Способ получения гранулированного сорбента
Владельцы патента RU 2552449:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) (RU)
Изобретение относится к решению проблем охраны окружающей среды. Способ получения гранулированного сорбента заключается в том, что отходы ОГЖ в дисперсном состоянии подвергают высушиванию и суспендируют в грануляторе с мешалкой и внутренним оребрением со скоростью 300-2000 оборотов в течение 5-10 минут в аполярной среде с добавлением полярного водного раствора полимера до получения гранул, которые затем отфильтровывают и сушат при температуре от 20 до 100°C. В качестве полярного водного раствора полимера используют поливиниловый спирт в количестве 0,3 до 0,5 мас.%. В качестве аполярной среды используют нонан, или октан, или нефрас, или четыреххлористый углерод, взятые с дисперсным порошком оксид-гидроксида железа в соотношении не менее 5:1 соответственно. Изобретение позволяет получить не уплотняющийся в процессе эксплуатации гранулированный сорбент на основе ОГЖ с высокой сорбционной способностью по отношению к нефтепродуктам и фенолу и с повышенной механической прочностью. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к решению проблем охраны окружающей среды и касается утилизации отходов оксигидроксида железа (ОГЖ), выделенного на водозаборах при обезжелезивании артезианской воды, и получения на его основе гранулированного сорбента, пригодного для очистки водных сред от нефтепродуктов и фенола.
Известен способ получения гранулированного комбинированного наноструктурированного сорбента на основе глауконита и фуллеренсодержащего шунгита (пат. №2482911), включающий смешивание исходных компонентов с последующим добавлением связующего, испарение влаги до образования пластической массы, гранулирование массы, термическую обработку гранул с последующим их охлаждением. Недостатком известного способа является сложность технологического процесса, а также относительно низкая сорбционная способность, обусловленная добавлением в качестве связующего бентонитовой муки, необходимой для гранулированию сорбента.
Наиболее близким к предложенному изобретению является способ получения адсорбента комплексного действия (пат. №2343971 от 20.01.2009 г.), включающий смешивание сферозолы с осадком оксид-гидроксида железа (ОГЖ), выделенным на станциях обезжелезивания подземных вод и подвергутым термической обработке при температуре 180-350°C в течение 4-5 часов. Недостатком данного адсорбента является то, что ОГЖ используется в дисперсном состоянии и при фильтрации происходит, во-первых, уплотнение осадка и образование пробки, затрудняющей фильтрование, и, во-вторых, дисперсный ОГЖ вымывается и нарушается состав фильтрующей системы, приводящей к ухудшению адсорбционных свойств двухкомпонентного адсорбента.
В основу предлагаемого изобретения положена техническая задача, заключающаяся в разработке способа получения не уплотняющегося в процессе эксплуатации гранулированного сорбента на основе ОГЖ, выделенного из отходов станций обезжелезивания подземных вод с высокой сорбционной способностью по отношению к нефтепродуктам и фенолу и с повышенной механической прочностью.
Поставленная задача достигается тем, что отходы ОГЖ в дисперсном состоянии (размер частиц 30-50 нм) подвергают высушиванию и суспендируют в грануляторе с мешалкой и внутренним оребрением со скоростью 300-2000 оборотов в течение 5-10 минут в аполярной среде с добавлением полярного водного раствора полимера до получения гранул, которые затем отфильтровывают и сушат при температуре от 20 до 100°C.
В качестве полярного водного раствора полимера используют поливиниловый спирт (ПВС) в количестве 0,3 до 0,5 мас.%. ПВС придает гранулам повышенную механическую прочность, что не дает возвожности гранулам раскрашиваться при длительной эксплуатации. В качестве аполярной среды используют нонан, или октан, или нефрас, или четыреххлористый углерод, взятые с дисперсным порошком оксид-гидроксида железа в соотношении не менее 5:1 соответственно.
