Способ получения сорбента
Владельцы патента RU 2333791:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (ВГЛТА) (RU)
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способу получения сорбента для очистки сточных вод от органических соединений. Изобретение решает задачу повышения эффективности и экономичности сорбента для очистки сточных вод. Сорбент для аэротенков биохимической установки получают из монтмориллонитовой глины с содержанием монтмориллонита 60-70%, которую активируют 80% раствором ортофосфорной кислоты при температуре 80-90°С в течение четырех часов, при массовом отношении глины к ортофосфорной кислоте, равном 1:3. 3 табл.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способу комбинированной очистки сточных вод от органических соединений. Способ применим на предприятиях металлургической промышленности с цехами биохимической очистки сточных вод.
Известен способ биосорбционной очистки сточных вод коксохимического производства (Т.В.Валеева, В.В.Бурков. Биосорбционная очистка сточных вод коксохимического производства от фенолов. Кокс и химия. 1999, №3, стр.45-47), согласно которому для очистки сточных вод на биохимической установке в аэротенки добавляется активированный уголь в количестве от 0,1 до 10 г/л. Данный метод очистки на 30-70% эффективнее обычного биохимического метода. Однако активированные угли достаточно дорогой и труднодоступный сорбент.
Изобретение решает задачу повышения эффективности и экономичности сорбента для очистки сточных вод. Это достигается тем, что в способе комбинированной очистки сточных вод в аэротенках биохимической установки с добавлением адсорбционного материала согласно изобретению в качестве адсорбционной добавки используют монтмориллонитовую глину с содержанием монтмориллонита 60-70%, активированную 80% раствором ортофосфорной кислоты, при температуре 80-90°С, в течении четырех часов, при соотношении по массе сорбент : ортофосфорная кислота = 1:3.
Для определения оптимальных условий активации (указанных выше) монтмориллонитовой глины, проводились следующие исследования.
Опыт 1.
Определение оптимального времени обработки кислотой проводилось путем оценки адсорбционных свойств активированного монтмориллонита. Для чего определяли равновесную статическую активность по парам воды и бензола. Полученные данные представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||
| Равновесная статическая активность по парам воды и по парам бензола, г/100 г адсорбента | ||||||
| Адсорбат | Исходный материал | Время обработки | ||||
| 0,5 часов | 1 час | 2 часа | 4 часа | 6 часов | ||
| Н2О | 12,9 | 15,22 | 21,35 | 23,08 | 22,22 | 19,35 |
| С6Н6 | 10,75 | 11,83 | 18,68 | 22,58 | 26,09 | 24,47 |
Увеличение адсорбционной емкости наблюдается при обработке в интервале 0-4 часа, затем происходит стабилизация свойства, т.е. после 4 часов происходит незначительное уменьшение значения емкости по воде и бензолу адсорбента активированного фосфорной кислотой. Таким образом, время обработки, равное 4 часам, является оптимальным для получения наиболее эффективного сорбента.
Опыт 2.
Все адсорбционно-структурные характеристики активированных сорбентов зависят от исходного минерального состава природных глин. Для определения наиболее подходящего состава использовали глины месторождения Липецкой области с содержанием монтмориллонита 60-70%, 45-50% и 1-10%.
В качестве критериев оценки использовали показатели удельной поверхности, пористости и емкость монослоя. Результаты проведенных исследований представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Минералы с содержанием монтмориллонита | Пористость, % | Удельная поверхность, м2/кг | Емкость монослоя, моль/г |
| 60-70% | 45 | 135,0 | 1,75 |
| 45-50% | 44 | 102,7 | 1,33 |
| 1-10% | 42 | 80,0 | 1,05 |
По данным таблицы 2 наилучшими показателями по всем критериям оценки обладает глина с содержанием монтмориллонита 60-70%.
Опыт 3.
Изменение температуры.
Для получения наилучшего результата очистки сточных вод достаточное количество добавляемой адсорбционной добавки составляет 0,8% от объема очищаемой воды.
Так как ортофосфорная кислота кроме активатора используется для питания микроорганизмов, ее количество должно быть пропорционально рассчитано таким образом, чтобы массовая концентрация фосфора (в пересчете на Р2О5) в воде составляла не менее 10 мг/дм3.
В процессе комбинированной очистки после аэротенка вода направляется в отстойники, на данной стадии уносимая часть адсорбционной добавки вместе с активным илом возвращается илоотделителями на первоначальную ступень очистки, где принимает участие в адсорбции смоляных и масляных эмульсий. Кислотно-активированная монтмориллонитовая пульпа не требует дополнительной регенерации, так как на ее поверхности развиваются микроорганизмы, способные разрушать сорбированные органические соединения. При промывке и опорожнении аэротенков сорбционная добавка удаляется вместе с отмершим илом и вывозится на илоотвалы, что способствует снижению деградации почвы и уменьшению ее загрязнения токсичными соединениями.
При использовании данного метода очистки сточных вод наблюдается быстрая адаптация к специфическим загрязнениям, высокие удельные нагрузки, минимальный прирост биомассы, снижение расхода воздуха на аэрацию, повышается устойчивость к залповым сбросам. Также появляется возможность глубокого окисления малых концентраций трудноокисляемых загрязнений благодаря их предварительному концентрированию в процессе сорбции.
В результате степень очистки увеличивается в два раза по сравнению с биохимической очисткой воды без добавления сорбента. Добавление активированного монтмориллонита снижает цветность и запах сточной воды, повышает коагуляционную и осаждающую способность активного ила.
Мутность сточной воды в процессе очистки определялась по оптической плотности. Результаты сведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |||||
| Оптическая плотность | 0,54 | 0,49 | 0,45 | 0,28 | 0,53 |
| Количество добавляемого адсорбента | Биохимочистка без добавления сорбента | 0,2% | 0,4% | 0,8% | 1,2% |
Добавление больше 0,8% кислотообработанного сорбента снижает степень очистки сточных вод, так как избыток фосфорной кислоты губительно влияет на жизнедеятельность микроорганизмов.
Способ получения сорбента для аэротенков биохимической установки, отличающийся тем, что монтмориллонитовую глину с содержанием монтмориллонита 60-70% активируют 80%-ным раствором ортофосфорной кислоты при температуре 80-90°С в течении 4 ч при соотношении по массе сорбент: ортофосфорная кислота 1:3.
