CZ307602B6 - Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, způsob jeho výroby a použití - Google Patents
Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, způsob jeho výroby a použití Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307602B6 CZ307602B6 CZ2017-714A CZ2017714A CZ307602B6 CZ 307602 B6 CZ307602 B6 CZ 307602B6 CZ 2017714 A CZ2017714 A CZ 2017714A CZ 307602 B6 CZ307602 B6 CZ 307602B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- iron
- manganese
- nanoadsorbent
- oxides
- aluminum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahuje amorfní ternární hydratované oxidy hliníku, železa, manganu v molárním poměru 0,5:4,5:1,5 až 3:4,5:1,5. Koncentrace oxidů v nanoadsorbentu je až 60 % hmotn., velikost částic 10 až 100 nm, specifický povrch 50 až 100 m/g. Způsob výroby nanoadsorbentu spočívá v tom, že se roztoky solí hliníku, železa a manganu smísí v molárním poměru Al:Fe:Mn = 0,5:4,5:1,5 až 3:4,5:1,5, přídavkem NaOH se upraví pH na 9,5 až 10, směs se ponechá zrát po dobu 10 až 14 hodin, tuhá fáze se oddělí a suší při teplotě 200 až 250 °C po dobu 11 až 14 hodin. Nanoadsorbent lze smíchat s roztokem NaSiOo koncentraci 25 až 35 % hmotn. a granulovat.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod.
Dosavadní stav techniky
Sloučeniny arsenu ve formě As (III) a As (V), tedy arsenitany a arseničnany, mají např. oproti organickému znečištění vodních zdrojů významné negativní vlastnosti. Na rozdíl od organického znečištění se samovolně ani řízené nerozkládají, ale akumulují se v různých místech životního prostředí nebo v různých orgánech či tkáních lidí a živočichů.
Patent US 2006/091078 AI je zaměřen na odstraňování arsenu ve formě As (III) a As (V) z vod pomocí shluků či granulí, které jsou na povrchu aktivovány oxidem titaničitým s krystalickou strukturou o velikosti částic 1 až 30 nm. Nevýhodou je, že granulovaná forma oxidu titaničitého o obsahu 95 % hmotn. krystalického oxidu titaničitého je drahá.
Patent CZ 305923 je zaměřen na odstraňování arsenu ve formě As (III) a As (V) z vod nanoadsorbentem na bázi amorfních temámích hydratovaných oxidů hliníku, titanu a manganu. Nevýhodou je, že adsorpční materiály obsahující krystalický oxid titaničitý jsou relativně drahé ve srovnání s oxidy železa. Navíc z hlediska životního prostředí je železo přátelštější a je to také mikroživina pro lidské tělo.
Výzkumná studie (Gupta, K. & Ghosh, U. C. Arsenic removal using hydrous nanostructure iron(III)-titanium(IV) binary mixed oxide from aqueous solution. 2009. Journal of Hazardous Materials, 161, 884 až 892) je zaměřená na odstraňování arsenu pomocí binárních oxidů. Autoři uvádějí, že tyto materiály mají vysokou účinnost pro odstranění sloučenin arsenu As (III) a As (V). Rentgenová difirakční spektra uvedeného materiálu ukazují, že obsahuje magnetit (Fe3O4), modifikaci γ FeO(OH) a krystalickou formu TiO2. Velikost částic binárních směsných oxidů se pohybuje v rozmezí 6 až 8 nm. Velikost specifického povrchu autoři uvádějí 77,8 m2/g a adsorpční kapacitu vypočtenou z Langmuirova modelu 14,0 mg As(V)/g. Nevýhodou technologické aplikace je však obtížná separace sorbentu z vodné fáze, protože adsorbent má práškový charakter.
