Способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов



Владельцы патента RU 2768623:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (RU)

Изобретение относится к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией. Описан способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающийся в контактировании их при комнатной температуре с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор/сорбент, равном 50-200, при этом модифицирование сорбентов осуществляют путем нанесения на них углеродных нанотрубок (УНТ), причем углеродные нанотрубки предварительно окисляют концентрированной азотной кислотой при модуле 50-100 при комнатной температуре в течение 60-90 мин или растворами бихромата калия или перманганата калия при рН 2-4, модуле раствора 50-100 и температуре 50-60°С в течение 20-30 мин, затем углеродные нанотрубки отделяют, промывают дистиллированной водой, высушивают и обрабатывают тионилхлоридом при модуле тионилхлорид/УНТ 30-50 при нагревании с обратным холодильником при температуре 75-80°С в течение 15-20 мин с последующей промывкой, отжимом и высушиванием до постоянного веса, после чего проводят модификацию полимерных сорбентов на основе целлюлозы обработанными углеродными нанотрубками в количестве 10-20% от массы сорбента в толуоле при модуле толул/сорбент 1-2 при комнатной температуре в течение 1-2 ч, затем готовый сорбент отделяют от толуола центрифугированием, промывают дистиллированной водой и высушивают, а контактирование их с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы осуществляют в течение 20-30 мин. Технический результат - повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов и упрощение обработки сорбентов. 1 табл., 9 пр.

 

Изобретение относится к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией на природных целлюлозосодержащих сорбентах, из растворов различного состава, образующихся в результате проведения разнообразных технологических процессов, и может быть использовано для совершенствования мембранных и сорбционных технологий, в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод различной природы.

Известен способ очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов, в частности от ионов меди, путем сорбции на древесных опилках, обработанных 4-метил-8-оксо-5-азадекадиен-3,9-ОН-2 при массовом соотношении опилки - реагент 1 : 0,05÷0,1 [А.с. 1819669 СССР, МКИ5 B01J 20/22. Способ получения сорбента для очистки сточных вод меди // Тимофеева С.С., Кухарев Б.Ф., Станкевич В.К., Клименко Г.Р. - № 4911863/05; заявл. 15.05.91.; опубл. 7.06.93, Бюл. № 21]. Однако такой способ модифицирования опилок является неэкономичным, так как подразумевает применение дорогостоящего реагента в количестве 5-10 % от массы сорбента, а также приводит к загрязнению окружающей среды.

Известен способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их с полимерными сорбентами, содержащими целлюлозную компоненту и аминокислотные остатки при модуле раствор / сорбент, равном 50-200. В качестве сорбента используют шроты или жмыхи, предварительно обработанные в водных растворах ферментов при модуле раствор / сорбент 5-50 и концентрации ферментов 1-10 % от массы сорбента в течение 1-3 ч при температуре 25-40°С, а контактирование обработанного сорбента осуществляют в течение 5-20 мин при комнатной температуре. В результате применения таких сорбентов степень извлечения ионов Cu(II), Zn(II) и Cd(II) для различных индивидуальных и смешанных образцов шротов и жмыхов составляла от 78,3 до 99,9 % [Патент № 2258560 РФ, МПК B 01 J 20/24. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Багровская Н.А., Лилин С.А., Козлов В.А.; заявители и патентообладатели Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") (RU), Институт химии растворов Российской академии наук (ИХР РАН) (RU). - № 2004102130/15; заявл. 26.01.2004; опубл. 20.08.2005, Бюл. №23].

Однако этот способ предполагает использование для предварительной обработки сорбентов дорогостоящих и дефицитных реагентов - ферментов и ферментных препаратов (100 мг липазы, полученной из Pseudomonada Cepacia, стоят 61,21 евро [Sigma. 2002-2003]); если липаза выпускается отечественной промышленностью, то ферментный препарат В1 mix представляет собой опытный образец, разработанный путем генной инженерии на кафедре энзимологии МГУ.

Известен способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с полимерными сорбентами на основе целлюлозы, модифицированными при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц при модуле раствор/сорбент, равном 50-200. При этом модифицирование сорбентов осуществляют путем их предварительного погружения в водный раствор капролактама или кубового остатка дистилляции капролактама с концентрацией 2-20 г/л при модуле 15-50 с последующим отжимом и микроволновым облучением в течение 1-5 мин при температуре 150-200°C, а контактирование модифицированных сорбентов с водными растворами проводят при pH раствора 3-7 [Патент № 2495830 РФ, МПК C02F 1/28, 1/62; B01J 20/24, 20/32. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Ефимов Н.А.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") (RU). - № 2012117931/05, 28.04.2012; опубл. 20.10.2013, Бюл. №29].

