Способ получения сорбента на минеральной основе
Владельцы патента RU 2311955:
Государственное учреждение Волгоградский научно-исследовательский технологический институт мясо-молочного скотоводства и переработки продукции животноводства Россельхозакадемии (ГУ ВНИТИ ММС и ППЖ Россельхозакадемии) (RU)
Изобретение относится к технологии получения сорбентов на минеральной основе, которые могут применяться для очистки водных растворов от тяжелых металлов. Предложен способ получения сорбента на основе - кремнисто-цеолитовой руде Волгоградского месторождения, которую измельчают и подвергают сушке при температуре 120-130°С в течение 3,0-3,5 часа. Способ позволяет повысить эффективность сорбента.
Изобретение относится к технологии получения сорбентов, конкретно к способам получения сорбентов, которые могут применяться для очистки водных растворов от тяжелых металлов. Сорбционная очистка и доочистка является одним из эффективных способов удаления минеральных и органических загрязнений из водных растворов, что является важной задачей экологической безопасности страны.
Для этого используют органические и минеральные сорбенты. Описан способ получения органического сорбента из древесных опилок, которые обрабатывают химреактивом - производным тетрагидроиндола [1]. Способ отличается сложностью технологии. Известны способы получения синтетических сорбентов на минеральной основе, например на основе кремнезема. Они отличаются высокой стоимостью.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения сорбента на минеральной основе, предусматривающий измельчение и сушку при температуре 100-105°С природных алюмосиликатных пород, например цеолитсодержащих пород общей формулы
М2/n·Al2О3·xSiO2·yH2O
где М - щелочной и щелочно-земельный металл,
n - степень окисления, x и y - число молекул диоксида кремния и воды [2]. При термообработке вода частично удаляется из микропор. Материал приобретает способность адсорбировать внутрь структуры различные вещества, в водной среде цеолиты обменивают свои катионы на другие катионы раствора.
В качестве минеральных компонентов цеолиты содержат в основном клиноптилолит, гейландит, морденит, а содержание собственно цеолитов колеблется от 5-40 до 70%.
При сушке до 100-105°С измельченных цеолитовых пород получают материалы, способные сорбировать ионы тяжелых металлов и органические загрязнители. Измельченные (порошкообразные) цеолитовые руды месторождений Татарстана по нашим данным обладают сорбционной емкостью по тяжелым металлам от 0,26 до 6 мг/г.
Недостатки известного способа:
- относительно низкая сорбционная емкость (эффективность сорбента);
- значительные затраты при транспортировке.
Цель изобретения - повышение эффективности сорбента и снижение затрат.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе используют местное сырье - цеолитсодержащую руду Волгоградского месторождения, которую подвергают измельчению и сушке при температуре 120-130°С в течение 3,0-3,5 часов.
При этом происходит удаление воды и активация материала, что позволяет повысить эффективность сорбционного процесса.
Цеолитсодержащая руда в виде кремнисто-цеолитовой породы имеет следующий состав, %.
Минеральный состав:
| цеолит(клиноптилолит) | - 17-24 |
| опал + кристобалит + тридемит | - 46-52 |
| кварц и кварцит | - 3-28 |
| глинистые минералы | - 10-24 |
Химический состав - основные оксиды:
| SiO2 | - 68,8-81,2 |
| Al2О3 | - 4,2-7,6 |
| Na2O | - 0,2-1,4 |
| К2О | - 1,5-2,3 |
| CaO | - 5,3 |
Используют кремнисто-цеолитовую породу в порошкообразном виде с размером частиц до 0,25 мм с насыпной массой 0,7-0,8 г/см3.
Пример 1
В фарфоровой чашке 100 г измельченной кремнисто-цеолитовой руды подвергают сушке в сушильном шкафу при температуре 120-130°С в течение 3,5 часов, выход сорбента 95%. Получают продукт с насыпной массой 0,72 г/см3.
Пример 2
Испытание на сорбционную емкость. В коническую колбу загружают 0,5 г кремнистоцеолитовой руды и 20 мл водного раствора меди (II) с концентрацией 120 мг/л виде сульфата. Перемешивают, выдерживают при комнатной температуре в течение 4 часов (до прекращения сорбции по химанализу водного слоя).
Отделяют водный слой, в которм обнаруживают 4 мг/л меди. Сорбционная емкость 7,0 мг/г, степень извлечения 96,7%.
Аналогичным способом определена сорбционная емкость по кадмию (II) - 7,1 мг/г.
В исходных образцах цеолитсодержащей руды (до сушки) сорбционная емкость составляла по меди 4,7, по кадмию 3,1 мг/г.
Изменение условий сушки снижает эффективность процесса.
Таким образом, предложенный способ позволяет повысить эффективность и снизить затраты на транспортировку сорбента.
Литература
1. Авт. свид. СССР №1498551, 1987.
2. Цеолитсодержащие породы Татарстана и их применение, под. ред. А.В.Якимова и А.И.Бурова, Казань, изд. ОРЭН, 2001, 176 с.
Способ получения сорбента минерального происхождения путем измельчения и сушки алюмосиликатной породы, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатной породы используют кремнецеолитовую породу, содержащую минералы - клиноптилолит, опал, кристобалит, тридимит, кварц, кварцит, глинистые минералы, и имеющую следующий химический состав в пересчете на оксиды, мас.%: диоксид кремния - 68,8-81,2, оксид алюминия - 4,2-7,6, оксид натрия - 0,2-1,4, оксид калия - 1,5-2,3, оксид кальция - 5,3, которую измельчают и сушат при температуре 120-130°С в течение 3,0-3,5 ч.
