CS201705B1 - Způsob výroby biosorbentu - Google Patents

Abstract

Způsob výroby biosorbentu, který obsahuje biomasu vyšších rostlin nebo řas. Vynález náleží do oboru organické chemie. Řeší problém efektivní výroby ionesů pro ionexové kolony. Dezintegrovaná biomasa vyšších rostlin nebo řas se aktivuje v kyselém prostředí, kde se štěpí peptidická vazba bílkovin na útvary s kratším řetězcem. Aktivovaná biomasa se smísí s močovinou a/nebo s formaldehydem a vytvrzuje se při teplotě nad 100° C. Zpevněný biosorbent se rozdrtí na zrna a je použitelný v ionexovýoh kolonách, zvláště pro zachycováni iontů kovů z vodných roztoků, např. iontů uranu.

Description

Předmětem vynálezu je způsob výroby biosorbentu, obsahujícího biomasu telomovýoh rostlin nebo řas, zvláště pro zachyoování iontů kovů z vodných roztoků, upraveného drcením a sítováním na zrna nebo lisováním na desky·

Je známý způsob výroby biosorbentu, při němž se dezintegrovaná biomasa řas nebo telomovýoh rostlin smísí s kopolymerem třísložkové monomezní směsi, obsahující akrylonitril nebo metakxylonitril, akrylan alkalický nebo metakrylan alkalický a kyselinu akrylovou nebo metakrylovou. Směs se v přítomnosti fonnaldehydu, v kyselém prostředí zesítuje.

Takto připravený biosořbent má malou mechanickou pevnost a nevylučuje ucpávání porézních vložek v lonexovýoh kolonách. Je chemicky málo stabilní. Vazba biomasy s kopolymerem není dokonalá. Biosořbent je proto nutné před každým použitím k sorpci v dynamických podmínkách dlouhodobě vymývat. Výroba je složitá a v důsledku polymeraoe náročná na přesnost technologického postupu. Výchozí látky jsou pro svou pracnost cenově nepříznivé. Účinek biosorbentu je přitom relativně malý. Tak např. při pokusné sorpci iontů uranu ze standardního roztoku dusičnanu uranylu, o koncentraci 200 mg uranu na litr a pH 4, vykazoval známý biosořbent účinnost 140 mg uranu na gram sušiny biosorbentu.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby biosorbentu, jehož podstata spočívá v tom, ža uvedená biopolymerní struktura biomasy telomovýoh rostlin nebo řas se štěpením aktivuje v kyselém prostředí, např. v pěti až třicetisedmiprocentní kyselině chlorovodíkové nebo v pěti až čtyřicetiprocentní fosforečné kyselině, aktivovaná biomasa se smísí s močovinou a/ nebo s thiomočovinou v hmotnostním poměru 1 t 0,1 až 0,2 nebo se smísí s formaldehydam v hmotnostním poměru 1 t 0,2, případně i s močovinou anebo thiomočovinou v hmotí nostním poměru 1 t 0,1 až 0,2 a poté se předkondenzační směs vytvrzuje při teplotě 100 až 150 ⁰ C.

Borozita sorbentu se zvýší a přístup iontů k sorbujícím skupinám zlepší, když se biomasa neutralizuje až dvacetiprocentním roztokem hydroxidu sodného na pH 3 až 6.

Biomasa lépe zreaguje se skeletem, když se předkondenzační směs před vytvrzením ohřívá po dobu až dvou hodin na 80 až 100 ⁰ C.

Výhody způsobu výroby sorbentu podle vynálezu se projevují především v mechanické pevnosti výsledného produktu a v nákladovostl. Aktivací dezintegrovaná biomasy řas nebo telomovýoh rostlin se rozruší její vnitřní struktura, zejména bílkoviny, jakožto majoritní složka sorpce, u kterých se štšpí peptidická vazba a vznikají útvary s kratším řetězcem. Zvětšuje se tím počet volných aktivních míst pro dokonalejší reakci s karbamidovou pryskyřicí nebo s foxmaldehydem. Aniž by se snížila kapacita sorbentu, zlepší se jeho meohanieké vlastnosti. Způsob výroby podle vynálezu je výhodný i z hlediska nákladovosti výroby. Dosud užívané, cenově nepříznivé výchozí látky, např. kopolymery akrylonitrilu, akrylamidy apod. jsou nahrazeny běžnými ekonomioky výhodnými látkami, které činí ze sorbentu atraktivní výrobek.

Výroba se zjednodušuje a přitom chemická stálost výsledného produktu i účinnost je vyšší. Vyšší chemická stálost umožňuje zkrátit dobu vymývání sorbentu před jeho použitím

201 708 k sorpci v dynamických podmínkách na minimum. Při pokusná sorpci iontů uranu ze standardního roztoku dusičnanu uranylu vykazoval při stejných podmínkáoh biosorbent vyrobený způsobem podle vynálezu účinnost o 60 % vyšší ncš dosud známý biosorbent.

