CZ2013784A3 - Karbonizovaný materiál impregnovaný 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem, způsob jeho přípravy, metoda adsorbce kovových iontů na jeho povrchu a způsob recykláce kovů - Google Patents
Karbonizovaný materiál impregnovaný 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem, způsob jeho přípravy, metoda adsorbce kovových iontů na jeho povrchu a způsob recykláce kovů Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2013784A3 CZ2013784A3 CZ2013-784A CZ2013784A CZ2013784A3 CZ 2013784 A3 CZ2013784 A3 CZ 2013784A3 CZ 2013784 A CZ2013784 A CZ 2013784A CZ 2013784 A3 CZ2013784 A3 CZ 2013784A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- carbonized material
- rtd
- triazine
- trithiol
- impregnated
- Prior art date
Links
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- WZRRRFSJFQTGGB-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazinane-2,4,6-trithione Chemical compound S=C1NC(=S)NC(=S)N1 WZRRRFSJFQTGGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 4
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 241000218692 Cryptomeria Species 0.000 claims description 3
- 240000005109 Cryptomeria japonica Species 0.000 claims description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 23
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K trisodium citrate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- -1 triazine thiols Chemical class 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 4
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- NYVOYAFUSJONHU-UHFFFAOYSA-K trisodium;1,3,5-triazine-2,4,6-trithiolate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[S-]C1=NC([S-])=NC([S-])=N1 NYVOYAFUSJONHU-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- RBYFKCAAFQIZAQ-UHFFFAOYSA-N 1h-1,3,5-triazine-2-thione Chemical class S=C1N=CN=CN1 RBYFKCAAFQIZAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N Disodium Chemical compound [Na][Na] QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000005040 ion trap Methods 0.000 description 1
- 239000002906 medical waste Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- VZZUPGZLDMTMFL-UHFFFAOYSA-N triazine;trithiole Chemical class S1SC=CS1.C1=CN=NN=C1 VZZUPGZLDMTMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Karbonizovaný materiál impregnovaný 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem má schopnost hromadit z odpadových emisí stříbro a kovové ionty s vysokou účinností. Vynález popisuje způsob přípravy uvedeného materiálu, způsob adsorpce kovových iontů za použití uvedeného materiálu a způsob recyklace kovů za použití karbonizovaného materiálu impregnovaného 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem.
Description
Karbonizovaný materiál impregnovaný l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem, způsob jeho přípravy, metoda adsorbce kovových iontů na jeho povrchu a způsob recyklace kovů
Oblast’ techniky
Vynález se týká karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6trithiolem a způsobu jeho přípravy. Dále se zabývá metodou adsorbce kovových iontů na jeho povrchu a způsobem recyklace takto adsorbovaných kovových iontů.
Dosavadní stav techniky
V posledních letech se zvyšuje nevyhnutelnost ochrany životního prostředí a povědomí vztahu k přírodním zdrojům surovin a odstraňování kovů a jejich recyklace z odpadních vod z výroby a různých provozů sa stává velmi důležitým.
Primárním cílem je recyklace kovů z odpadních emisí v každém odvětví průmyslu (v chemickém průmyslu odpadní katalyzátory, v polovodičovém průmyslu leptání kovů, v zdravotnických zařízeních fotografický odpad, atd.), kromě toho souvisí s detoxikací průmyslového nebezpečného odpadu, ochranou přírodních zdrojů. Z hlediska ochrany životního prostředí je recyklace přírodních surovinových zdrojů velmi důležitá technologie. Na koncentrování kovových iontů se používají metody jako jsou výměnné reakce iontů, adsorbce, společné srážení, membránové separační systémy, extrakce rozpouštědlem a další.
US
Jeden ze způsobů popisuje i americký patent 3 778 368.
Ale všechny metody mají omezený rozsah použití, daný nutností aplikace dalších chemikálií, následného zpracování, nevyhnutelností recyklačního procesu. Z pohledu nákladové efektivnosti recyklačního systému se očekává vývoj účinné technologie a výroby nových pokrokových materiálů.