Однако в этом способе обработка сорбентов проводится при высокой температуре (150-200°C) и с использованием микроволнового облучения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор / сорбент, равном 50-200, в котором модифицирование сорбентов осуществляют путем нанесения на них углеродных нанотрубок при ультразвуковом воздействии с рабочей частотой 35 кГц при комнатной температуре в течение 2-10 мин в водном растворе, содержащем 3-12% полиакриловой кислоты и 0,1-1% нанотрубок от массы сорбента при модуле раствор / сорбент 10 с последующей обработкой сорбентов в растворе акриловой кислоты в присутствии инициатора при температуре 60-90°С при перемешивании в течение 30-90 мин, при этом обработку сорбентов с нанесенными углеродными нанотрубками осуществляют в растворе с содержанием акриловой кислоты 15-25 % и инициатора персульфата аммония 1,5-2,5% от массы сорбента при модуле раствор / сорбент 10 с последующей промывкой, отжимом и высушиванием до влажности 14% [Пат. 2598483 РФ, МПК C02F 1/28, 1/62, B01J 20/00. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Натареев С.В., Гайнуллина А.М.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №2015125938/05; заявл. 29.06.2015; опубл. 27.09.2016, Бюл. № 27].

Недостатками прототипа являются:

- недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов;

- применение ультразвуковой обработки сорбентов, требующей специальной аппаратуры.

Задачей изобретения является создание способа извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, позволяющего получить следующий технический результат:

- повысить степень извлечения ионов тяжелых металлов;

- упростить обработку сорбентов.

Указанный результат достигается тем, что в способе модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающемся в контактировании их при комнатной температуре с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор / сорбент, равном 50-200, при этом модифицирование сорбентов осуществляют путем нанесения на них углеродных нанотрубок (УНТ), согласно изобретению, углеродные нанотрубки предварительно окисляют концентрированной азотной кислотой при модуле 50-100 при комнатной температуре в течение 60-90 мин или растворами бихромата калия или перманганата калия при рН 2-4, модуле раствора 50-100 и температуре 50-60°С в течение 20-30 мин, затем углеродные нанотрубки отделяют, промывают дистиллированной водой, высушивают и обрабатывают тионилхлоридом при модуле тионилхлорид / УНТ 30-50 при нагревании с обратным холодильником при температуре 75-80°С в течение 15-20 мин с последующей промывкой, отжимом и высушиванием до постоянного веса, после чего проводят модификацию полимерных сорбентов на основе целлюлозы обработанными углеродными нанотрубками в количестве 10-20% от массы сорбента в толуоле при модуле толул/сорбент 1-2 при комнатной температуре в течение 1-2 ч., затем готовый сорбент отжимают или отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают, а контактирование их с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы осуществляют в течение 20-30 мин.

Для осуществления заявляемого способа извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов используют следующие реагенты:

- углеродные нанотрубки «Таунит - М» (ТУ 2166-001-02069289-2006, ООО «НаноТехЦентр».

Углеродный наноматериал «Таунит» представляет собой одномерные наномасштабные нитевидные образования поликристаллического графита длиной более 2 мкм с наружными диаметрами от 15 до 40 нм в виде сыпучего порошка черного цвета.

- Тионилхлорид SOCl2 Номер CAS 7719-09-7.

- Азотная кислота HNO3. ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия.

- Бихромат калия ГОСТ 2652-78 Калия бихромат Технический. Технические условия

- Перманганат калия. ГОСТ 5777-84. Калий марганцовокислый технический. Технические условия.

