Адсорбент комплексного действия, способ его получения и регенерации

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и касается прежде всего адсорбента комплексного действия, пригодного для получения фильтрующего материала как для глубокой очистки сточных вод, так и для комплексной очистки отработанных минеральных масел. Адсорбент комплексного действия получен смешиванием золы теплоэлектростанций с минеральным осадком на основе оксид-гидроксида железа, выделенным на станциях обезжелезивания подземных вод, и подвергнут термической обработке в интервале температур 180-350°С в течение 3-6 часов. Адсорбент регенерируют после его использования для очистки масел путем нагревания при температуре 300-350°С в течение 4-5 часов. Изобретение позволяет получить из отходов адсорбент комплексного действия, пригодный как для очистки сточных вод, так и для комплексной очистки отработанных минеральных масел. 3 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к решению проблем охраны окружающей среды и касается прежде всего адсорбента комплексного действия, пригодного для получения фильтрующего материала как для глубокой очистки сточных вод, так и для комплексной очистки отработанных минеральных масел от загрязнителей, основанных на адсорбционных технологиях с использованием природных и синтетических адсорбентов, а также адсорбентов, полученных переработкой отходов различных отраслей промышленности. Например, известно использование сферозолы (алюмосиликатных микросфер) для получения сорбента пропиткой нефтью с последующим выжиганием, для очистки воды от нефти и нефтепродуктов (RU 2090258). Известно использование базальтового волокна для очистки воды от нефти («Промышленное строительство и инженерные сооружения», 1991 г., № 4, с.34).

Однако предложенные технические решения не эффективны для комплексной и глубокой очистки сточных и промысловых вод от нефтепродуктов и других загрязнителей, например фенолов, практически всегда присутствующих в нефтесодержащих сточных водах различного происхождения.

Предложены различные способы очистки сточных вод от фенолов, в которых сочетается в одной технологической схеме использование химических, адсорбционных и экстракционных методов. Предложен адсорбент (RU 94028265, 1996 г.), углеродный волокнистый материал, для адсорбции фенола. Десорбцию фенола предлагается осуществлять экстракцией ацетоном и этилацетатом.

Известен (RU 93017949, 1995 г.) способ очистки фенолосодержащих вод путем последовательной обработки воды в диафрагменном электролизе и затем в адсорбционном фильтре. Большинство предлагаемых способов для очистки сточных вод от фенола многостадийны, сложны в технологическом оформлении и не пригодны для комплексной очистки сточных вод от различных загрязнителей, например одновременно от фенолов и нефтепродуктов.

Вторым важнейшим моментом предлагаемого адсорбента является использование его для очистки отработанных минеральных масел.

При эксплуатации в минеральных маслах различных марок накапливаются продукты химических превращений, которые загрязняют масла и ухудшают их эксплуатационные свойства. В маслах накапливаются смолистые вещества, сажа, вода, кислые компоненты и другие примеси.

В настоящее время предложено огромное количество способов очистки масел, чаще всего для удаления какого-нибудь одного из загрязнителей.

В патенте RU 2242498, 2004 г. предлагается способ регенерации обводненного масла фильтрованием через адсорбент, содержащий базальтовое волокно, мочевину (глину). В патенте SU 1011235, 1983 г. предлагается очищать масло от взвешенных частиц фильтрованием через материал, содержащий порошок асканита, перлита и базальтовое волокно.

В патенте RU 224504 предлагается очищать масло фильтрованием через фильтр, содержащий адсорбент - песок, пропитанный серной кислотой.

Недостатком предлагаемых методов является неудовлетворительная степень очистки масел. С целью повышения эффективности очистки нефтесодержащих сточных вод или отработанных минеральных масел предлагается использовать адсорбент, содержащий в своем составе сферозолу и термически обработанный минеральный осадок, образующийся на станциях водоподготовки на стадии обезжелезивания подземных вод (отход производства). В состав минерального осадка входят оксид-гидроксиды железа (98-99%) и соединения двухвалентных металлов Са, Mg, Ba («Состав минеральных новообразований на водозаборах из подземных источников», Покровский Д.С., «Известия ВУЗов», «Строительство», 2002 г., № 3, с. 13-21).

В предлагаемом изобретении минеральные отходы измельчают, просевают через сито с размером ячеек 0,3-0,5 мм и нагревают в печах при температуре 120-350°С в течение 3-5 часов. Полученный порошок FeOOH (ОГЖ), коричневого цвета, смешивают с золой электростанций в соотношении 1:(1-2) и используют для изготовления фильтрующего материала, в котором дополнительно используется волокнистый материал: полипропиленовое и/или базальтовое волокно.

