Сорбент для очистки воды от токсичных фосфорорганических соединений, цианидов и мышьяковистых соединений и способ его получения



Сорбент для очистки воды от токсичных фосфорорганических соединений, цианидов и мышьяковистых соединений и способ его получения
Сорбент для очистки воды от токсичных фосфорорганических соединений, цианидов и мышьяковистых соединений и способ его получения
Сорбент для очистки воды от токсичных фосфорорганических соединений, цианидов и мышьяковистых соединений и способ его получения
Сорбент для очистки воды от токсичных фосфорорганических соединений, цианидов и мышьяковистых соединений и способ его получения

Владельцы патента RU 2692344:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области экологии. Предложен сорбент, полученный на основе угля из косточкового сырья. Способ получения сорбента включает приготовление пропиточного раствора путём разбавления концентрированного раствора солей железа и меди дистиллированной водой, подогретой до 30-40°С, из расчета 0,340 кг/дм3 хлорного железа и 0,06 кг/дм3 сульфата меди. Активный уголь фракции 0,315-1,0 мм пропитывают приготовленным раствором, подогретым до 55-70°С, при перемешивании в течение 10-15 минут. Далее осуществляют обработку пропитанного угля раствором гидроксида натрия для осаждения соединений железа и меди. Продукт подвергают вылеживанию на открытом воздухе в течение 1,5-2,0 часов. Проводят термическую обработку продукта в печи кипящего слоя или во вращающейся печи при температуре 120-145°С в течение 40-70 минут, обеспечивая содержание влаги в сорбенте не более 3% мас. Технический результат: повышение сорбционной способности модифицированного угля по токсичным соединениям метилфторфосфоновой кислоты, цианидам и мышьяковистым соединениям. 2 н.п. ф-лы, 4 табл.

 

Изобретение относится к области экологии, в частности, к сорбционной очистке водных растворов от токсичных фосфорорганических соединений, цианидов и мышьяковистых соединений и может быть использовано в фильтрах для очистки воды коллективного пользования и в полевых средствах водообеспечения.

Известен способ получения сорбента, включающий пропитку гранул активного угля раствором сульфата меди с концентрацией 230-340 г/дм до обеспечения содержания сульфата меди в готовом хемосорбенте от 23 до 30% масс, причем удаление влаги с поверхности пропитанного угля проводится путем обдувки воздухом, подаваемым со скоростью 3-5 м/сек /патент РФ №2323877, МПК С01В 34/08, B01J 20/2, опубл. 10.05.2008/. Недостатком данного изобретения является сложность проведения процесса для обеспечения высокого содержания меди в готовом продукте.

Также известен способ получения сорбента для очистки питьевой воды, включающий осаждение на уголь с объемом микропор 0,04-0,05 см3 серебра в количестве 0,01-0,1% масс. путем пропитки раствором азотно-кислого серебра и последующей сушки, причем дополнительно на активный уголь осаждают медь в количестве 0,8-1,0% масс, путем введения в раствор сернокислой меди, после чего пропитанный уголь обрабатывают раствором щелочи до достижения рН 9-10 и отмывают водой. При этом процесс пропитки проводят при комнатной температуре, а термообработку осуществляют при 110-120°С /патент РФ №2150320, МПК B01J 20/20, С01В 31/08, С01В 31/16, опубл. 10.06.2000/.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения сорбента для очистки питьевой воды, включающий приготовление пропиточного раствора, пропитку им гранул активного угля и термическую обработку, отличающийся тем, что используют активный уголь с объемом микропор 0,10-0,20 см3/см3, пропиточный раствор готовят на основе аммиачной воды, содержащей 110-130 г/дм3 углекислой основной меди в пересчете на медь и 70-90 г/дм3 углекислого аммония, пропитку проводят при температуре раствора 55-70°С, а термообработку осуществляют при 120-145°С. При этом содержание меди в готовом сорбенте составляет 2-3% масс. /патент РФ №2393012, МПК B01J 20/20, С01В 31/08, опубл. 27.06.2010/.

Недостатком прототипа является низкая сорбционная активность при извлечении из воды мышьяковистых соединений, а также несбалансированная сорбционная емкость по токсичным соединениям метилфторфосфоновой кислоты и цианидам.

Сорбенты на основе активных углей используются в фильтрах средств полевого водообеспечения на заключительных стадиях процесса водоподготовки, когда вода уже прошла стадии реагентной обработки, ультрафильтрации и микрофильтрации, поэтому здесь главным требованием к сорбентам является эффективность поглощения продуктов деструкции и высокотоксичных загрязнений. Следовательно, нужно использовать угольную основу с развитой долей микропор в единице объема сорбента, что позволит увеличить количество активных центров в заданных габаритах фильтра. Количество и вид хемосорбционных добавок должны быть такими, чтобы, с одной стороны, не блокировать микропористую структуру для сорбции токсичных соединений метилфторфосфоновой кислоты, а с другой стороны, эффективно осуществлять хемосорбцию цианидов и мышьяковистых соединений.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении сорбционной способности сорбента при извлечении из воды токсичных соединений метилфторфосфоновой кислоты, цианидов и мышьяковистых соединений.