В качестве сорбентов использовали:

- короткое льняное волокно, представляющее собой вторичный продукт переработки льняной промышленности следующего состава, %: целлюлоза (75…78), гемицеллюлоза (9,4…11,9), лигнин (3,8), пектиновые вещества (2,9…3,2), воскообразные вещества (2,7), азотсодержащие вещества в расчете на белки (1,9…2,1), минеральные вещества (1,3…2,8) [Кричевский Г.Е., Корчагин М.В., Сенахов А.В. Химическая технология текстильных материалов. М., 1985. 640 с.];

- древесные опилки - отход деревообрабатывающей промышленности (состав, % от абсолютно сухой древесины: целлюлоза - 31,0-52,5; лигнин - 19,5-30,9; пентозаны - 5,3-28,3; маннан - 1,3-11,3; галактан - 0,7-14,4; уроновые кислоты -2,9-8,6; вещества, экстрагируемые горячей водой - 1,4-22,6; вещества, экстрагируемые этиловым эфиром - 0,7-4,6; зола - 0,2-1,0) [Никитин В.М., Оболенская А.В. Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. М.: Лесная промышленность, 1978. - 368 с.];

- хлопковая целлюлоза [ГОСТ 595-79 «Целлюлоза хлопковая. Технические условия.];

- древесная целлюлоза [ГОСТ 11208-82. Целлюлоза древесная (хвойная) сульфатная небеленая. Технические условия.].

- стебли топинамбура представляют собой отход сельскохозяйственного производства следующего состава (в пересчете на сухое вещество): 55,8% углеводов (целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектиновые вещества), 10% белков, 18,1% безазотистых экстрактивных веществ 14,3% минеральных веществ и 1,8% жиров [Рязанова, Т.В. Химический состав вегетативной части топинамбура и ее использование / Т.В. Рязанова, Н.А. Чупрова, Л.А. Дорофеева, А.В. Богданов // Лесной журнал.- 1997.- №4.- С. 71-75].

Стебли топинамбура очищают от внешнего слоя и измельчают.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Пример 1

(1 этап) 1 г УНТ заливают 100 мл концентрированной азотной кислоты (модуль 100) и проводят их окисление при комнатной температуре в течение 60 мин. Затем азотную кислоту отделяют от нанотрубок декантацией (или фильтрованием), УНТ промывают дистиллированной водой и высушивают.

(2 этап) 1 г окисленных УНТ помещают в колбу с обратным холодильником, заливают 30 мл тионилхлорида и обрабатывают при модуле тионилхлорид / УНТ 30 при нагревании при температуре 80°С в течение 20 мин. Затем тионилхлорид отделяют от нанотрубок декантацией и УНТ высушивают.

(3 этап) 2 г УНТ (20% от массы сорбента), окисленных и обработанных тионилхлоридом, помещают в стакан, содержащий 20 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г древесных опилок (модуль толуол/сорбент 2) и выдерживают 1 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 0,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 50), pH 5, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди. Через 20 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cu(II).

Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,249 ммоль/л (степень извлечения 83,4%).

Пример 2

(1 этап) 1 г УНТ заливают 50 мл 0.1н раствора перманганата калия (модуль 50) и проводят их окисление при температуре 60°С и рН 2 в течение 20 мин. Затем раствор отделяют от нанотрубок декантацией (или фильтрованием), УНТ промывают дистиллированной водой и высушивают.

(2 этап) 1 г окисленных УНТ помещают в колбу с обратным холодильником, заливают 50 мл тионилхлорида и обрабатывают при модуле тионилхлорид / УНТ 50 при нагревании при температуре 80°С в течение 15 мин. Затем тионилхлорид отделяют от нанотрубок декантацией и УНТ высушивают.

(3 этап) 2 г УНТ (20% от массы сорбента), окисленных и обработанных тионилхлоридом, помещают в стакан, содержащий 10 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г хлопковой целлюлозы (модуль толуол/сорбент 1) и выдерживают 2 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 1,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 150), pH 3, содержащего 1,5 ммоль/л ионов никеля. Через 25 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Ni(II). Концентрация ионов никеля в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,282 ммоль/л (степень извлечения 81,2%).

Пример 3

(1 этап) 1 г УНТ заливают 100 мл 0.1н раствора бихроматаата калия (модуль 100) и проводят их окисление при температуре 50°С и рН 4 в течение 30 мин. Затем раствор отделяют от нанотрубок декантацией (или фильтрованием), УНТ промывают дистиллированной водой и высушивают.

(2 этап) 1 г окисленных УНТ помещают в колбу с обратным холодильником, заливают 30 мл тионилхлорида и обрабатывают при модуле тионилхлорид / УНТ 30 при нагревании при температуре 75°С в течение 15 мин. Затем тионилхлорид отделяют от нанотрубок декантацией и УНТ высушивают.

(3 этап) 2 г УНТ (20% от массы сорбента), окисленных и обработанных тионилхлоридом, помещают в стакан, содержащий 20 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г короткого льняного волокна (модуль толуол/сорбент 2), и выдерживают 1 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 2 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 200), pH 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов цинка. Через 30 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Zn(II). Концентрация ионов цинка в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2505 ммоль/л (степень извлечения 83,3%).