Зола теплоэлектростанций представляет собой порошок серого цвета, состоящий из полых сферических частиц размером от 50 до 500 мкм, которые образуются в составе летучей золы при высокотемпературном факельном сжигании угля. В данном изобретении использовалась товарная зола Новосибирской теплоэлектростанции по ТУ 5717-001-11843486-2004. Состав золы, мас.%: SiO₂ - 65-66; Al₂О₃ - 20-21; Fe₂О₃ - 3.1-4.6; CaO - 1.8-2.7; MgO - 1.9-2.2; Na₂O - 0.3-0.6; K₂O - 1.9-2.9; TiO₂ - 0.2-0.6. Насыпная плотность 0.4-0.5 г/см³.

Отличительным признаком заявляемого адсорбента является использование в качестве исходного материала отходов станций обезжелезивания подземных вод и золы теплоэлектростанций. Вторым отличительным признаком является активация минерального осадка - оксид-гидроксида железа нагреванием при температуре от 120°С до 350°С. При этом потеря веса составляет до 30% и порошок сохраняет аморфную структуру. Активацию можно проводить нагреванием смеси золы с минеральным осадком оксид-гидроксида железа.

Пример 1. Очистка сточной воды.

Сточную воду, содержащую 30 мг/л нефтепродуктов, 15 мг/л фенола, фильтруют через адсорбент состава зола:оксид-гидроксид железа (ОГЖ) 1:1, нагретый при температуре 120°С в течение трех часов. Высота слоя адсорбента 25 см. Степень очистки от фенола - 10%, от нефтепродуктов 95%. Результаты проб представлены в таблице 1.

Пример 2. Очистка турбинного масла.

В колонку, заполненную адсорбентом (зола:ОГЖ 1:1), высотой 20 см подают подготовленное масло. Полученное после фильтрования масло светлое, прозрачное, анализируют на содержание кислых компонентов и воды. Результаты проб представлены в таблице 2.

Пример 3. Очистка индустриального масла.

Аналогично примеру 2 очищаем индустриальное масло. Результаты проб представлены в таблице 2.

Пример 4.

Адсорбент после очистки масла регенерируют прокаливанием при температуре 300-350°С в течение 4-5 часов и повторно используют. Результаты проб представлены в таблице 2.

Пример 5.

Осадок ОГЖ нагревают при температуре 300°С в течение 4 часов, смешивают с золой в соотношении 1:1 и очищают воду, как в примере 1. Степень очистки от фенола 97%, от нефтепродуктов 99%.

Пример 6.

Адсорбент, содержащий ОГЖ и золу в соотношении 1:1, нагревают при температуре 300°С в течение 5 часов и используют для очистки воды, как описано в примере 1. Степень очистки от фенола 98%, от нефтепродуктов 98%.

Таблица 1. Зависимость степени очистки сточной воды от соотношения между золой и оксид-гидроксидом железа (ОГЖ), активированным при различных температурах.
№ Пробы	Соотношение компонентов, вес.	Температура обработки адсорбента, °С	Степень очистки, %
СЗ	ОГЖ	Нефтепродукты	Фенол
1	1	1	120	95	10
2	1	1	150	96	25
3	1	1	250	98	95
4	1	1	300	99	97
5	1,5	1	300	99	96
6	2	1	300	99	95

Таблица 2. Результаты очистки масел.
№ Пробы	Отработанное масло	Соотношение компонентов, вес, температура обработки, °С	Показатели качества очищенного масла
СЗ	ОГЖ	Кислотное число, мг KOH на 1 гр масла	Содерж. воды	Цветность
1	Турбинное, содержание кислоты 0,08%, коричневое, мутное	1	1 (250°С)	Отсут.	Отсут.	Прозрачное, светлое.
2	Индустриальное, коричневое, мутное	1	1 (300°С)	0,019	Отсут.	Прозрачное, светлое.
3	Индустриальное, коричневое, мутное	1	1 после регенерации	0,009	Отсут.	Прозрачное, светлое.

1. Способ получения адсорбента комплексного действия, включающий смешивание золы теплоэлектростанций с осадком, содержащим оксид-гидроксид железа, отличающийся тем, что на смешивание подают минеральный осадок, выделенный на станциях обезжелезивания подземных вод, в количестве 1 мас.ч. упомянутого осадка на 1-2 мас.ч. золы, при этом либо упомянутый осадок, либо полученную смесь осадка с золой подвергают термической обработке при 120-350°С в течение 3-5 ч.

2. Адсорбент комплексного действия на основе смеси золы теплоэлектростанций с осадком оксид-гидроксид железа, отличающийся тем, что он получен способом, охарактеризованным в п.1.

3. Способ регенерации адсорбента, охарактеризованного в п.2 и используемого для очистки масел, заключающийся в его нагревании при 300-350°С в течение 4-5 ч.