Jsou známy aplikace triazin thiolů jako lapačů kovových iontů. Používají se také jako činidla pro povrchovou modifikaci kovů u adhezních technologií a také jako síťovací činidla pro polymery. V případě použití jako lapače kovových iontů je zde několik problémů. Za prvé je ho třeba použít ve velkém množství a dále po reakci s kovem vzniká v důsledku jeho drobných částic problém s odstraněním triazin thiolů z odpadních vod. Technologii recyklace stříbra s použitím merkapto-s-triazinů popisuje například japonská patentová přihláška č. 11 1726.
Aktivní uhlí je možné použít na úpravu vody při recyklaci ušlechtilých kovů, čištění vzduchu a používá se taktéž jako katalyzátor. Nevýhodou je, že na úpravu aktivního uhlí je potřebná pokroková technologie, která zvyšuje náklady. Na úpravu odpadní vody je možné použít i dřevěné uhlí, ale jeho schopnost shromažďovat kov je v porovnání s aktivním uhlím mnohem menší. Uvedeným problémům je možné předejít řešením podle předkládaného vynálezu, při čemž se využijí vlastnosti triazin thiolů vázat kovové ionty a eliminují se těžkosti s jejich odstraněním z odpadních vod.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody a nedostatky doposud známých postupů odstraňování kovových iontů z odpadních emisí do značné míry odstraňuje adsorbce kovových iontů na karbonizovaném materiálu impregnovaném l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem podle vynálezu.
Podstata vynálezu spočívá vtom, že l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem impregnovaný karbonizovaný materiál, je připraven impregnací 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu (vzorec I) do pórů karbonizováného materiálu získaného z dřevní suroviny jehličnatých stromů, nejlépe z cedru japonského (Cryptomeria japonica).
Způsob přípravy karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6trithiolem spočívá v tom, že karbonizovaný materiál je dispergován ve vodě, pH disperze karbonizovaného materiálu je upraveno na acidické, přikapávaním je přidáván až do neutrální reakce roztok sodné soli l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu, po skončení přidávání je z disperze oddělen a následně vysušen karbonizovaný materiál impregnovaný l,3,5-triazin-2,4,6trithiolem.
Další charakteristikou podstaty vynálezu je metoda adsorbce kovových iontů za použití karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem (podle podstaty tohto vynálezu) jeho uvedením do kontaktu s roztokem obsahujícím kovové ionty, při čemž jsou kovové ionty adsorbovány.
Způsob recykláce kovů za použití karbonizovaného materiálu impregnovaného 1,3,5triazin-2,4,6-trithiolem podle podstaty tohoto vynálezu spočívá vtom, že karbonizovaný impregnovaný materiál je uveden do kontaktu s roztokem obsahujícím kovové ionty, které jsou adsorbovány a následně je pak karbonizovaný materiál impregnovaný l,3,5-triazin-2,4,6trithiolem s adsorbovanými kovovými ionty zpopelněn při 550 - 1000 °C.
Podle vynálezu je možné připravit l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem impregnovaný karbonizovaný materiál s nízkými náklady a s vysokou účinností odstranění a nebo adsorbce kovových iontů z průmyslových odpadních vod, které mohou být následně recyklovány.
K realizaci vynálezu jsou optimální dále uvedené podmínky (je třeba ovšem poznamenat, že následující vysvětlení má jen ilustrační účel a technologický rozsah vynálezu jím není limitován):
Příprava karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem: l,3,5-triazin-2,4,6-trithiol (dále označován jako RTD) se připraví následovně: v zásaditém prostředí se rozpustí jeho sodná sůl a po změně prostředí na kyselé se RTD vysráží. Dále se připraví disperze karbonizovaného materiálu v kyselém prostředí a zásaditý roztok sodné soli se přidává přikapávaním do okyselené disperze karbonizovaného materiálu, kde se na jeho povrchu adsorbuje RTD. Reakce sa kontroluje stanovením pH reakčního prostředí. Za tímto účelem můžeme použít monosodnou, dvojsodnou alebo trojsodnou sůl RTD, takéž jejich směs. Nejvhodnejší se jeví trojsodná sůl RTD.