Пример 4

(1 этап) 1 г УНТ заливают 50 мл концентрированной азотной кислоты (модуль 50) и проводят их окисление при комнатной температуре в течение 90 мин. Затем азотную кислоту отделяют от нанотрубок декантацией (или фильтрованием), УНТ промывают дистиллированной водой и высушивают.

(2 этап) 1 г окисленных УНТ помещают в колбу с обратным холодильником, заливают 50 мл тионилхлорида и обрабатывают при модуле тионилхлорид / УНТ 50 при нагревании при температуре 75°С в течение 15 мин. Затем тионилхлорид отделяют от нанотрубок декантацией и УНТ высушивают.

(3 этап) 1 г УНТ (10% от массы сорбента), окисленных и обработанных тионилхлоридом, помещают в стакан, содержащий 10 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г древесной целлюлозы (модуль толуол/сорбент1), и выдерживают 2 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 1 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 100), pH 7, содержащего 1,5 ммоль/л ионов кадмия. Через 23 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cd(II). Концентрация ионов кадмия в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,288 ммоль/л (степень извлечения ионов Cd(II) 80,8%).

Пример 5

(1 этап) 1 г УНТ заливают 100 мл 0.1н раствора перманганата калия (модуль 100) и проводят их окисление при температуре 50°С и рН 4 в течение 30 мин. Затем раствор отделяют от нанотрубок декантацией (или фильтрованием), УНТ промывают дистиллированной водой и высушивают.

(2 этап) 1 г окисленных УНТ помещают в колбу с обратным холодильником, заливают 30 мл тионилхлорида и обрабатывают при модуле тионилхлорид / УНТ 30 при нагревании при температуре 75°С в течение 20 мин. Затем тионилхлорид отделяют от нанотрубок декантацией и УНТ высушивают.

(3 этап) 1 г УНТ (10% от массы сорбента), окисленных и обработанных тионилхлоридом, помещают в стакан, содержащий 20 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г (модуль толуол/сорбент 2) стеблей топинамбура и выдерживают 1 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 0,6 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 60), pH 5, содержащего 1,5 ммоль/л ионов кадмия. Через 26 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cd(II).

Концентрация ионов кадмия в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2895 ммоль/л (степень извлечения 80,7%).

Пример 6

(1 этап) 1 г УНТ заливают 50 мл 0.1н раствора бихроматаата калия (модуль 50) и проводят их окисление при температуре 60°С и рН 2 в течение 20 мин. Затем раствор отделяют от нанотрубок декантацией (или фильтрованием), УНТ промывают дистиллированной водой и высушивают.

(2 этап) 1 г окисленных УНТ помещают в колбу с обратным холодильником, заливают 50 мл тионилхлорида и обрабатывают при модуле тионилхлорид / УНТ 50 при нагревании при температуре 80°С в течение 20 мин. Затем тионилхлорид отделяют от нанотрубок декантацией и УНТ высушивают.

(3 этап) 1 г УНТ (10% от массы сорбента), окисленных и обработанных тионилхлоридом, помещают в стакан, содержащий 10 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г хлопковой целлюлозы (модуль толуол/сорбент 1) и выдерживают 2 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 0,75 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 75), pH 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди, никеля, цинка и кадмия в соотношении 1:1:1:1. Через 28 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов металлов. Концентрация ионов Cu(II), Ni(II), Zn(II) и Cd(II) в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,3135; 0,3255; 0,3285 и 0,3915 ммоль/л соответственно (степень извлечения 79,1; 78,3; 78,1 и 73,9%).

Пример 7

(1 этап) 1 г УНТ заливают 75 мл концентрированной азотной кислоты (модуль 75) и проводят их окисление при комнатной температуре в течение 75 мин. Затем азотную кислоту отделяют от нанотрубок декантацией (или фильтрованием), УНТ промывают дистиллированной водой и высушивают.

(2 этап) 1 г окисленных УНТ помещают в колбу с обратным холодильником, заливают 40 мл тионилхлорида и обрабатывают при модуле тионилхлорид / УНТ 40 при нагревании при температуре 78°С в течение 18 мин. Затем тионилхлорид отделяют от нанотрубок декантацией и УНТ высушивают.

