Способ извлечения высокодисперсного гидроксида титана (iv) из водных растворов

Авторы патента:

Колесников Владимир Александрович (RU)

Бродский Владимир Александрович (RU)

C02F1/465 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

C01G23/04 - оксиды; гидроксиды

Владельцы патента RU 2755300:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)

Изобретение может быть использовано при очистке сточных вод, содержащих гидроксид титана (IV). Способ извлечения гидроксида титана (IV) из водного раствора включает введение перед электрофлотацией с нерастворимыми анодами в очищаемую воду анионного поверхностно-активного вещества додецилсульфата натрия, коагулянта гидроксида железа (III). Массовое соотношение извлекаемого гидроксида титана (IV) к додецилсульфату натрия и коагулянту составляет [1]:[0,02-0,08]:[0,02-0,08]. В очищаемую воду дополнительно вводят катионный флокулянт на основе полиакриламида при массовом соотношении гидроксида титана (IV) к флокулянту [1]:[0,05-0,1]. Электрофлотацию осуществляют при рН 2,5-3,0, объемной плотности тока 0,4 А/л в течение 10 мин. Изобретение позволяет расширить диапазон исходных концентраций ионов гидроксида титана (IV) в очищаемой воде до 10-300 мг/л при сохранении высокой степени извлечения гидроксида титана (IV), составляющей 98-99%. 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области химической промышленности и охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод, содержащих гидроксид титана (IV).

Известен способ извлечения продуктов гидролиза четыреххлористого титана из техногенных стоков, при котором электрофлотационный процесс ведут при рН 2-3 в присутствии анионного ПАВ. (Мешалкин В.П., Колесников А.В., Савельев Д.С., Колесников В. А., Белозерский А.Ю., Меньшова И.И., Маслянникова Д.В., Сычева О.В. Анализ физико-химической эффективности электрофлотационного процесса извлечения продуктов гидролиза четыреххлористого титана из техногенных стоков. // Доклады Академии Наук. 2019. Том 486, №6. - С. 680-684.). Недостатком метода являются длительность процесса 10 -20 минут и недостаточно высокая степень извлечения высокодисперсного гидроксида титана, составляющая 95%.

Наиболее близким по техническому решению является способ электрофлотационного извлечения высокодисперсного диоксида титана (TiO₂). (Колесников А.В., Савельев Д.С., Колесников В.А., Давыдкова Т.В. Электрофлотационное извлечение высокодисперсного диоксида титана (TiO₂) из водных растворов электролитов. // Стекло и керамика. 2018. Том 6. - С. 32-36.). Процесс ведут в присутствии анионного поверхностно-активного вещества и коагулянта, при этом достигается степень извлечения гидроксида титана (IV), составляющая 98-99%. Недостатком метода является ограничение по исходным концентрациям гидроксида титана (IV) в очищаемых стоках, она не превышает 50 мг/л. Этот способ выбран за прототип.

Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение диапазона исходных концентраций гидроксида титана (IV) при сохранении высокой степени извлечения дисперсной фазы гидроксида титана (IV).

Поставленная задача решается тем, что в очищаемую воду, содержащую гидроксид титана (IV), вводят анионное поверхностно-активное вещество додецилсульфат натрия, коагулянт гидроксид железа (III), катионный флокулянт на основе полиакриламида при массовом соотношении гидроксида титана (IV) к введенным веществам [1]:[0,02-0,08]:[0,02-0,08]:[0,05-0,1], с последующим электрофлотационным извлечением из сточной воды образовавшихся соединений при pH 2,5-3,0, плотности тока 0,4 А/л в течение 10 мин.

В присутствии флокулянта и коагулянта происходит увеличение размеров взвешенных частиц за счет их слипания и образования агломератов. Данный эффект значительно повышает верхний предел исходной концентрации, к тому же способствует более эффективному захвату агломератов газовыми пузырьками и образованию устойчивых комплексов агломераты частиц - пузырьки газов, что приводит к увеличению скорости электрофлотационного процесса очистки.

Извлечение гидроксида титана (IV) из водных растворов осуществлялось в непроточном электрофлотаторе с нерастворимыми металл- оксидными анодами. Исследования проводились в диапазоне концентраций по ионам металла от 10 до 300 мг/л при комнатной температуре (20±2°С). В качестве фонового электролита, позволяющего повысить электропроводность, использовали раствор NaCl с концентрацией 1 г/л. Массовую концентрацию ионов титана (IV) измеряли по стандартизованной методике на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В 1 л воды, содержащей 10 мг гидроксид титана (IV), вводят при перемешивании анионное поверхностно-активное вещество додецилсульфат натрия, коагулянт гидроксид железа (III), катионный флокулянт на основе полиакриламида при массовом соотношении гидроксида титана (IV) к введенным веществам [1]:[0,05]:[0,05]:[0,05-0,1]. Раствор при pH 2,5-3,0 перемешивают в течение 0,5 минут и подают в электрофлотационный аппарат для отделения образовавшихся частиц от очищаемой воды при плотности тока 0,4 А/л. Процесс электрофлотации ведут в течение 10 мин. После электрофлотации отбирают пробу вод на анализ и определяют содержание ионов титана (IV).