Příklady uskutečnění vynálezu
Na přípravu RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu byly použity následující suroviny:
vodný roztok trojsodné soli l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu (18.16 hmot. %) molekulová hmotnost: 243.3, produkce Sankyo Kassei j.s.c Japonsko, (vzorec II).
SNa
N
JI ( 11 )
NaS^N<^SNa karbonizovaný materiál z dřevní suroviny, velikost částic (mesh): 12 - 14, 20 - 32, 60 - 80, 100 - 115, do 200, výroby Green Recycle j.s.c. Japonsko.
kyselina solná HC1, Mw: 36.47 výroby Wako Pure Chemicals j.s.c. Japonsko hydroxid sodný NaOH Mw: 40.00 výroby Wako Pure Chemicals j.s.c. Japonsko.
Příklad I
Způsob přípravy RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu.
Příprava roztoku RTD: Na přípravu roztoku RTD se použil vodný roztok trojsodné soli 1,3,5triazin-2,4,6-trithiolu (18.16 hmotnostných %). Do odměmé baňky se přenese vypočítané množství vodného roztoku trojsodné soli l,3,5-triazin-2,4,6-tritiolu a doředí se destilovanou vodou. Použité množství vodného roztoku trojsodné soli l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu odpovídá požadovanému RTD impregnačnímu poměru 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 a 80 hmotnostních %, podle rovnice 1 a karbonizovaný materiál je v množství 1 g. Připravené roztoky trojsodné soli RTD odpovídají příslušným teoretickým impregnačním poměrům.
Rovnice 1.
RTD přidané množství (g) RTD impregnační poměr (hmot. %) = ---------------------------------------Karbonizovaný materiál (g) + RTD přidané množství (g)
Příprava karbonizovaného materiálu: jako surovina bylo použito řezivo z jehličnatých stromů z cedru japonského (Cryptomeria japonica). Z ní je možno získat karbonizovaný materiál s dobrou porézností a vhodnými povrchovými vlastnostmi. Pro použití karbonizovaného materiálu na impregnaci s RTD za úěelom adsorbovat kovové ionty, byla teplota karbonizace 800 °C. Takto byl připraven karbonizovaný materiál se dvěma druhy částic: granulované a jemně prachové. Granulovaný ajemně prachový podíl karbonizovaného materiálu byl sušen 24 hodin při 105 °C, potom rozemlet na mixéru a separován na kovových sítech podle velikosti a opět sušen 24 hodin při 105 °C. Na obr. 1 je snímek skenovací elektronové mikroskopie (SEM) karbonizovaného materiálu.
Příprava RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu: Karbonizovaný materiál připravený podle výše uvedeného způsobu v množství 1 g z každé velikosti částic (velkosti částic 12-14 mesh, 20 - 32 mesh, 60 - 80 mesh, 100-115 mesh, do 200 mesh) byl dispergován v 50 ml destilované vody. pH disperze karbonizovaného materiálu bylo průběžně měřeno a upravováno na pH 2 přikapáváním 0,1 M roztok HC1. Jakmile pH dosáhlo hodnoty 2, začal se do disperze karbonizovaného materiálu přikapávat roztok trojsodné soli RTD (50 ml) rychlostí 2 ml/min., každé koncentrace, vypočítané pro příslušné impregnační poměry, jak je uvedeno výše. Po dobu přidávání roztoku trojsodné soli RTD se pH udržovalo na hodnotě pH 2 přídavkem 0,1 M roztoku HC1. Po skončení přidávaní se oddělil karbonizovaný materiál od roztoku. Tuhá a kapalná fáze se oddělila na nálevce s filtračním papírem (Toyo Roshi j.s.c., papier č. 5, průměr 15 cm). Jakmile se v průběhu přikapávání roztoku trojsodné soli RTD vysrážel RTD, bylo v momentě zjištění této skutečnosti přidávání zastaveno a karbonizovaný materiál se oddělil z roztoku a vysráženého RTD na sítě příslušné velikosti (12 - 14 mesh, 20 - 32 mesh, 60 - 80 mesh, 100 - 115 mesh, do 200 mesh). Po rozdělení kapalné a tuhé fáze se impregnovaný karbonizovaný materiál sušil 24 hodin při 105 °C. Podle uvedeného způsobu se připravil referenční vzorek RTD impregnovaného aktivního uhlí (výroby firmy Serachem j.s.c Japonsko), velikost částic 80-100 mesh.