Způsob výroby biosorbentu podle vynálezu byl laboratorně ověřen.

Příklad I g biomasy bylo v porcelánová misoe zvlhčeno 5 % kyselinou chlorovodíkovou a kontaktováno při normální teplotě po dobu 20 hodin. Potom byl do kyselá směsi vmíšen roztok 2 g thiomočoviny a 2 g močoviny v 10 ml 10 % kyseliny fosforečná a směs ihned tvrzena po dobu 16 hodin v elektrická sušárně s odtahem při 140 ⁰ C. Vyrobený biosorbent je částečně fosforylovaný a dostatečně meohanieky stabilní pro práee v kolonkovém uspořádání. Tento způsob zpevňování biomasy je ekonomicky velmi výhodný.

Příklad II g biomasy bylo zvlhčeno 8 % kyselinou chlorovodíkovou a kontaktováno v porcelánové misce 20 hodin za normální teploty. Poté byl vmíšen roztok 1 g thiomočoviny a 2 g močoviny v 10 ml 37 až 40 % formaldehydu. Následovalo tvrzení reakční směsi v elektrioké sušárně s odtahem při 130 ° C po dobu 20 hodin. Biosorbent je dostatečně meohanieky a chemioky stabilní pro práoe v kolonkovém uspořádání.

Příklad III g biomasy bylo zvlhčeno 7 % kyselinou chlorovodíkovou a kontaktováno po dobu 24 hod při normální teplotě. Poté byla prováděna neutralizaoe reakční směsi 20 % roztokem hydroxidu sodného na pH = 3 a po odpaření přebytečného objemu vody byl přimíšen roztok 2 g močoviny a 1 g thiomočoviny v 10 ml 37 až 40 % formaldehydu. Následovalo vytvrzení materiálu v elektrioké sušárně s odtahem po dobu 12 hodin při 150 ⁰ 0. Zpevněný biologický sorbent je dostatečně meohanieky stabilní pro práoe v kolonkovém uspořádání. Neutralizací kysele aktivované biomasy hydroxidem sodným byly odstraněny agresivní výpary chlorovodíku z výrobního procesu a vyrobený sorbent byl po vymytí chloridu sodného značně porozní. Velké množství pórů v biosorbentu pak zvětšuje jeho smáčeoí schopnost a při kontaktu s vodnou fází usnadňuje přístup vody k aktivním centrům.

Příklad IV g biomasy bylo zvlhčeno 8 % kyselinou chlorovodíkovou v porcelánové misoe a kontaktováno po dobu 24 hodin za normální teploty. Potom byla směs neutralizována 20 % roztokem hydroxidu sodného na pH 6. Po odpaření přebytečného objemu vody byl vmíšen do reakční směsi roztok 2 g močoviny a 2 g thiomočoviny v 10 ml 37 až 40 % formaldehydu. Následovalo předkondenzování směsi na vodní lázni po dobu 2 hodin.

Nakonec byly vmíšeny 2 ml 85 % kyseliny fosforečné a materiál tvrzen 20 hodin v elektrioké sušárně s odtahem při 140 ⁰ C. Vyrobený biosorbent je částečně fosforylovaný, dostatečně chemicky a mechanicky stabilní pro práoe v kolonkovém uspořádání a současně je dostatečně porézní, oož umožňuje větší kontakt vodné fáze s aktivními centry.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob výroby biosorbentu, obsahujícího biomasu telomových rostlin nebo řas, i

   zvláště pro zachycování iontů kovů z vodných roztoků, upraveného drcením a síťováním ’ na zrna nebo lisováním na desky a jejich vymýváním v teplé vodě, vyznačený tím, že biopolymerní struktura biomasy telomových rostlin nebo řas ae štěpením aktivuje v kyselém prostředí, např. v deseti až třícetisedmiprocentní kyselině chlorovodíkové nebo pěti až čtyřicetiprocentní kyselině fosforečné, aktivovaná biomasa se smísí s močovinou a/nebo s thiomočovinou v hmotnostním poměru 1 : 0,1 až 0,2 nebo se smísí s formaldehydem v hmotnostním poměru 1 : 0,2, popřípadě i s močovinou anebo thiomočovinou v hmotnostním poměru 1 s 0,1 až 0,2 a potom se předkondenzační směs vytvrzuje při teplotě 100 až 150 °C.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že biomasa se po aktivaci neutralizuje až dvacetiprocentním roztokem hydroxidu sodného na pH 3 až 6.
3. 3· Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že předkondenzační směs se před vytvrzením ohřívá po dobu až dvou hodin na 80 až 100 °C.