(3 этап) 1,5 г УНТ (15% от массы сорбента), окисленных и обработанных тионилхлоридом, помещают в стакан, содержащий 15 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г древесных опилок (модуль толуол/сорбент 1,5) и выдерживают 1,5 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 0,8 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 80), pH 5, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди. Через 27 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cu(II).

Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2475 ммоль/л (степень извлечения 83,5%).

Пример 8

(1 этап) 1 г УНТ заливают 75 мл 0.1н раствора перманганата калия (модуль 75) и проводят их окисление при температуре 55°С и рН 3 в течение 25 мин. Затем раствор отделяют от нанотрубок декантацией (или фильтрованием), УНТ промывают дистиллированной водой и высушивают.

(2 этап) 1 г окисленных УНТ помещают в колбу с обратным холодильником, заливают 40 мл тионилхлорида и обрабатывают при модуле тионилхлорид / УНТ 40 при нагревании при температуре 77°С в течение 16 мин. Затем тионилхлорид отделяют от нанотрубок декантацией и УНТ высушивают.

(3 этап) 1,6 г УНТ (16% от массы сорбента), окисленных и обработанных тионилхлоридом, помещают в стакан, содержащий 17 мл толуола (модуль толуол/сорбент 1,7) и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г древесной целлюлозы и выдерживают 1,5 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 1,25 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 125), pH 3, содержащего 1,5 ммоль/л ионов никеля. Через 21 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Ni(II). Концентрация ионов никеля в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2835 ммоль/л (степень извлечения 81,1%).

Пример 9

(1 этап) 1 г УНТ заливают 80 мл 0.1н раствора бихроматаата калия (модуль 80) и проводят их окисление при температуре 58°С и рН 3,5 в течение 28 мин. Затем раствор отделяют от нанотрубок декантацией (или фильтрованием), УНТ промывают дистиллированной водой и высушивают.

(2 этап) 1 г окисленных УНТ помещают в колбу с обратным холодильником, заливают 35 мл тионилхлорида и обрабатывают при модуле тионилхлорид / УНТ 35 при нагревании при температуре 76°С в течение 17 мин. Затем тионилхлорид отделяют от нанотрубок декантацией и УНТ высушивают.

(3 этап) 1,7 г УНТ (17% от массы сорбента), окисленных и обработанных тионилхлоридом, помещают в стакан, содержащий 18 мл толуола (модуль толуол/сорбент 1.8) и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г короткого льняного волокна и выдерживают 1,5 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют центрифугированием от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 1,8 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 180), pH 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов цинка. Через 29 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Zn(II). Концентрация ионов цинка в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,252 ммоль/л (степень извлечения 83,2%).

Результаты опытов в сравнении с прототипом представлены в таблице.

Таблица

ПРИМЕРЫ Степень
извлечения, %		 Использование
СВЧ- установки
Cu2+ Ni2+ Zn2+ Cd2+
1. 83,4 - - - Не используется
2. - 81,2 - -
3. - - 83,3 -
4. - - - 80,8
5. - - - 80,7
6. 79,1 78,3 78,1 73,9
7. 83,5
8. 81,1
9. 83,2
ПРОТОТИП 81,9 - - - Используется
- 80,0 - -
- - 79,9 -
- - - 80,4
78,3 77,4 77,8 73,2

Из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу, а именно: повысить степень извлечения ионов тяжелых металлов на 2-5% и упрощение обработки сорбентов за счет исключения необходимости использования ультразвуковой установки.

Способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающийся в контактировании их при комнатной температуре с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор/сорбент, равном 50-200, при этом модифицирование сорбентов осуществляют путем нанесения на них углеродных нанотрубок (УНТ), отличающийся тем, что углеродные нанотрубки предварительно окисляют концентрированной азотной кислотой при модуле 50-100 при комнатной температуре в течение 60-90 мин или растворами бихромата калия или перманганата калия при рН 2-4, модуле раствора 50-100 и температуре 50-60°С в течение 20-30 мин, затем углеродные нанотрубки отделяют, промывают дистиллированной водой, высушивают и обрабатывают тионилхлоридом при модуле тионилхлорид/УНТ 30-50 при нагревании с обратным холодильником при температуре 75-80°С в течение 15-20 мин с последующей промывкой, отжимом и высушиванием до постоянного веса, после чего проводят модификацию полимерных сорбентов на основе целлюлозы обработанными углеродными нанотрубками в количестве 10-20% от массы сорбента в толуоле при модуле толул/сорбент 1-2 при комнатной температуре в течение 1-2 ч, затем готовый сорбент отделяют от толуола центрифугированием, промывают дистиллированной водой и высушивают, а контактирование их с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы осуществляют в течение 20-30 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологическим процессам Na- катионирования воды, содержащей ионы жесткости, которые являются причиной шламо- и осадкообразования в основном и вспомогательном теплотехническом и теплоэнергетическом оборудования и технологических трубопроводов, и может быть использовано для получения глубокоумягченной воды для ее использования в различных технологических процессах.