Výsledky získané u kompozitních sorbentů obsahujících dva nebo více oxidů kovů (Zhang a kol. 2009, Adsorption behavior and mechanism of arsenate at Fe-Mn binary oxide/water interface Journal of Hazardous Materials 168(2 až 3), 820 až 825, Gupta a kol 2009, Sorption Characteristics of Arsenic(V) for Removal from Water Using Agglomerated Nanostructure Iron(III) Zirconium(IV) Bimetal Mixed Oxide, Journal of Chemical & Engineering Data 54(8), 2222 až 2228 a Kulshreshtha a kol. 1996, Synergistic effects during CO oxidation over mixed oxides. Study of (Fe2O3+SnO2) and (Mn2O3+SnO2) systems, Catalysis Letters 37(3 až 4), 181 až 185) ukázaly, že směsné oxidy jsou aktivnější než jednotlivé oxidy díky synergickému efektu mezi kovy v heterogenních směsných oxidech.
Oxidy nebo hydroxidy hliníku, železa a manganu jsou také široce využívány jako důležité adsorbenty v inženýrských systémech pro čištění vod k odstraňování znečišťujících látek díky nízkým nákladům a šetrnosti k životnímu prostředí (Nishimura a Umetsu 2001, Oxidative precipitation of arsenic(III) with manganese(II) and iron(II) in dilute acidic solution by ozone Hydrometallurgy 62(2), 83 až 92; Lenoble a spol. 2004, As(V) retention and As(III) simultaneous oxidation and removal on a MnO2-loaded polystyrene resin, Science of The Total Environment
- 1 CZ 307602 B6
326(1 až 3), 197 až 207; Orolínová a Mockovciaková 2009, Structural study of bentonite/iron oxide composites, Materials Chemistry and Physics 114(2 až 3), 956 až 961). Nevýhodou je, že jednotlivé oxidy mají nízké adsorpční kapacity. Další nevýhodou je, že nosiče na bázi oxidů a hydroxidů hliníku sice adsorbují dobře As (III), ale mnohem hůře As (V). Navíc nemají schopnost oxidovat/redukovat As (III) <--> As (V).
V České republice se v technologickém uspořádání používá jediný průmyslově vyráběný dovážený sorbent GEH 102, což je granulovaný hydroxid železa, specificky vyvinutý pro selektivní adsorpci těžkých kovů, především arsenu z vod. Jeho specifický povrch je 220 m2/g. Nevýhodou tohoto sorbentu je, že jeho velikost částic je 0,3 až 2,0 mm.
Výše uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, způsob jeho výroby a použití podle vynálezu.
Podstata vynálezu
Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je charakterizován tím, že obsahuje amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru Al : Fe : Mn = 0,5 : 4,5 : 1,5 až 3 : 4,5 : 1,5.
Výhodný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je charakterizován tím, že amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu jsou sloučeninou alespoň jedné amorfní formy hydratovaného oxidu hlinitého vybrané ze skupiny zahrnující A1(OH)3 a A1OOH, alespoň jedné formy oxidu železitého vybrané ze skupiny zahrnující Fe2O3, Fe(OH)3 a oxidu manganičitého.
Další výhodný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je charakterizován tím, že velikost částic amorfních temámích hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu je 10 až 100 nm a velikost specifického povrchu je 50 až 100 m2/g.
Další výhodný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je charakterizován tím, že amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu jsou na nosiči, přičemž jejich koncentrace v nanoadsorbentu je až 60 % hmotn.
Další výhodný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je charakterizován tím, že nosičem je alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující práškové nosiče zahrnující montmorillonit, laterit, aktivní uhlí, zeolit, kaolín, kal z výroby hliníku a popílek a granulované nosiče zahrnující křemelinu, laterit, aktivní uhlí, porcelánová zrna, hrnčířskou hlínu, pemzu, vápenec, jíl, manganičitý písek, antracit, zeolit, kaolín a magnetit.
Další výhodný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je charakterizován tím, že je granulovaný.