Příklad 2
Hodnocení RTD impregnovaného karbonizováného materiálu.
Stanovení impregnačního poměru RTD: RTD impregnační poměr v karbonizovaném materiálu se vypočítal podle rovnice 2 po stanovení celkového organického uhlíku (Shimadzu TOC 5000 Analyzer) v roztoku po oddělení tuhé a kapalné fáze způsobem, jako je popsáno v části „Příprava RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu“. V případě, že došlo k vysrážení RTD v průběhu přidávání do disperze karbonizovaného materiálu, do odfiltrovaného roztoku se přidal NaOH, RTD se rozpustil, následně se roztok okyselil a stanovil se celkový organický uhlík, ze kterého se vypočítalo zůstatkové množství RTD. Na obr. 2 je znázorněno schéma přípravy a charakterizace RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu. V tab. 1 je vyjádřena závislost RTD impregnačního poměru na velikosti částic RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu a RTD impregnovaného aktivního uhlí. Při impregnaci karbonizovaného materiálu s velikostí částic 12-14 mesh, 20 - 32 mesh, 60 - 80 mesh na teoretických 10 hmotnostních % došlo v průběhu přidávání roztoku troj sodné soli RTD k vysrážení žluté sraženiny. V okamžiku zpozorování bylo přidávání ukončeno. V případě karbonizovaného materiálu s velikostí částic 100 - 115 mesh při přidávání vodného roztoku troj sodné soli RTD k vysrážení nedošlo. Při impregnaci karbonizovaného materiálu s velikostí částic pod 200 mesh roztokem troj sodné soli RTD v teoretickém rozsahu impregnace 10 až 80 hmotnostních % nebyla zpozorována žlutá sraženina. Na obr. 3 je zobrazena disperze karbonizovaného materiálu před a po přidání vodného roztoku troj sodné soli RTD. Po přidání roztoku a proniknutí do pórů karbonizovaného materiálu bylo pozorováno sbalení disperze do sraženiny.
Rovnice 2.
RTD přidané množství (g) - zůstatek RTD v roztoku (g) RTD impregnační poměr (hmot. %)=------------------------------------------------------------------Karbonizovaný materiál (g) + RTD přidané množství (g)
Metody hodnocení RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu: Charakterizace připraveného vysušeného RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu se uskutečnila měřením distribuce velikosti pórů a porovnáním s hodnotami neimpregnovaného karbonizovaného materiálu. Každý vzorek byl před měřením vysušen po dobu 24 hodin při 105°C a dále sušen 3 hodiny za sníženého tlaku. Bylo naváženo 0,6 g RTD impregnovaného a neimpregnovaného karbonizovaného materiálu, 3 hodiny odplyňováno při 120 °C v atmosféře dusíku, zchlazeno na pokojovou teplotu a změřena distribuce pórů na přístroji
BELSORP mini (výroby Nihon Belu j.s.c. Japonsko). Charakteristika mikropórů se hodnotila podle MP metody. Na obr. 4 je analýza distribuce mikropórů RTD impregnovaného materiálu podle MP metody. Na vodorovné ose je vyjádřen průměr pórů Dp (nm), na svislé ose je poměr sumární distribuce objemu k poměru dVp/dDp. V případě neimpregnovaného materiálu (hmotnostní % = 0) je v oblasti 0,6 nm výrazný pík dVp/dDp = 1205, ve všech ostatních případech už výrazné píky pozorovány nebyly. Je to vysvětleno tím, že v případě impregnace došlo k poklesu mikropórů vlivem akumulace RTD. Na charakteristiku mezopórů byla