99,78 | 14,1/5,84 | 58,6 | 8,2·104/779 | 99,05 | ||
| 24 | 33,4/7,25 | 78,3 | 1,3/0,54 | 58,5 | 42,5/0,106 | 99,75 | 13,9/5,81 | 58,2 | 9,1·104/782 | 99,14 | ||
| 28 | 34,9/7,85 | 77,5 | 1,45/0,604 | 58,3 | 48,0/0,129 | 99,73 | 13,5/5,71 | 57,7 | 8,4·104/790 | 99,05 | ||
| 32 | 35,7/8,25 | 76,9 | 1,41/0,59 | 58,0 | 50,2/0,145 | 99,71 | 12,4/5,32 | 57,1 | 8,8·104/794 | 99,09 | ||
| 36 | 36,2/8,69 | 76,0 | 1,37/0,58 | 57,8 | 46,3/0,148 | 99,68 | 12,0/5,18 | 56,8 | 8,4·104/799 | 99,04 | ||
| 40 | 33,9/8,37 | 75,3 | 1,19/0,506 | 57,5 | 41,0/0,139 | 99,66 | 11,6/5,05 | 56,5 | 8,1·104/801 | 99,01 | ||
| 44 | 31,6/8,18 | 74,1 | 1,02/0,44 | 56,9 | 38,1/0,133 | 99,65 | 11,2/4,94 | 55,9 | 8,2·104/803 | 99,02 | ||
| 48 | 30,8/8,19 | 73,4 | 1,23/0,54 | 56,1 | 33,9/0,146 | 99,57 | 10,7/4,92 | 54,0 | 8,6·104/807 | 99,06 | ||
| 52 | 32,7/8,99 | 72,5 | 1,25/0,575 | 54,0 | 35,5/0,195 | 99,45 | 10,6/5,18 | 51,1 | 8,9·104/820 | 99,07 |
1. Способ очистки и обеззараживания водных сред фильтрованием через адсорбент-катализатор, содержащий активный компонент - соединения металлов на носителе, отличающийся тем, что активный компонент содержит оксиды и гидроксиды металлов и шпинели металлов переменной валентности, дополнительно адсорбент-катализатор содержит органические основания и/или гетерополикислоты в качестве модифицирующей добавки, кремнийорганические соединения в качестве пластификатора, а в качестве носителя он содержит глину, глинозем и кремнезем, при этом адсорбент-катализатор содержит упомянутые компоненты при следующем соотношении, мас.%:
| Активный компонент в виде оксидов, гидроксидов и шпинелей | 15-50 |
| Органическое основание и/или гетерополикислоты | 1-2 |
| Кремнийорганическое соединение | 1-2 |
| Минеральный носитель | Остальное |
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что активный компонент содержит до 80% шпинелей металлов переменной валентности.