Způsob výroby nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je charakterizován tím, že se roztok solí hliníku (Al3+) a manganu (Mn7+) smísí v molámím poměru Al : Mn = 0,5 : 1,5 až 4,5 : 1,5, pak se vzniklý meziprodukt alespoň smísí s roztokem soli železa (Fe2+) v molámím poměru Al : Fe : Mn = 0,5 : 4,5 : 1,5 až 3 : 4,5 : 1,5, pak se přídavkem NaOH upraví pH směsi na hodnotu 9,5 až 10, pak se směs ponechá zrát po dobu 10 až 14 hodin a pak se tuhá fáze oddělí a suší při teplotě 200
-2CZ 307602 B6 až 250 °C po dobu 10 až 14 hodin. Během syntézy se Fe2+ oxiduje na Fe3+ a Mn7+ se redukuje na Mn4+.
Další výhodný způsob výroby nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je charakterizován tím, že se meziprodukt smísí alespoň s jedním nosičem vybraným ze skupiny práškových nosičů zahrnující montmorillonit, laterit, aktivní uhlí, zeolit, kaolín, kal z výroby hliníku a popílek.
Další výhodný způsob výroby nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je charakterizován tím, že se alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující meziprodukt a nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod smíchá s roztokem metakřemičitanu sodného o koncentraci 25 až 35 % hmotn. jako granulačním činidlem a pak se granuluje.
Použití nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod pro odstraňování arsenu ve formě As (III) a As (V) z vod.
Základními komponenty nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu jsou amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu.
Problém separace sorbentu je alespoň z části odstraněn nanesením vrstvy amorfních temámích hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu na nosič, kterým může být křemelina, montmorillonit, laterit, dále granulované nebo práškové aktivní uhlí, křemenný písek, porcelánová zrna, hrnčířská hlína, pemza, vápenec, granulovaný jíl, manganičitý písek, antracit, zeolit, kaolín, červené bahno (kal z výroby hliníku), popílek a magnetický Fe3O4 (magnetit), který může být využit i pro magnetickou separaci použitého nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu.
Adsorpční kapacita nosičů na bázi oxidů a hydroxidů hliníku v kombinaci s oxidem železitým se zvýší, avšak ani tak nedosahuje požadovaných hodnot. Dalšího zlepšení je dosaženo v kombinaci s třetím oxidem, MnO2, který plní funkci oxidantu a významně zvyšuje adsorpční kapacitu nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu.
Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu vykazuje vyšší adsorpční kapacitu způsobenou vyšší afinitou k arseničnanům a větším povrchem temámích hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu v porovnání s krystalickou formou jednotlivých komponent A1(OH)3, A1OOH, Fe2O3, Fe(OH)3, MnO2 a samotných binárních oxidů hliníku a manganu, železa a manganu a také hliníku a železa.
K přípravě roztoků solí se používají hlinité soli, např. A12(SO4)3, A1(NO3)3, A1C13, železité soli, např. FeSO4.7H2O, FeCl2, soli manganu, např. KMnO4 a NaMnO4 a roztok zásady, např. NaOH, NH4OH a KOH.
Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu má na povrchu tenkou, mechanicky pevnou vrstvu amorfních temámích hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu nanesenou na nosiči, např. křemelině, montmorillonitu či magnetitu Fe3O4.
-3 CZ 307602 B6
Velikost částic nanoadsorbentu na bázi hydratováných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu odpovídá potřebám technologických aplikací při úpravě pitné vody.
V některých uskutečněních vykazuje nanoadsorbent na bázi hydrato váných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu magnetické vlastnosti. Lze ho tedy použít v dosavadních zařízeních (filtrech) za účelem odstraňování sloučenin arsenu z vod. Vykazuje výborné adsorpční vlastnosti, jeho kapacita pro odstranění arsenitanů je 151,5 mg/g a arseničnanů 120,8 mg/g.
Způsob výroby nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu může být realizován v dosavadních chemických reaktorech či zařízeních.
Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu může být použit ve vodárenských, úpravárenských a čistírenských technologických zařízeních pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod. Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu může být použit pro odstraňování toxických sloučenin arsenu ve formě arsenitanů a arseničnanů, které se vyskytují v anaerobním a aerobním vodním prostředí.
Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu je finančně dostupný.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
a) Způsob výroby práškového nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahujícího amorfní temámí hydrato vaně oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru Al : Fe : Mn = 1,5 : 4,5 : 1,5:
V rotačním reaktoru se připraví 500 ml roztoku obsahujícího 0,015 mol A1(NO3)3 a 0,015 mol KMnO4. V počáteční fázi intenzivního míchání roztoku se rychle přidá 400ml roztok FeSO4.7H2O o koncentraci 0,0375 mo 1/1 a následně pak lOOml roztoku NaOH o koncentraci 3 mol/1, čímž se dosáhne pH v intervalu 9,5 až 10. Následně se směs míchá po dobu 30 minut a pak se nechá zrát po dobu 12 hodin při laboratorní teplotě. Nakonec se suspenze odvodní, zfiltruje a suší po dobu 12 hodin při teplotě 200 až 250 °C.
b) Způsob výroby granulovaného nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahujícího amorfní temámí hydrato vaně oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru Al : Fe : Mn = 1,5 : 4,5 : 1,5:
Granulovaný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod se vyrábí tak, že se nanoadsorbent získaný způsobem uvedeným v odstavci a) smíchá s roztokem metakřemičitanu sodného (Na2SiO3) o koncentraci 30 % hmotn. jako granulačním činidlem. Následně se vzniklá vlhká směs granuluje za kontroly průměrné velikosti částic. Granulovaný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod se pak suší po dobu 12 hodin při teplotě 100 °C.
-4CZ 307602 B6
c) Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahující amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 1,5 : 4,5 : 1,5:
Charakteristika nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod a jeho vlastnosti jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2. Tabulka 1 uvádí základní fýzikálně-chemické vlastnosti nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod a v tabulce 2 je uvedena jeho adsorpční kapacita. Jak je z tabulky 2 zřejmé, nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod má vyšší adsorpční kapacitu pro arsenitany - As (III) než pro arseničnany - As (V).
Tab. 1. Fýzikálně-chemické vlastnosti nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod
| Ukazatel | Hodnota |
| Specifický povrch (m2/g) | 71,31 |
| Velikost částic (nm) | 10 až 100 |
Tab. 2. Adsorpční kapacita nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod
| Forma arsenu | Adsorpční kapacita (mg/g) |
| As(III) | 151,5 |
| As(V) | 120,8 |
d) Použití nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahujícího amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 1,5 : 4,5 : 1,5 v míchaném reaktoru s usazovací nádrží:
Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod může být použit při čištění či úpravě vod kontaminovaných arsenem ve formě As (III) a As (V) v míchaném reaktora, kam se za stálého míchání přivádí voda kontaminovaná arsenem ve formě As (III) a As (V) i nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod. Homogenizovaná směs přepadá z reaktora do usazovací nádrže, kde dochází k sedimentaci použitého nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod. Upravená voda zbavená arsenu ve formě As (III) a As (V) se odvádí z hladiny usazovací nádrže. Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod lze použít opakovaně.
e) Použití granulovaného nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahujícího amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 1,5 : 4,5 : 1,5 v adsorpční filtrační koloně:
Granulovaný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod může být použit při čištění či úpravě vod
-5 CZ 307602 B6 kontaminovaných arsenem ve formě As (III) a As (V) v adsorpční filtrační koloně naplněné granulovaným nanoadsorbentem na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod. Použití nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je vhodné jak pro úpravu pitné vody, tak pro čištění odpadních vod.
Příklad 2
a) Způsob výroby práškového nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahujícího amorfní temámí hydrátované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 2 : 4,5 : 1,5 na nosiči zeolitu:
V rotačním reaktoru se připraví 2000 ml roztoku obsahujícího 0,04 mol A1(NO3)3 a 0,03 mol/1 KMnO4. Následně se přidá 500 g zeolitu o velikosti částic 25 až 50 pm. Pak se směs míchá po dobu 5 minut. Poté se po dobu 6 hodin výsledná směs ponechá v klidu, aby částice Al3+ a Mn7+ pronikly do pórů zeolitu. Pak se směs rychle, intenzivně míchá, přičemž ihned na počátku intenzivního míchání se rychle ke směsi přidá 800 ml roztoku FeSO4.7H2O o koncentraci 0,0375 mol/1 a následně 300 ml roztoku KOH o koncentraci 2,5 mokl, čímž se dosáhne pH v intervalu 9,5 až 10. Následně se směs míchá po dobu 30 minut a pak se nechá zrát po dobu 12 hodin při laboratorní teplotě. Nakonec se suspenze odvodní, zfiltruje a suší po dobu 12 hodin při teplotě 200 až 250 °C.