použita BJH metoda. Na obr. 5 je analýza distribuce mezopórů RTD impregnovaného materiálu podle BJH metody. Vodorovná osa vyjadřuje poloměr pórů Rp (nm) a svislá osa měrný objem pórů Vp (mm3/g). Jak je vidno z obr. 6, poloměr mezopórů v neimpregnovaném materiálu je menší než 3 nm. Distribuce mezopórů vykazuje s rostoucím poloměrem pokles, a bez ohledu na míru impregnace dosahují poloměry mezopórů 3-10 nm. Na pozorování povrchu RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu byla použita skenovací elektronová mikroskopie (SEM, Hitachi S-2250). Obr. 6 zobrazuje SEM analýzu RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu po vysušení. Do impregnačního poměru 41,5 hmot. % nebyl na povrchu pozorován rozdíl, od 51,5 hmotnostních % se barva na povrchu měnila na popelavou, což souvisí s vyšším stupněm impregnace RTD do pórů karbonizovaného materiálu.
Příklad 3
Adsorbce kovových iontů pomocí připravených adsorbérů.
Adsorbční charakteristiky násadové (šaržové) aplikace RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu.
U násadové aplikáce RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu k odstranění stříbra z vodného roztoku dusičnanu stříbrného byl hodnocen vliv RTD impregnačního poměru, potřebné množství karbonizovaného materiálu a vliv počátečního pH vodného roztoku dusičnanu stříbrného. Použité množství a koncentrace jsou následující:
RTD impregnovaný karbonizovaný materiál (velikost zrna do 200 mesh): 3mg, RTD impregnační poměr 23,3 %;
karbonizovaný materiál (velikost zrna do 200 mesh) neimpregnovaný; aktivní uhlí: 50 mg;
Vodný roztok dusičnanu stříbrného: 10 ml, koncentrace stříbra 100 až 500 ppm, pH 5;
Doba reakce: 3 hodiny.
Na obr. 7 je zobrazena Freundlichova adsorbční izoterma a na obr. 8 je zobrazena Langmuirova adsorbční izoterma. Qe je rovnovážné adsorbční množství a Ce vyjadřuje rovnovážnou koncentraci. Při použití neimpregnovaného karbonizovaného materiálu a aktivního uhlí Freundlichova i Langmuirova adsorbční izoterma vykazovala lineární závislost, v případe RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu (RTD impregnační poměr 23,3 hmot. %) Freundlichova adsorbční izoterma neměla lineární tvar, ale Langmuirova adsorbční izoterma byla lineární. Z těchto měření můžeme usoudit, že adsorbce stříbra v pórech neimpregnovaného karbonizovaného materiálu a aktivního uhlí probíhá jako fyzikální adsorbce, zatím co při použití RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu vlivem RTD proběhla chemická adsorbce. Dále, průběh Freundlichovy a Langmuirovy adsorbční izotermy ukazuje zvýšenou účinnost adsorbce na povrchu neimpregnovaného karbonizovaného materiálu s velikostí částic do 200 mesh v porovnání s aktivním uhlím.
Na obr. 9 je zobrazen výsledek eliminace stříbra z průmyslové odpadní vody. Použité množství a koncentrace jsou následující:
RTD impregnovaný karbonizovaný materiál ( velikost zrna do 200 mesh): 100, 150 mg, RTD impregnační poměr 23,3 hmotnostních %;
karbonizovaný materiál (velikost’ zrna do 200 mesh) neimpregnovaný, aktivní uhlí: 300 mg;
vodný roztok troj sodné soli RTD (18,16 hmotnostních %)
Odpadní roztok dusičnanu stříbrného: 10 ml, koncentrace stříbra 3 000 ppm, Doba reakce: 30 min.