Пример 2. В 1 л воды, содержащей 300 мг гидроксида титана (IV), вводят при перемешивании анионное поверхностно-активное вещество додецилсульфат натрия, коагулянт гидроксид железа (III), катионный флокулянт на основе полиакриламида при массовом соотношении гидроксида титана (IV) к введенным веществам [1]:[0,02-0,08]:[0,02-0,08]:[0,05-0,1]. Раствор при pH 2,5-3,0 перемешивают в течение 0,5 минут и подают в электрофлотационный аппарат для отделения образовавшихся частиц от очищаемой воды при плотности тока 0,4 А/л. Процесс электрофлотации ведут в течение 10 мин. После электрофлотации отбирают пробу вод на анализ и определяют содержание ионов титана (IV).

Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проводилась очистка сточных вод с использованием одной и той же системы электродов, конструкции электрофлотатора, плотности тока, pH среды. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, способ позволяет расширить диапазон исходных концентраций ионов гидроксида титана (IV) до 10 - 300 мг/л, при сохранении степени извлечения гидроксида титана (IV), составляющей 98-99%.

Способ извлечения гидроксида титана (IV) из водного раствора, включающий введение перед электрофлотацией с нерастворимыми анодами в очищаемую воду анионного поверхностно-активного вещества додецилсульфата натрия, коагулянта гидроксида железа (III) при массовом соотношении извлекаемого гидроксида титана (IV) к введенным додецилсульфату натрия и коагулянту [1]:[0,02-0,08]:[0,02-0,08], отличающийся тем, что в очищаемую воду дополнительно вводят катионный флокулянт на основе полиакриламида при массовом соотношении гидроксида титана (IV) к флокулянту [1]:[0,05-0,1], при этом электрофлотацию осуществляют при рН 2,5-3,0, плотности тока 0,4 А/л в течение 10 мин.

Изобретение относится к способу обезвоживания шлама процесса изготовления целлюлозы, бумаги или картона, такого как шлам удаления печатных красок. Способ обезвоживания шлама процесса изготовления целлюлозы, бумаги или картона, включая шлам удаления печатных красок, при этом способ включает получение водного шлама, содержащего водную фазу и волокнистый материал, суспендированный в водной фазе, обработку шлама на стадии предварительного загущения, на которой из шлама удаляют первую часть водной фазы, обработку шлама на стадии прессования, на которой из шлама дополнительно удаляют вторую часть водной фазы и получают сухой прессованный шлам, при этом добавляют в водный шлам до или во время стадии предварительного загущения полимерную композицию, имеющую плотность заряда, самое большее, 1,7 мэкв/г при pH 7,0 и содержащую первый катионный синтетический полимер, плотность заряда которого составляет, по меньшей мере, 1,0 мэкв/г при рН 2,8, второй катионный полимер, который является сополимером, полученным полимеризацией (мет)акриламида и, по меньшей мере, одного второго катионного мономера, при этом количество катионного мономера составляет 1-10% мол.

Система и способ обработки сточных вод // 2754662

Система и способ обработки сточных вод могут быть использованы для очистки канализационных и сточных вод от солей азота и/или фосфора. Система обработки сточных вод содержит модуль для процесса последовательной нитрификации/денитрификации (SBR), включающий первый резервуар А (2) и второй резервуар В (3), и модуль мембранного биореактора (MBR) (12).

Система очистки жидкости // 2754624

Изобретение относится к системам очистки жидкости с применением фильтрующих мембран, предназначенным для очистки или обессоливания жидкости, преимущественно воды, в том числе питьевой воды, технологических растворов, сточных вод, напитков и других жидкостей в бытовых или промышленных условиях. Система очистки жидкости включает линию (1) подачи исходной жидкости, блок (2) очистки жидкости, подключенный к линии (1) подачи исходной жидкости, линию (3) очищенной жидкости, подключенную к выходу очищенной жидкости блока (2) очистки жидкости, на которой установлен насос (13), и линию (4) сброса дренажной жидкости, подключенную к выходу дренажной жидкости блока (2) очистки жидкости.