b) Práškový nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahující amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 2 : 4,5 : 1,5 na nosiči zeolitu:
Práškový nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči zeolittu obsahuje amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu (aktivní složky o koncentraci maximálně 25 % hmotn.) Obsah vlhkosti v práškovém nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči zeolitu je menší než 10 % hmotn.
Tab. 3. Specifický povrch a adsorpční kapacita práškového nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod nosiči na zeolitu obsahujícího 3 % hmotn. aktivních složek
| Ukazatel | Hodnota |
| Velikost částic (pm) | 25 až 50 |
| Specifický povrch (m2/g) | 53,1 |
| Adsorpční kapacita (mg As(III)/g) | 9,8 |
| Adsorpční kapacita (mg As(V)/g) | 7,3 |
c) Použití nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahujícího amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 2 : 4,5 : 1,5 na nosiči zeolitu:
Použití nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči zeolitu je shodné s použitím nanoadsorbentu na bázi
-6CZ 307602 B6 hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod uvedeným v příkladu 1, odstavcích d) a e).
Příklad 3
a) Způsob výroby práškového nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahujícího amorfní temámí hydrátované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 1,5 : 4,5 : 1,5 na nosiči magnetitu:
V rotačním reaktoru se připraví 2000 ml roztoku obsahujícího 0,03 mol A1C13, a 0,03 mol NaMnO4. Následně se přidá 200 g magnetitu o velikosti částic 10 až 50 nm a pak se směs míchá po dobu 35 minut, aby se magnetitový prášek a částice Al3+ a Mn7+ dostaly do těsného kontaktu. Pak se směs ještě jednou rychle, intenzivně zamíchá, přičemž ihned na počátku intenzivního míchání se rychle ke směsi přidá 800 ml roztoku FeCl2 o koncentraci 0,0375 mol/1 a následně pak 300 ml roztoku NH4OH o koncentraci 3 mol/1, čímž se dosáhne pH v intervalu 9,5 až 10. Pak se směs míchá po dobu 30 minut a pak se nechá zrát po dobu 12 hodin při laboratorní teplotě. Nakonec se suspenze odvodní, zfiltruje a suší po dobu 12 hodin při teplotě 80 °C.
b) Práškový nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahující amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 1,5 : 4,5 : 1,5 na nosiči magnetitu:
Práškový nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči magnetitu obsahuje amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu o koncentraci maximálně 50 % hmotn.
c) Použití práškového nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahujícího amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 1,5 : 4,5 : 1,5 na nosiči magnetitu
Práškový nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči magnetitu může být použit při čištění či úpravě vod v uspořádání, při němž se voda kontaminovaná arsenem ve formě As (111) a As (V) přivádí do reaktora, kam se za stálého míchání přivádí i práškový nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod. Homogenizovaná směs se odvádí do magnetického separátoru, kde dochází k magnetické separaci použitého práškového nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči magnetitu od vyčištěné vody. Práškový nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči magnetitu lze použít opakovaně. Upravená voda zbavená arsenu ve formě As (111) a As (V) se odvádí ze dna magnetického separátoru. Použití práškového nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči magnetitu pro odstraňování arsenu ve formě As (III) a As (V) z vod j e vhodné j ak pro úpravu pitné vody, tak pro čištění odpadních vod.
