CZ2008462A3 - Zpusob modifikace vermikulitu, zejména na sorpcní materiál - Google Patents

Zpusob modifikace vermikulitu, zejména na sorpcní materiál Download PDF

Info

Publication number
CZ2008462A3
CZ2008462A3 CZ20080462A CZ2008462A CZ2008462A3 CZ 2008462 A3 CZ2008462 A3 CZ 2008462A3 CZ 20080462 A CZ20080462 A CZ 20080462A CZ 2008462 A CZ2008462 A CZ 2008462A CZ 2008462 A3 CZ2008462 A3 CZ 2008462A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
vermiculite
modifier
solid phase
salt
solution
Prior art date
Application number
CZ20080462A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ302813B6 (cs
Inventor
Plachá@Daniela
Martynková@Gražyna Simha
Original Assignee
Vysoká škola bánská - Technická universita Ostrava
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká škola bánská - Technická universita Ostrava filed Critical Vysoká škola bánská - Technická universita Ostrava
Priority to CZ20080462A priority Critical patent/CZ302813B6/cs
Publication of CZ2008462A3 publication Critical patent/CZ2008462A3/cs
Publication of CZ302813B6 publication Critical patent/CZ302813B6/cs

Links

Landscapes

  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Vermikulit o zrnitosti pod 100 .mi.m se nejprve vystavuje pusobení vodného roztoku alkalické soli, nacež se pevná fáze oddeluje od zbytku vodného roztoku alkalické soli a poté se z pevné fáze proplachováním demineralizovanou vodou odstranují zbytky roztoku alkalické soli a dále se pevná fáze jednorázove nebo v nekolika po sobe aplikovaných dávkách vystavuje pusobení vodního roztoku nejméne jednoho modifikátoru ze skupiny: kvartérní amoniová sul s organickými retezci, fosfoniová sul s organickými retezci, sulfoniová sul s organickými retezci nebo pyridinová sul, kde organický je uhlíkový retezec o délce v rozmezí od 12 do 18 atomu uhlíku a/nebo cyklický a/nebo aromatický uhlíkový retezec, nacež proces vystavení pevné fáze pusobení vodního roztoku nejméne jednoho modifikátoru se provádí pri teplote 40 až 80 .degree.C po dobu 15 minut až 10 hodin a po ukoncení modifikace se modifikovaný vermikulit proplachuje demineralizovanou vodou pro odstranení zbytku modifikátoru, oddeluje se od kapalné fáze a následne se suší pri teplote nejvýše 70 .degree.C a prípadne ješte mele.