Поставленная задача решается созданием сорбента для очистки природной воды от токсичных соединений метилфторфосфоновой кислоты, цианидов и мышьяковистых соединений на основе активного угля ВСК производства АО «ЭНПО «Неорганика». Уголь активный марки ВСК представляет собой частицы неправильной формы черного цвета с металлическим блеском, на основе карбонизованной скорлупы кокосового ореха.

Путем рассева активированного угля ВСК отбирается фракция с размером зерен 0,315-1,0 мм. В отличие от сорбента ВСК с нанесенным оксидом меди, содержание которой в готовом сорбенте составляет от 2,0 до 3,0% масс., предложено дополнительно включить в сорбент хемосорбционную добавку для очистки от мышьяковистых соединений - гидроксид железа от 12 до 15% масс.

Для нанесения добавок на сорбент используется пропиточная смесь на основе концентрированного раствора солей железа и меди в дистиллированной воде из расчета 0,340 кг/дм3 хлорного железа и 0,06 кг/дм3 сульфата меди. Осаждение соединений железа и меди на сорбент проводят 10% масс. раствором гидроксида натрия.

Преимуществом предлагаемого сорбента заключается в следующем:

1. Использование активного угля фракционного состава 0,315-1,0 мм, в фильтре средства полевого водообеспечения при высоте 1,0 метр имеет гидравлическое сопротивление менее 1,0 кгс/см2, что является важной эксплуатационной характеристикой, обусловливающей производительность средства полевого водообеспечения и обеспечивает требуемый ресурс по очистке воды от токсичных соединений метилфторфосфоновой кислоты, мышьяковистых соединений и цианидов.

2. Количество вводимых добавок обеспечивает равное время защитного действия от различных типов токсичных загрязнений воды, при этом сокращается количество операций и растворов при получении предлагаемого сорбента в отличие от способа, описанного в патенте РФ №2393012 /патент РФ №2393012 МПК B01J 20/20, С01В 31/08, опубл. 27.06.2010/.

3. Полученный сорбент имеет адсорбционную активность по извлечению из воды токсичных соединений метилфторфосфоновой кислоты при ее исходной концентрации 1,0 мг/дм3 при температуре 20°С, равную 20,0 мг/г, цианидов при исходной концентрации 10,0 мг/дм3 - 21,0 мг/г и мышьяковистых соединений при исходной концентрации 10,0 мг/дм3 - 23,0 мг/г.

Пропиточную смесь готовят разведением концентрированных растворов солей железа и меди дистиллированной водой из расчета 0,340 кг/дм3 хлорного железа и 0,06 кг/дм3 сульфата меди. Осаждение соединений железа и меди на сорбенте проводят 10% масс. раствором гидрооксида натрия. Пропитку проводят при нагревании раствора до 55-70°С, а термообработку осуществляют при 120-145°С. Предлагаемое соотношение компонентов в пропиточном растворе составляет масс. %: CuО - от 2,0 до 3,0; Fe(OH)3 - от 12,0 до 15,0.

Активный уголь ВСК на основе косточкового сырья получают по ТУ /ТУ, 2568-195-04838763-2007/.

Пример осуществления способа получения сорбента.

Готовят пропиточный раствор в следующей последовательности: в емкость заливается вода, которую подогревают до 30-40°С, и затем при перемешивании добавляется пропиточная смесь из расчета 0,340 кг/дм3 хлорного железа и 0,06 кг/дм3 сульфата меди. Берут активный уголь ВСК на основе косточкового сырья /ТУ, 2568-195-04838763-2007/ фракционного состава 0,315-1,0 мм и загружают его в аппарат для перемешивания типа бетоносмесителя, куда затем дозируют полученный раствор, подогретый до температуры 55-70°С в количестве, равном 0,35 кг/дм3 загруженного активного угля. Перемешивание осуществляют в течение 10-15 минут, после чего в пропитанный сорбент для осаждения соединений железа и меди вводят 10% масс, раствор гидроксида натрия. Далее обработанный сорбент выгружают на вылеживание на открытом воздухе в течение 1,5-2,0 часов, затем проводят термическую обработку сорбента в печи кипящего слоя или вращающейся печи при температуре 120-145°С в течение 40-70 минут. Содержание оксида меди в готовом сорбенте должно составлять от 2,0 до 3,0% масс., гидроксида железа от 12,0 до 15,0% масс., а влаги не более 3% масс.