Při aplikaci RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu (RTD impregnační poměr 23,3 hmotnostní %) v množství 100 mg na uvedené množství dusičnanu stříbrného byla zůstatková koncentrace stříbra 170 ppm , při použitém množství 150 mg poklesla zůstatková koncentrace Ag na 3 ppm. Tyto výsledky potvrzují, že tento způsob je vhodný na eliminaci stříbra z odpadních vod v reálném průmyslovém využití.
Adsorbční vlastnosti RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu při aplikaci na koloně.
Kolona průměru 1 cm byla naplněna vysušeným RTD impregnovaným karbonizovaným materiálem a za použití čerpadla byl dopravován vodný roztok dusičnanu stříbrného s koncentrací 500 ppm a pH = 5. Na obr. 10 jsou zobrazeny křivky zůstatkové koncentrace Ag po průchodu kolonou naplněnou RTD impregnovaným karbonizovaným materiálem při různém množství navázaného RTD, vyjádřeno v hmotnostních %, za následujúcich podmínek:
RTD impregnovaný karbonizovaný materiál: náplň 0,5 g; poměr RTD impregnace 0 - 74,3 hmot. %
Vodný roztok dusičnanu stříbrného: koncentrace 500 ppm, pH = 5
Průtok: 1 ml/min
Kontaktní čas: 2 min
Délka kolony: 20 mm
V případě, kdy se stříbrný iont naadsorbuje do adsorbéra na karbonizovaném materiálu a množství překročí určitou hranici, na výstupu z adsorbéru okamžitě vzroste koncentrace Ag. Tento okamžik sa nazývá saturačním bodem. V tomto bodě se ukončí proces adsorbce na nosiči. V případě experimentu s použitím kolony naplněné neimpregnovaným karbonizovaným materiálem, případně aktivním uhlím, byla saturace pozorována krátce po průniku vodného roztoku dusičnanu stříbrného kolonou. V koloně s RTD impregnovaným karbonizovaným materiálem byla až do počátku saturace naměřena zůstatková koncentrace stříbra v roztoku po průchodu kolonou pod 1 ppm a množství roztoku dopravené kolonou do bodu saturace rostlo se zvyšujícím se poměrem RTD impregnace.
Na obr. 11 je vyjádřen vliv rychlosti průtoku přes kolonu na zůstatkovou koncentraci Ag ve vodném roztoku dusičnanu stříbrného po průchodu kolonou. Podmínky experimentu byly následující:
RTD impregnovaný karbonizovaný materiál: náplň 0,5 g; poměr RTD impregnace 23,3 hmotnostní %.
Vodný roztok dusičnanu strříbmého: koncentrace 500 ppm, pH = 5
Průtok: 1 ml/min, 3 ml/min
Kontaktní čas: 2 min, 40 s
Délka kolony: 20 mm
Přri průtocích 1 ml/min (kontaktní čas 2 min) a 3 ml/min (kontaktní čas 40 s) byl shodně pozorován počátek nasycení po průtoku 200 ml vodného roztoku dusičnanu stříbrného kolonou. Z tohoto výsledku je jasné, že čas 40 sje dostatečný k odstranění stříbra za použitia kolony. Při prodloužení kontaktního času až na 2 min. se účinek kolony při odstraňování stříbra nezvýšil. Z uvedeného je zřejmé, že stříbro je možné odstraňovat i při vyšší rychlosti průtoku.
Příklad 4
Recykláce kovových iontů z adsorbovaných komplexů.
Byly připraveny soli triazin trithiolů s kovovými ionty (Ag, Pt) a tyto byli přidávány do alkalických vodných roztoků, při čemž byla pozorována jejich nízká rozpustnost. Recyklace kovů z adsorbovaných komplexů RTD na karbonizovaném materiálu byla pro tento účel experimentálně uskutečněna spalováním.