Description

Způsob modifikace vermikuiitu, zejména na sorpční materiál
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu modifikace vermikuiitu, zejména na sorpční materiál, který je použitelný k zachycení nežádoucích látek z odpadních vod nebo z přírodních povrchových nebo podzemních vod, zejména z ekologicky znečištěných, ve kterých mohou být znečišťující látky přítomny ve formě roztoků nebo emulzí, a dále z odpadních plynů, například z plynů odsávaných z průmyslově využívaných prostor, například z lakoven.
Dosavadní stav techniky
Je známo, že se nežádoucí látky z odpadních nebo z přírodních vod nebo z plynů odstraňuji pomocí sorbentů nebo iontoměničů. V průmyslu se například hojně používají jílovité minerály montmorillonit nebo bentonit, a to pro jejich silné sorpční vlastnosti a schopnost výměny iontů. Montmorillonit se používá například pro filtry, pro odbarvováni, odmašťování nebo pro změkčováni vody. Bentonit je užíván též jako sorbent pro zachycení ropných látek při řešení ekologických havárií. Pro účely zachycováni nepolárních organických látek bývají montmorillonit i bentonit modifikovány. Principem modifikace je zachycení povrchově aktivní látky - modifikátoru, obsahujícího kationty na vrstvách montmorillonitu, které mají záporný náboj. Povrchově aktivní látka je následně, při kontaktu modifikovaného montmorillonitu nebo bentonitu s vodním prostředím, schopna vázat nepolární organické látky. Způsoby modifikace montmorillonitu, spočívají v míšení práškového montmorillonitu s roztokem povrchově aktivní látky, s následujícím oddělením kapalné a pevné fáze a vysušením modifikovaného montmorillonitu. Konkrétní podmínky modifikace montmorillonitu na sorbent nepolárních organických látek kontaminujících vodu nebo plyn jsou pro konkrétní povrchově aktivní látky popsány v následujících patentových dokumentech: WO 2007/094524, US 5^401,417, US 6,080.319, US 5Λ268Λ109 a US 4,517,094. Je rovněž známo, že se bentonit modifikuje kontaktem s kvartémími amoniovými solemi, obsahujícími uhlovodíkové řetězce. Nevýhodou montmorillonitu, a to jak přírodního, tak modifikovaného, je jeho vysoká bobtnavost. Nevýhodou komerčně využívaného modifikovaného montmorillonitu nebo bentonitu je jejich nestabilita, jejíž důvodem je postupné vyplavování modifikátoru. V US patentu 5,137,639 je popsána výroba sorbentů k zachycování nepolárních organických látek z odpadních vod modifikací oxidu křemičitého, • · · 4 · • 44 4 4
4 · 4 « • 4 4 4 • · · ♦
4 44 který je modifikován kvartérnimi amoniovými solemi s minimálně jedním dlouhým uhlovodíkovým řetězcem. Dále je známo, že jako iontoměniče lze z jílových minerálů použít rovněž vermikulitu. Jeho nevýhodu je, že není schopen sorbovat organické nepolární látky. Způsob modifikace vermikulitu na sorbent organických nepolární látek není znám.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody řeší způsob modifikace vermikulitu, zejména na sorpcní materiál, jehož podstatou je, že se vermikulit o zrnitosti pod 100 pm vystavuje působení vodného roztoku alkalické soli, načež se pevná fáze odděluje od zbytku vodného roztoku alkalické soli a poté se z pevné fáze proplachovánim demineralizovanou vodou odstraňují zbytky roztoku alkalické soli, a dále se pevná fáze jednorázově nebo v několika po sobě aplikovaných dávkách vystavuje působení vodního roztoku nejméně jednoho modifikátoru ze skupiny: kvartémí amoniová sůl s nejméně jedním organickým řetězcem, fosfoníová sůl s nejméně jedním organickým řetězcem, sulfoniová sůl s nejméně jedním organickým řetězcem nebo pyridinová sůl, načež se pevná fáze obsahující modifikovaný vermikulit odděluje od kapalné fáze a následně suší při teplotě nejvýše 70°C. Alternativně je podstatou, že modifikátor obsahuje nejméně jeden organický řetězec, obsahující od 12 do 18 atomů uhlíku a/nebo že modifikátor obsahuje cyklický a/nebo aromatický organický řetězec. S výhodou má minimálně 5θ]% vermikulitu velikost částic v rozmezí 20 až 50 pm. Dle dalších alternativ je podstatou, že proces nejméně jednoho vystavení pevné fáze působení vodního roztoku nejméně jednoho modifikátoru se provádí při teplotě 40 až 8of C po dobu 15 minut až 10 hodin a že celkové množství modifikátoru ve vodném roztoku se stanovuje dle množství vermikulitu v dávce, a to na základě požadované úrovně modifikace. S výhodou se celkové množství modifikátoru dodává nejméně ve dvou dávkách. Alternativně se modifikovaný vermikulit po ukončení modifikace proplachuje demineralizovanou vodou pro odstranění zbytků modifikátoru. Dle další alternativy se pevná fáze po vysušení mele.