Как показали экспериментальные исследования, при использовании активного угля фракционного состава менее 0,315 мм увеличивается гидравлическое сопротивление фильтра.

С другой стороны, если фракционный состав более 1,0 мм ухудшается кинетика поглощения токсичных соединений метилфторфосфоновой кислоты.

При содержании в пропиточном растворе оксида меди менее 0,06 кг/дм3 и 0,340 кг/дм3 хлорного железа адсорбционная активность полученного сорбента по извлечению из воды токсичных соединений метилфторфосфоновой кислоты, цианидов и мышьяковистых соединений будет иметь разное время защитного действия.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Использование предлагаемого сорбента и реализация способа его получения приводит:

- к повышению производительности средств полевого водообеспечения;

- к сокращению стадий технологического процесса и ресурсоемкости при производстве сорбента.

1. Сорбент для очистки воды от токсичных фосфорорганических соединений, цианидов и мышьяковистых соединений, представляющий собой активный уголь с размером частиц 0,315-1,0 мм, изготовленный на основе карбонизованной скорлупы кокосового ореха, имеющий объём микропор более 0,35 см3/г при суммарном объёме пор более 0,60 см3/г, содержащий оксид меди в количестве 2,0-3,0 % мас. и гидроксид железа в количестве 12,0-15,0 % мас.

2. Способ получения сорбента, охарактеризованного в п. 1, включающий приготовление пропиточного раствора путём разбавления концентрированного раствора солей железа и меди дистиллированной водой, подогретой до 30-40°С, из расчета 0,340 кг/дм3 хлорного железа и 0,06 кг/дм3 сульфата меди, загрузку активного угля фракции 0,315-1,0 мм в аппарат для перемешивания, пропитку угля приготовленным раствором при его перемешивании в течение 10-15 минут в пропиточном растворе, подогретом до 55-70°С и взятом в количестве, равном 0,35 кг/дм3 активного угля, после чего осуществляют обработку раствором гидроксида натрия с концентрацией 10 % мас. для осаждения соединений железа и меди, продукт выгружают на вылеживание на открытом воздухе в течение 1,5-2,0 часов, проводят термическую обработку в печи кипящего слоя или вращающейся печи при температуре 120-145°С в течение 40-70 минут, обеспечивая содержание влаги в сорбенте не более 3% мас.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для рекультивации техногенных территорий, загрязненных в результате деятельности предприятий цветной и черной металлургии, объектов по хранению и уничтожению химического оружия, полигонов захоронения промышленных отходов, свалок, для очистки производственных и бытовых сточных вод от мышьяка.

Изобретение может быть использовано для рекультивации техногенных территорий, загрязненных в результате деятельности предприятий цветной и черной металлургии, объектов по хранению и уничтожению химического оружия, полигонов захоронения промышленных отходов, свалок, для очистки производственных и бытовых сточных вод от мышьяка.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ отбора антитела с увеличенным или уменьшенным временем полужизни in vivo относительно полноразмерного контрольного антитела.
Группа изобретений относится к адсорбенту, содержащему алюмооксидную подложку и по меньшей мере один щелочной элемент, его получению и использованию. Адсорбент предназначен для адсорбции кислых молекул из углеводородного потока, содержащего по меньшей мере один вид кислых молекул.
Изобретение относится к способам получения материалов с гидрофобными свойствами и может быть использовано в производстве строительных материалов и для получения гидрофобных сорбентов на основе природных алюмосиликатов для очистки жидких сред.
Изобретение относится к способам получения материалов с гидрофобными свойствами и может быть использовано в производстве строительных материалов и для получения гидрофобных сорбентов на основе природных алюмосиликатов для очистки жидких сред.

Изобретение может быть использовано в радиохимической технологии для снижения содержания хлорид-иона в азотнокислых технологических растворах. Способ включает проведение предварительной восстановительной обработки раствора, обеспечивающей перевод ионов-окислителей, содержащихся в исходном хлорсодержащем растворе, в низшие валентные состояния и хлора в форму хлорид-иона с регистрацией изменения (скачка) потенциала системы.

Изобретение относится к области получения анионоактивных полимерных сорбентов с магнитными свойствами и может быть использовано для локализации мышьяксодержащих соединений и предусматривает возможность последующей детоксикации земель различного назначения.

Изобретение относится к способам получения фильтрующих материалов для очистки вод от марганца и гидросульфид-иона. Для получения фильтрующего материала используют природный цеолит с содержанием клиноптилолита не менее 70 мас.%.

Изобретение относится к сорбенту, который подходит для связывания металлов из растворов, к получению соответствующего сорбента, а также к применению сорбента для связывания металлов из растворов.