Podmínky spalování byly následující: teplota 550 až 1000 °C v atmosféře dusíku, doba zahřívání 0,5 až 2 hod. Porovnávala se hmotnost po a před spálením. V případě, kdy bylo strříbro adsorbováno na RTD impregnovaném karbonizovaném materiálu, byl hmotnostní poměr 0,63 až 0,70 a v případě RTD 0,19 až 0,22. Při spalování RTD se karbonizovaný materiál zpopelní a s použitím této metody se získá recyklovaný kov v surovém stavu. Totiž pokud se použije karbonizovaný materiál, uhlík v něm obsažený působí jako redukční činidlo a pomocí teto metody můžeme v souladu s podstatou vynálezu přímo recyklovat kov v surovém stavu.
Přehled obrázků na výkresech:
K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží přiložené výkresy, které představují: Obr. 1: SEM karbonizovaného materiálu.
Obr. 2: Metoda přípravy a hodnocení RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu Obr. 3: Disperze karbonizovaného materiálu (a) před přidáním vodného roztoku RTD, (b) po přidání vodného roztoku RTD.
Obr. 4: Analýza distribuce mikro-pórů RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu podle MP metody.
Obr. 5: Analýza distribuce mezo-pórů RTD impregnovaného materiálu podle BJH metody.
Obr. 6: RTD impregnovaný karbonizovaný materiál po vysušení.
Obr. 7: Freundlichova adsorbční izoterma.
Obr. 8: Langmuirova adsorbční izoterma.
Obr. 9: Eliminace stříbra z fotografického odpadního roztoku násadovou metodou.
Obr. 10: Vliv impregnačního poměru RTD na zůstatkovou koncentraci Ag po průchodu kolonou.
Obr. 11: Vliv průtoku kolonou na zůstatkovou koncentraci Ag v odpadní vodě po průchodu kolonou.
Tab. 1: Závislost RTD impregnačního poměru na velikosti částic RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu a RTD impregnovaného aktivního uhlí.
Claims (4)
1 X (I)
SH ^ N SH do pórů na povrchu karbonizovaného materiálu získaného z dřevní suroviny jehličnatých stromů, nejlépe z cedru japonského (Cryptomeria japonica).
1. Karbonizovaný materiál impregnovaný l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem, vyznačující se tím, že je připraven impregnací l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu podle vzorce (I)
2. Způsob přihpravy karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6trithiolem, vyznačující se tím, že karbonizovaný materiál je dispergován ve vodě, pH disperze karbonizovaného materiálu je upraveno na acidické, prikvapáváním je přidán roztok sodné soli l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu podle vzorce (I), po skončení přidávání je z disperzie oddělen a vysušen karbonizovaný materiál impregnovaný l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem.
3. Adsorbční metoda kovových iontů, vyznačující se tím, že používá karbonizovaný materiál impregnovaný l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem podle nároku 1, který je uveden do kontaktu s roztokem obsahujícím kovové ionty a kovové ionty jsou adsorbovány.