Výhodou modifikovaného vermikulitu je jeho stabilita a ve srovnání s montmorilJonitem větší schopnost výměny iontů. Vlastnosti modifikovananého vermikulitu jsou stálejší než u modifikovaného montmorillonitu, neboť se modifikátor dalšími manipulacemi z vermikulitu nevyplavuje. Stupeň modifikace lze metodou rentgenové difrakce spolehlivěji zjistit, než je tomu u modifikovaného montmorillonitu. Další výhodou modifikovaného vermikulitu je minimální závislost jeho objemu na obsahu vody. Výhodou dávkování modifikátoru dle požadované úrovně modifikace je, že část vermikulitu obsahuje kationty alkalického kovu, ··*· ·· · · «·· » ·· · · · ·« • · · · · e · · · · ·β • · · · · ··««· ··♦♦ ·· «« *44 které zůstávají k dispozici pro iontovou výměnu, jejíž cílem je zachycení těžkých kovů z čištěné vody.
Příklady provedeni vynálezu
Příklad 1
Modifikovaný vermikulit podle příkladu jedna je určen k odstraňování ropných látek a těžkých kovů z odpadní vody. Vytěžený jíl se nejprve vysuší a poté pomele. Pro další kroky se z pomletého jílu oddělí frakce o velikosti částic pod 40 pm, která obsahuje převážně vermikulit. Práškový vermikulit frakce pod 40 pm se smísí s roztokem chloridu sodného, kde celkové množství NaCl v roztoku převyšuje předem zjištěnou kapacitu použitého množství vermikulitu a směs se dvě hodiny promíchává. V průběhu míchání dochází k výměně převážně dvojmocných kationtů, např. Mg2+ na kationty Na+. Po ukončení míchání se pevná frakce oddělí a následně se proplachuje demineralizovanou vodou pro odstranění chloridů. Takto modifikovaný vermikulit je hydrofilní a nesorbuje nepolární organické látky. Pevná frakce se následně při teplotě v rozmezí 60^ C až 80^ C po dobu 1 hodiny míchá s prvním podílem vodního roztoku směsi kvartémich amoniových chloridů s alkylovými řetězci, kde jeden alkylový řetězec má délku od Cu do Cu a ostatní radikály jsou methyl radikály. Po této době se první podíl vodného roztoku nahradí druhým podílem vodného roztoku o stejném složeni, přičemž celkové množství použitých kvartémich amoniových chloridů bylo stanoveno na základě množství vermikulitu v Šarži a jeho předem zjištěné kationtové výměnné kapacity a dále na základě požadovaného stupně modifikace 4Č^/0. Poměr mezi
Γ' kvartémimi amoniovými chloridy s krátkými alkylovými řetězci a s dlouhými alkylovými řetězci se volí s ohledem na povahu organických látek, které mají být zachyceny, neboť vermikulit modifikovaný kvartémimi amoniovými solemi s krátkými alkylovými řetězci sorbuje lépe uhlovodíky s krátkým řetězcem, zatímco vermikulit modifikovaný kvartémimi amoniovými chloridy s dlouhými alkylovými řetězci sorbuji lépe aromatické uhlovodíky. V průběhu tohoto míchání dojde k výměně iontů Na+ přítomných v mezivrství vermikulitu za kvartérní amoniový kationt s alkylovými řetězci, dle tohoto příkladu ze 40^ó. Modifikovaný vermikulit se příkladně používá k čištění odpadní vody obsahující 0,15 g ropných látek a 0,05 g kationtů kadmia a olova na 1 litr odpadní vody. Stanovené množství odpadní vody se míchá s přiměřeným množstvím modifikovaného vermikulitu po dobu 12 hodin, přičemž 99 % ropných látek a 90 % kationtů olova a kadmia je z vody odstraněno.
• ·» · · l · · * • « · t * ·♦·· v* »«
Γ * »
* · ··
• · *
i • * * *
« ·· ··
Přiklad 2
Modifikovaný vermikulit podle příkladu dvě je určen k odstraňování benzínových výparů ze vzduchu odsávaného z okolí odmašťovacího zařízeni. Vytěžený vermikulit se stejně, jako bylo popsáno v příkladu jedna, nejprve vysuší a poté pomele. Pro další kroky se z pomletého vermikulitu oddělí frakce o velikosti částic pod 60 pm. Práškový vermikulit frakce pod 60 pm se smísí s vodným roztokem chloridu sodného, kde celkové množství NaCl v roztoku koresponduje s předem zjištěnou výměnnou kationtovou kapacitou použitého množství vermikulitu a směs se dvě hodiny promíchává. Po ukončení mícháni se pevná frakce oddělí a následně se proplachuje demineralízovanou vodou pro odstranění chloridů. Pevná frakce se j j následně při teplotě v rozmezí 40jf C až 60^ C po dobu 3 hodin míchá s vodným roztokem obsahujícím pyridiniové kationty. Celkové množství pyridioniových kationtů v roztoku se stanoví na základě množství vermikulitu v šarži a na základě požadovaného stupně modifikace. V průběhu tohoto míchání dojde k výměně iontů Na+ přítomných v mezívrství vermikulitu za alkylpyridiniový kationt, dle tohoto příkladu minimálně ze 7(^ó. Modifikovaný vermikulit se příkladně používá k čištění vzduchu obsahujícího 0,001 až 0,02 % benzínových par. Odsávaný vzduch prochází absorbérem, ve které je umístěn podle tohoto příkladu modifikovaný vermikulit. Po průchodu odsávaného vzduchu absorbérem poklesne obsah benzínových par v odsávaném vzduchu o 90|%.
Průmyslová využitelnost
Vermikulit modifikovaný podle vynálezu lze využít všude tam, kde je potřeba zachytit organickou nepolární kapalinu v pevné fázi, např. při odtraňováni následků ropných havárií, pro fixaci kontaminující látky v zemině, jako nosiče pesticidů nebo v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu.