Пример 1
К навеске дисперсного порошка ОГЖ в количестве 30 грамм (71,4 мас.%), высушенного при температуре 250°C, добавляют 18 мл 1% водного раствора ПВС (0,5 мас.%) и диспергируют в аполярной дисперсионной среде, в качестве которой используют нефрас в количестве 500 мл при перемешивании мешалкой со скоростью 300 об/мин в течение 10 мин. Полученные гранулы размером 0,2-4,5 мм отфильтровывают, сушат при температуре 100°C. Полученные результаты по сорбционной способности в отношении к нефтепродуктам и фенолу представлены в таблице.
Пример 2
К навеске дисперсного порошка ОГЖ в количестве 20 грамм (60,4 мас.%) высушенного при температуре 250°C, добавляют 13 мл 1% водного раствора ПВС (0,3 мас.%) и диспергируют в аполярной дисперсионной среде, в качестве которой используют нонан в количестве 300 мл при перемешивании мешалкой со скоростью 1000 об/мин в течение 7 мин. Полученные гранулы размером 0,2-4,5 мм отфильтровывают, сушат при температуре 50°C. Полученные результаты по сорбционной способности в отношении к нефтепродуктам и фенолу представлены в таблице.
Пример 3
К навеске дисперсного порошка ОГЖ в количестве 30 грамм (58,6 мас.%) высушенного при температуре 250°C, добавляют 21 мл 1% водного раствора ПВС (0,4 мас.%) и диспергируют в аполярной дисперсионной среде, в качестве которой используют октан в количестве 300 мл при перемешивании мешалкой со скоростью 350 об/мин в течение 10 мин. Полученные гранулы размером 0,2-4,5 мм отфильтровывают, сушат при температуре 70°C. Полученные результаты по сорбционной способности в отношении к нефтепродуктам и фенолу представлены в таблице.
Пример 4
К навеске дисперсного порошка ОГЖ в количестве 90 грамм (90 мас.%) высушенного при температуре 25°C, добавляют 10 мл 5% водного раствора ПВС (0,5 мас.%) и диспергируют в аполярной дисперсионной среде, в качестве которой используют четыреххлористый углерод в количестве 500 мл при перемешивании мешалкой со скоростью 2000 об/мин в течение 5 мин. Полученные гранулы размером 0,2-4,5 мм отфильтровывают, сушат при температуре 20°С. Полученные результаты по сорбционной способности в отношении к нефтепродуктам и фенолу представлены в таблице.
| Таблица | |||||||||
| Пример | Аполярная среда, мл | ОГЖ, г | Температура сушки ОГЖ, °C | Раствор ПВС | Размер гранул, мм | Прочность гранул, МПа | Степень извлечения в статических условиях, % | ||
| мл | Концентрация, % | НП | фенол | ||||||
| 1 | Нефрас, 500 | 30 | 250 | 18 | 1 | 0,2-4,5 | 0,45-0,79 | 90 | 91 |
| 2 | Нонан,300 | 20 | 250 | 13 | 1 | 0,2-4,5 | 0,4-1,6 | 90 | 92 |
| 3 | Октан,300 | 30 | 250 | 21 | 1 | 0,2-4,5 | 0,37-0,69 | 90 | 92 |
| 4 | Четыреххлористый углерод, 500 | 90 | 25 | 10 | 5 | 0,2-2,5 | 0,78-1,51 | 90 | 90 |
1. Способ получения гранулированного сорбента, включающий высушивание дисперсного порошка оксид-гидроксида железа, в качестве которого используют осадок, выделенный из подземных вод на станциях обезжелезивания, отличающийся тем, что дисперсный порошок суспендируют в аполярной среде с добавлением полярного водного раствора полимера путем перемешивания мешалкой со скоростью 300-2000 оборотов в минуту в течение 5-10 мин до получения гранул.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полярного водного раствора полимера используют поливиниловый спирт в количестве 0,3 до 0,5 мас.%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве аполярной среды используют нонан, или октан, или нефрас, или четыреххлористый углерод, взятые с дисперсным порошком оксид-гидроксида железа в соотношении не менее 5:1 соответственно.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученные гранулы отфильтровывают и сушат при температуре от 20 до 100°C.