4. Způsob recyklace kovů vyznačující se tím, že používá karbonizovaný materiál impregnovaný l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem podle nároku 1, který je uveden do kontaktu s roztokem obsahujícím kovové ionty, které jsou adsorbovány a následně je karbonizovaný materiál impregnovaný l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolom s adsorbovanými kovovými ionty zpopelněn při 550 - 1000 °C a kov je recyklován.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK77-2013 | 2013-08-15 | ||
| SK77-2013A SK772013A3 (sk) | 2013-08-15 | 2013-08-15 | Karbonizovaný materiál impregnovaný 1,3,5-triazín-2,4,6- tritiolom, spôsob jeho prípravy, metóda adsorbcie kovových ionóv na jeho povrchu a spôsob recyklácie kovov |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2013784A3 true CZ2013784A3 (cs) | 2015-02-25 |
| CZ308921B6 CZ308921B6 (cs) | 2021-09-01 |
Family
ID=52573965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013784A CZ308921B6 (cs) | 2013-08-15 | 2013-10-09 | Karbonizovaný materiál impregnovaný 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem, způsob jeho přípravy a jeho použití |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308921B6 (cs) |
| SK (1) | SK772013A3 (cs) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5288728A (en) * | 1992-09-17 | 1994-02-22 | Eastman Kodak Company | Process for recovering silver from photographic solutions |
| US5437792A (en) * | 1994-07-27 | 1995-08-01 | Eastman Kodak Company | Process of recovering silver from photographic solutions |
-
2013
- 2013-08-15 SK SK77-2013A patent/SK772013A3/sk unknown
- 2013-10-09 CZ CZ2013784A patent/CZ308921B6/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ308921B6 (cs) | 2021-09-01 |
| SK772013A3 (sk) | 2015-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Karimi et al. | Removal of metal ions using a new magnetic chitosan nano-bio-adsorbent; A powerful approach in water treatment | |
| Ramasamy et al. | Ligand immobilized novel hybrid adsorbents for rare earth elements (REE) removal from waste water: assessing the feasibility of using APTES functionalized silica in the hybridization process with chitosan | |
| Jung et al. | Adsorptive removal of p-arsanilic acid from water using mesoporous zeolitic imidazolate framework-8 | |
| Chatterjee et al. | Nitrate removal from aqueous solutions by cross-linked chitosan beads conditioned with sodium bisulfate | |
| Ghasemi et al. | A novel agricultural waste based adsorbent for the removal of Pb (II) from aqueous solution: kinetics, equilibrium and thermodynamic studies | |
| Cadogan et al. | Efficiencies of chitosan nanoparticles and crab shell particles in europium uptake from aqueous solutions through biosorption: synthesis and characterization | |
| Rajhans et al. | Ion-imprinted nanofibers of PVDF/1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate for dynamic recovery of europium (III) ions from mimicked effluent | |
| Li et al. | Alkynyl carbon materials as novel and efficient sorbents for the adsorption of mercury (II) from wastewater | |
| Vojoudi et al. | Post-modification of nanoporous silica type SBA-15 by bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide as an efficient adsorbent for arsenic removal | |
| Mahmoud et al. | Fabricated and functionalized magnetite/phenylenediamine/cellulose acetate nanocomposite for adsorptive removal of methylene blue | |
| Kluczka et al. | Zirconium-chitosan hydrogel beads for removal of boron from aqueous solutions | |
| KR101650214B1 (ko) | 흡착제 | |
| Li et al. | Fabrication of porous resins via solubility differences for adsorption of cadmium (II) | |
| El-Deen et al. | Kinetic and isotherm studies for adsorption of Pb (II) from aqueous solution onto coconut shell activated carbon | |
| Saman et al. | High removal efficiency of Hg (II) and MeHg (II) from aqueous solution by coconut pith—Equilibrium, kinetic and mechanism analyses | |
| Sigdel et al. | Immobilization of hydrous iron oxides in porous alginate beads for arsenic removal from water | |
| Ali et al. | A new resin embedded with chelating motifs of biogenic methionine for the removal of Hg (II) at ppb levels | |
| El-Bindary et al. | Removal of anionic dye from aqueous solution using magnetic sodium alginate beads | |
| Burghoff et al. | Solvent impregnated resins for the removal of low concentration phenol from water | |
| Ligate et al. | Removal of heavy metal ions from aqueous solution using rice husks-based adsorbents | |
| Asandei et al. | Lead (II) removal from aqueous solutions by adsorption onto chitosan | |
| Massoud et al. | Preparation and characterization of poly (acrylic acid-dimethylaminoethylmethacrylate) as amphoteric exchange resin and its adsorption properties | |
| Numpilai et al. | Unraveling the roles of microporous and micro-mesoporous structures of carbon supports on iron oxide properties and As (V) removal performance in contaminated water | |
| Oyedoh et al. | Experimental investigation on chromium (VI) removal from aqueous solution using activated carbon resorcinol formaldehyde xerogels | |
| Zhao et al. | A laboratory investigation of the adsorption performance and mechanism of organics in industrial wastewater on mp-Zr (OH) 4 |