Příklad 4
a) Způsob výroby granulovaného nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahujícího amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI : Fe : Mn = 3 : 4,5 : 1,5
-7 CZ 307602 B6 na nosiči křemelině:
V rotačním reaktoru se připraví 2000 ml roztoku obsahujícího 0,03 mol A12(SO4)3 a 0,03 mol KMnO4. Následně se přidá 550 g granulované křemeliny (D) o velikosti částic 1 až 2 mm a směs se míchá po dobu 5 minut. Poté se výsledná směs ponechá v klidu po dobu 6 hodin, aby částice Al3+ a Mn7+ pronikly do pórů křemeliny. Pak se směs rychle, intenzivně míchá, přičemž ihned na počátku intenzivního míchání se rychle ke směsi přidá 800 ml roztoku FeSO4.7H2O o koncentraci 0,0375 mol/l a následně pak 300 ml roztoku NaOH o koncentraci 3 mol/1, čímž se dosáhne pH v intervalu 9,5 až 10. Pak se směs míchá po dobu 30 minut a pak se nechá zrát po dobu 12 hodin při laboratorní teplotě. Nakonec se suspenze odvodní, zfiltruje a suší po dobu 12 hodin při teplotě až 250 °C.
b) Granulovaný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod obsahující amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu vmolámím poměru Al : Fe : Mn = 3 : 4,5 : 1,5 na nosiči křemelině:
Granulovaný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči křemelině obsahuje amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu o koncentraci maximálně 10 % hmotn. Obsah vlhkosti v granulovaném nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči křemelině je menší než 10 % hmotn.
Tab. 4. Specifický povrch a adsorpční kapacita granulovaného nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na nosiči křemelině obsahujícího 3 % hmotn. aktivních složek.
| Ukazatel | Hodnota |
| Velikost částic | 0,5 až 1,5 mm |
| Specifický povrch (m2/g) | 65,8 |
| Adsorpční kapacita (mg As(III)/g) | 8,6 |
| Adsorpční kapacita (mg As(V)/g) | 7,2 |
c) Způsob výroby granulovaného nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod na jiných nosičích:
Podobně jako v příkladu 2 se připraví i granulovaný nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, pouze s tím rozdílem, že nosičem je granulovaný laterit, granulové aktivní uhlí, křemičitý písek, porcelánová zrna, granulovaná hrnčířská hlína, pemza, vápenec, granulovaný jíl, zeolit, kaolín a manganičitý písek nebo antracit.
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle vynálezu je průmyslově využitelný při výrobě nanosorbentů. Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod je průmyslově využitelný k odstraňování arsenu ve formě As (III) a As (V) pro úpravu pitné vody a pro čištění odpadní a průmyslových vod.
Claims (10)
1. Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, vyznačující se tím, že obsahuje amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu v molámím poměru AI: Fe : Mn = 0,5 : 4,5 : 1,5 až 3 : 4,5 : 1,5.
2. Nanoadsorbent podle nároku 1, vyznačující se tím, že amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu jsou sloučeninou alespoň jedné amorfní formy hydratovaného oxidu hlinitého vybrané ze skupiny zahrnující A1(OH)3 a A1OOH, alespoň jedné formy oxidu železitého vybrané ze skupiny zahrnující Fe2O3, Fe(OH)3 a oxidu manganičitého.
3. Nanoadsorbent podle některého z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že velikost částic amorfních temámích hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu je 10 až 100 nm a velikost specifického povrchu je 50 až 100 m2/g.
4. Nanoadsorbent podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že amorfní temámí hydratované oxidy hliníku, železa a manganu jsou na nosiči, přičemž jejich koncentrace v nanoadsorbentu je až 60 % hmota.
5. Nanoadsorbent podle nároku 4, vyznačující se tím, že nosičem je alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující práškové nosiče zahrnující montmorillonit, laterit, aktivní uhlí, zeolit, kaolín, kal z výroby hliníku a popílek a granulované nosiče zahrnující křemelinu, laterit, aktivní uhlí, porcelánová zrna, hrnčířskou hlínu, pemzu, vápenec, jíl, manganičitý písek, antracit, zeolit, kaolín a magnetit.