Биореактор для очистки воды // 2754566

Изобретение относится к биореактору для очистки воды. Биореактор содержит емкость по меньшей мере с одним биореакторным отсеком (1a-1c), содержащим несущую среду, на поверхности которой может расти биопленка, средства подачи воды в отсек (1a-1c) из первого продольного конца отсека, средства отвода, расположенные на втором противоположном продольном конце отсека (1a-1c), для отведения обработанной воды из отсека (1a-1c), трубопроводные средства (7, 17) для подачи реакционного газа в отсек, трубопроводные средства (7), расположенные на боковой поверхности резервуара, рядом с наружной стенкой (9), для перемешивания несущей среды и воды, подвергаемой очистке, путем вращательного движения внутри отсека.

Способ электрохимической активации катализаторных сеток из сплавов платиновых металлов // 2754254

Предложен способ электрохимической активации катализаторных сеток из сплавов платиновых металлов путем электрохимического осаждения платины на сетку для каталитического окисления аммиака, включающий в себя поляризацию сетки анодным током, последующую поляризацию сетки катодным током, где предварительно проводят обжиг сетки, поляризацию сетки осуществляют с использованием электролита при температуре 15 до 50 °C с содержанием платины от 0,30 до 0,65 г/л при прокачке электролита; анодную поляризацию сетки проводят током плотностью от 0,29 до 0,49 мА/см2 в течение от 20 до 30 мин, катодную поляризацию сетки проводят током плотностью от 0,25 до 0,36 мА/см2 в течение от 30 до 65 мин, при этом во время поляризации осуществляют вращение сетки.

Гранулированные полимеры на основе функционализированного кватернизированным диэтилентриамином полиакрилата, способ их получения, применение этих полимеров и способ удаления оксоанионов из водных и/или органических растворов // 2754099

Изобретение относится к гранулированным полимерам и их использованию для удаления оксоанионов из водных растворов. Предложены гранулированные полимеры на основе функционализированного кватернизированным диэтилентриамином полиакрилата для удаления оксоанионов хрома (VI), где полиакрилатные гранулированные полимеры получены на основе фракции акрилового мономера, составляющей 70 масс.

Способ и устройство получения экологически чистого водного раствора пероксида водорода (варианты) // 2754009

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве для стимуляции роста растений, в ветеринарии и медицине. Для получения экологически чистого водного раствора пероксида водорода реактор заполняют водой.

Реагент для очистки сточных вод и илового осадка сточных вод и способ его получения // 2754008

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу получения регента, используемого для очистки загрязненных сред, например очистки осадков сточных вод различных химических и пищевых предприятий, в том числе сред, содержащих радиоактивные загрязнения. Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки загрязненных средств.

Способ биологической очистки сточных вод от фосфатов // 2753657

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод. Очистка сточных вод от фосфатов осуществляется в биореакторе последовательно-периодического действия типа SBR в циклических условиях.

Способ водоподготовки на объектах водоснабжения и канализации // 2753414

Изобретение относится к области медицины, ветеринарии и гигиены, а именно к способам обработки питьевой и технической воды, а также дезинфекции объектов водоснабжения и канализации. Приготовление дезинфицирующего средства на основе ионов серебра, осуществляют путем химической реакции при одновременном растворении в дистиллированной воде при комнатной температуре композиции из порошков лимонной кислоты, оксида серебра и пероксида водорода с концентрацией ионов серебра в растворе дезинфицирующего средства после растворения - 200±20 мг/л.

Способ получения нанокристаллического диоксида титана со структурой анатаз // 2749736

Изобретение относится к области материаловедения и нанотехнологий, а именно к получению диоксида титана, который может быть использован в водородной энергетике и технологиях очистки воды. Способ включает генерирование титановой электроразрядной плазмы в первую камеру 19, предварительно вакуумированную и наполненную газовой смесью аргона и кислорода в соотношении парциальных давлений Ar:O2 1:4 при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре, с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя с титановым стволом 1 и с составным центральным электродом из наконечника из титана 2 и хвостовика из стали 3, с электрически плавкой перемычкой из вазелина 4 массой от 0,10 до 0,25 г, размещенной между титановым стволом 1 и наконечником 2, при емкости конденсаторной батареи 18, равной 14,4 мФ, и зарядном напряжении 2,8 кВ, затем перемещают нанокристаллическую составляющую синтезированного продукта во вторую, предварительно вакуумированную, камеру 27, открывая перепускной клапан 28 между камерами 19 и 27 через 10 с после генерации электроразрядной плазмы, после чего собирают с внутренних стенок второй камеры 27 полученный диоксид титана со структурой анатаза.