Claims (9)

1. Způsob modifikace vermikulitu, zejména na sorpční materiál, vyznačující se tím, že se vermikulit o zrnitosti pod 100 pm vystavuje působení vodného roztoku alkalické soli, načež se pevná fáze odděluje od zbytku vodného roztoku alkalické soli a poté se z pevné fáze proplachováním demineralizovanou vodou odstraňují zbytky roztoku alkalické soli, a dále se pevná fáze jednorázově nebo v několika po sobě aplikovaných dávkách vystavuje působeni vodního roztoku nejméně jednoho modifikátoru ze skupiny ; kvartémí amoniová sůl s nejméně jedním organickým řetězcem, fosfoniová sůl s nejméně jedním organickým řetězcem, sulfoniová sůl s nejméně jedním organickým řetězcem nebo pyridinová sůl, načež se pevná fáze obsahující modifikovaný vermikulit odděluje od kapalné fáze a následně suší při teplotě nejvýše
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že modifikátor obsahuje nejméně jeden organický řetězec, obsahující od 12 do 18 atomů uhlíku.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že modifikátor obsahuje cyklický a/nebo aromatický organický řetězec.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že minimálně 50|/o vermikulitu má velikost částic v rozmezí 20 až 50 pm.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že proces nejméně jednoho vystavení pevné fáze působení vodního roztoku nejméně jednoho modifikátoru se provádí při teplotě 40 až 80^ C po dobu 15 minut až 10 hodin.
6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že celkové množství modifikátoru ve vodném roztoku se stanovuje dle množství vermikulitu v dávce, a to na základě požadované úrovně modifikace.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se celkové množství modifikátoru dodává nejméně ve dvou dávkách.
· · · · · · · · ** • ·· · · · · · *· ··*··« ····« ······ * · * e ···· *· «· · »« φβ
8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se modifikovaný vermikulit po ukončeni modifikace proplachuje demineralizovanou vodou pro odstranění zbytků modifikátoru.
9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se pevná fáze po vysušeni mele.
CZ20080462A 2008-07-28 2008-07-28 Zpusob modifikace vermikulitu, zejména na sorpcní materiál CZ302813B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080462A CZ302813B6 (cs) 2008-07-28 2008-07-28 Zpusob modifikace vermikulitu, zejména na sorpcní materiál