Изобретение предназначено для разделения газожидкостных смесей и может быть использовано на объектах газовой, нефтяной, нефтехимической, энергетической промышленности и в других областях промышленности. Центробежный газожидкостный сепаратор содержит вертикальный корпус с крышкой и днищем, тангенциальный ввод газожидкостной смеси, газоход, патрубок вывода газа, вал, кинематически связанный с электродвигателем.

Изобретение относится к технологии очистки искусственных техногенных водоемов, расположенных в любой климатической зоне, в том числе арктической, и предназначено для очистки воды как в поверхностном слое, так и в слое определенной толщины, в месте забора воды для технических нужд без транспортирования ее на водоподготовительные сооружения.

Изобретение может быть использовано для опреснения морской воды в мобильных условиях - на судах или в стационарных условиях – вблизи берегов морей, океанов, а также на морских платформах. Насыщение воздуха водяным паром производят внутри куполообразного корпуса 4 путем барботажа морской воды нагретым до температуры выше 100°С атмосферным воздухом, который подают под давлением через мелкоячеистую сетку 1 с размером ячеек, обеспечивающим прохождение воздуха через неё, но исключающим выход воздуха через нижнюю часть корпуса.

Изобретение относится к способам очистки производственных сточных вод, содержащих белки, липиды, другие органические вещества, и может быть использовано при очистке стоков предприятий пищевой и рыбной промышленности с возможностью утилизации выделенных продуктов. Способ очистки включает механическое отделение взвешенных веществ, смешивание с коагулянтом, коагуляцию и электрообработку раствора в электрофлотаторе в течение 60-90 мин.

Изобретение относится к cпособу обезвреживания сбросных растворов после электролиза обеднения сурьмы от Au, As, Ca, Fe, Ni, Pb, S, Sb, Zn путем обработки кислым фугатом центрифугирования биоокисленного концентрата флотации, содержащим серную кислоту и сульфат железа (III). 2 з.п.
Изобретение относится к способам фильтрационного разделения водной эмульсии, в частности к способам очистки воды от нефти, масел, маслонефтепродуктов, жиров (растительного и животного происхождения) и других органических веществ. В предложенном способе фильтрационного разделения водной эмульсии в слое гранул с помощью коалесцентного улавливания нерастворимых в воде жидкостей, в качестве коалесцентного улавливателя используется жидкостная сеть, состоящая из дисперсной фазы разделяемой эмульсии или из взаиморастворимой с дисперсной фазой жидкости.

Настоящее изобретение относится к способу получения гибридного органо-неорганического сорбента. В данном способе шунгит и вещества, содержащие гуминовые кислоты, подвергают механохимической активации в аппарате механического действия при температуре, не превышающей 70°C, до измельчения компонентов смеси до размера не более 1 мм.
Изобретение относится к технологии разделения изотопов водорода и может быть использовано для удаления радиоактивных загрязнений из водных сред. Способ выделения трития из загрязненной им воды включает добавление в загрязненную воду безводного пероксида стронция (ПОС) с возможностью равномерного распределения ПОС по объему воды до образования осадка октагидрата пероксида стронция и отделение этого осадка.

Изобретение относится к устройствам для очистки воды. Описано устройство, состоящее из двух изолированных друг от друга рабочих резервуаров с фильтровальными картриджами внутри в форме стаканов, размещенных на теле перфорированной трубы с разных ее торцов.
Изобретение относится к способу приготовления модифицированного адсорбента на основе активной глины для очистки бензола и бензольной фракции от сернистых и непредельных соединений, представляющему собой метод последовательного получения адсорбента путем пропитки адсорбента на основе активной глины водными растворами неорганических и/или органических солей элементов, выбранных из группы, включающей по меньшей мере один и следующих: меди, цинка, никеля, серебра, олова или марганца, с последующей прокалкой адсорбента и выделением целевой фракции адсорбента заданного размера.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2021-06-10 2022-09-02T16:43:21
Наверх