Изобретение относится к области обработки воды. Способ обработки воды посредством фильтрации на слое гранулированного материала содержит этапы, на которых предназначенную для обработки воду перекачивают в реакторе восходящим потоком со скоростью, не допускающей псевдоожижения указанного слоя, но позволяющей указанному гранулированному материалу перемещаться по мере фильтрации в направлении нижней части указанного реактора; в основании реактора при помощи трубопровода, в который нагнетают газ, непрерывно отбирают загрязненный гранулированный материал, содержащий адсорбированные на нем загрязнители и задержанные частицы; отбираемый загрязненный гранулированный материал непрерывно или периодически подвергают физической очистке; очищенный гранулированный материал направляют обратно в указанный слой.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении сорбентов, катализаторов, композитных материалов. Углеводородное сырьё разлагают в кварцевом реакторе при 850-900°C в присутствии инертного газа.

Изобретение относится к химической, электротехнической промышленности, охране окружающей среды и нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении упругих и гибких проводников, электропроводящих полимерных композиционных материалов, сорбентов, вибродемпфирующих материалов, аккумуляторов и сверхъемких конденсаторов.

Изобретение относится к химической, электротехнической промышленности, охране окружающей среды и нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении упругих и гибких проводников, электропроводящих полимерных композиционных материалов, сорбентов, вибродемпфирующих материалов, аккумуляторов и сверхъемких конденсаторов.

Группа изобретений относится к получению сорбентов и может быть использована для очистки сточных вод от красителей и солей тяжелых металлов. Сорбент представляет собой оксид графена, модифицированный полигидрохиноном.
Изобретение относится к способу получения сорбентов, предназначенных для очистки питьевой воды. Способ получения сорбента включает приготовление пропиточного раствора, пропитку зерен активного угля и термическую обработку.

Изобретение относится к области медицины, в частности, к технологии получения углеродных сорбентов и раскрывает способ получения углеродного сорбента, обладающего антибактериальной и антимикотической активностью.

Изобретение относится к получению сорбентов на основе термически расширенного графита, обладающих ферримагнитными свойствами. Способ получения сорбента на основе термически расширенного графита (ТРГ), модифицированного магнитной ферритной фазой, включает пропитку интеркалированных графитовых частиц водным раствором солей, содержащим соль трехвалентного железа и соль двухвалентного металла при содержании каждой из упомянутых солей в количестве от 2,5 до 25 мас.

Изобретение относится к получению сорбентов на основе термически расширенного графита, обладающих ферримагнитными свойствами. Способ получения сорбента на основе термически расширенного графита (ТРГ), модифицированного магнитной ферритной фазой, включает пропитку интеркалированных графитовых частиц водным раствором солей, содержащим соль трехвалентного железа и соль двухвалентного металла при содержании каждой из упомянутых солей в количестве от 2,5 до 25 мас.

Изобретение касается области модифицированных углеродных изделий. Предложено ферромагнитное углеродное тело, содержащее частично графитизированный активированный уголь и металлические частицы ферромагнитного металла, выбранного из группы, состоящей из железа, никеля, кобальта и/или их сплавов и их комбинаций.
Настоящее изобретение относится к частицам оксида церия, которые имеют превосходную термостойкость, в частности, пригодным для катализаторов, функциональной керамики, твердого электролита для топливных элементов, материала для шлифовки, поглотителей ультрафиолетового излучения, и тому подобное, и особенно пригодным для использования в качестве материала катализатора или сокатализатора, например, при катализе для очистки выхлопных газов транспортных средств.

Изобретение относится к области экологии. Предложен сорбент, полученный на основе угля из косточкового сырья. Способ получения сорбента включает приготовление пропиточного раствора путём разбавления концентрированного раствора солей железа и меди дистиллированной водой, подогретой до 30-40°С, из расчета 0,340 кгдм3 хлорного железа и 0,06 кгдм3 сульфата меди. Активный уголь фракции 0,315-1,0 мм пропитывают приготовленным раствором, подогретым до 55-70°С, при перемешивании в течение 10-15 минут. Далее осуществляют обработку пропитанного угля раствором гидроксида натрия для осаждения соединений железа и меди. Продукт подвергают вылеживанию на открытом воздухе в течение 1,5-2,0 часов. Проводят термическую обработку продукта в печи кипящего слоя или во вращающейся печи при температуре 120-145°С в течение 40-70 минут, обеспечивая содержание влаги в сорбенте не более 3 мас. Технический результат: повышение сорбционной способности модифицированного угля по токсичным соединениям метилфторфосфоновой кислоты, цианидам и мышьяковистым соединениям. 2 н.п. ф-лы, 4 табл.

Наверх