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080462A CZ302813B6 (cs) 2008-07-28 2008-07-28 Zpusob modifikace vermikulitu, zejména na sorpcní materiál

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2008462A3 true CZ2008462A3 (cs) 2010-02-10
CZ302813B6 CZ302813B6 (cs) 2011-11-23

Family

ID=41663110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20080462A CZ302813B6 (cs) 2008-07-28 2008-07-28 Zpusob modifikace vermikulitu, zejména na sorpcní materiál

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ302813B6 (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2014983A3 (cs) * 2014-12-31 2016-03-09 Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava Filtr pro odstranění anorganických i organických látek z kontaminovaných vod
CZ309206B6 (cs) * 2021-03-11 2022-05-18 Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava Způsob přípravy modifikovaného vermikulitu interkalovaného organickými kationty pro odstranění organických polutantů, zejména naftalenu, z vody, modifikovaný vermikulit připravený tímto způsobem a jeho použití

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2206393C2 (ru) * 2001-08-27 2003-06-20 Шапкин Николай Павлович Способ получения сорбентов для очистки воды от органических примесей
RU2255804C1 (ru) * 2003-12-08 2005-07-10 Шведчиков Геннадий Васильевич Способ получения сорбента для нефти, нефтепродуктов и жидких углеводородов
RU2277013C1 (ru) * 2004-12-01 2006-05-27 Николай Павлович Шапкин Способ получения сорбентов для очистки воды

Also Published As

Publication number Publication date
CZ302813B6 (cs) 2011-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wingenfelder et al. Sorption of antimonate by HDTMA-modified zeolite
Burgos et al. Adsorption of quinoline to kaolinite and montmorillonite
Özdemir et al. Adsorption and desorption behavior of copper ions on Na-montmorillonite: Effect of rhamnolipids and pH
Isoyama et al. Remediation of Pb-contaminated soils by washing with hydrochloric acid and subsequent immobilization with calcite and allophanic soil
Alther Using organoclays to enhance carbon filtration
Aşçı et al. A comparative study for the sorption of Cd (II) by soils with different clay contents and mineralogy and the recovery of Cd (II) using rhamnolipid biosurfactant
AU2010330678B2 (en) Amine modified clay sorbents
Franus et al. Sorption of heavy metal ions from aqueous solution by glauconite
Zhang et al. EDTA-enhanced washing for remediation of Pb-and/or Zn-contaminated soils
CN112135695B (zh) 降低环境污染物的环境有效性的工艺
Yin et al. Effective and efficient desorption of Cs from hydrothermal-treated clay minerals for the decontamination of Fukushima radioactive soil
Akpomie et al. Ultrasonic aided sorption of oil from oil-in-water emulsion onto oleophilic natural organic-silver nanocomposite
Fu et al. Coagulation of oil in water using sawdust, bentonite and calcium hydroxide to form floating sheets
Campos et al. Anionic sorption onto modified natural zeolites using chemical activation
JP7722983B2 (ja) 環境汚染物質の環境利用可能性を低減させるためのプロセス
John et al. Synthesis and characterization of amine functionalized silylated clay for heavy metal adsorption: Thermodynamic and kinetic studies on Fe (III) ion
CZ2008462A3 (cs) Zpusob modifikace vermikulitu, zejména na sorpcní materiál
CN114401786A (zh) 降低环境污染物的环境有效性的工艺
Kumararaja et al. Potential of bentonite clay for heavy metal immobilization in soil
Prasad et al. Reducing the hardness of mine water using transformed fly ash
Borowski et al. Application of zeolites in removal of hazardous metal ions from drilling mud wastewater
Gzar et al. Extraction of heavy metals from contaminated soils using EDTA and HCl
Mukkanti et al. Feasibility studies on fluoride removal by thermally treated adsorbent developed from the waste snail shells
Ozola et al. Clays, intercalated with organic substances for environmental technologies
Mattigod et al. Removal of mercury from aqueous streams of fossil fuel power plants using novel functionalized nanoporous sorbents