6. Nanoadsorbent podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že je granulovaný.
7. Způsob výroby nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, vyznačující se tím, že se roztok solí hliníku (Al3+) a manganu (Mn7+) smísí v molámím poměru AI : Mn = 0,5 : 1,5 až 2 : 1,5, vzniklý meziprodukt se alespoň smísí s roztokem soli železa (Fe2+) v molámím poměru AI: Fe : Mn = 0,5 : 4,5 : 1,5 až 3 : 4,5 : 1,5, přídavkem NaOH se upraví pH směsi na hodnotu 9,5 až 10, směs se ponechá zrát po dobu 10 až 14 hodin, tuhá fáze se oddělí a suší při teplotě 200 až 250 °C po dobu 10 až 14 hodin.
8. Způsob výroby podle nároku 7, vyznačující se tím, že se meziprodukt smísí alespoň s jedním nosičem vybraným ze skupiny práškových nosičů zahrnující montmorillonit, laterit, aktivní uhlí, zeolit, kaolín, kal z výroby hliníku a popílek.
9. Způsob výroby podle některého z nároků 7 a 8, vyznačující se tím, že se alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující meziprodukt a nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod smíchá s roztokem metakřemičitanu sodného o koncentraci 25 až 35 % hmota, jako granulačním činidlem a pak se granuluje.
-9CZ 307602 B6
10. Použití nanoadsorbentu na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod podle některého z nároků 1 až 6 pro odstraňování arsenu ve formě As (III) a As (V) z vod.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-714A CZ2017714A3 (cs) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, způsob jeho výroby a použití |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-714A CZ2017714A3 (cs) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, způsob jeho výroby a použití |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307602B6 true CZ307602B6 (cs) | 2019-01-02 |
| CZ2017714A3 CZ2017714A3 (cs) | 2019-01-02 |
Family
ID=64755745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-714A CZ2017714A3 (cs) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, způsob jeho výroby a použití |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2017714A3 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005082523A1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-09-09 | Calgon Carbon Corporation | Adsorbents for removing heavy metal cations and methods for producing and using these adsorbents |
| US20090020477A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-22 | Thermax Limited | Medium for removal of arsenic from water |
| CN102698703A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-03 | 重庆三峡学院 | 一种砷吸附剂的制备及处理废水的方法 |
| CZ304650B6 (cs) * | 2011-08-16 | 2014-08-20 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Adsorbent pro odstraňování arzenu a selenu z vod |
| CZ305923B6 (cs) * | 2014-12-06 | 2016-05-04 | Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. | Nanoadsorbent arzenu ve formě As (III) a As (V), způsob jeho výroby a použití |
-
2017
- 2017-11-06 CZ CZ2017-714A patent/CZ2017714A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005082523A1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-09-09 | Calgon Carbon Corporation | Adsorbents for removing heavy metal cations and methods for producing and using these adsorbents |
| US20090020477A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-22 | Thermax Limited | Medium for removal of arsenic from water |
| CZ304650B6 (cs) * | 2011-08-16 | 2014-08-20 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Adsorbent pro odstraňování arzenu a selenu z vod |
| CN102698703A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-03 | 重庆三峡学院 | 一种砷吸附剂的制备及处理废水的方法 |
| CZ305923B6 (cs) * | 2014-12-06 | 2016-05-04 | Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. | Nanoadsorbent arzenu ve formě As (III) a As (V), způsob jeho výroby a použití |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Yoon-Young Chang et al: Removal of As(III) and As(V) by natural and synthetic metal oxides, Colloids and Surfaces A,: Physicochemical and Engineering Aspects, 346 (2009) 202-207 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2017714A3 (cs) | 2019-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Parvin et al. | Application of nanomaterials for the removal of heavy metal from wastewater | |
| Habuda-Stanić et al. | Arsenic removal by nanoparticles: a review | |
| Prashantha Kumar et al. | Nanoscale materials as sorbents for nitrate and phosphate removal from water | |
| JP5482979B2 (ja) | 吸着剤 | |
| Sharma et al. | Nano‐adsorbents for the removal of metallic pollutants from water and wastewater | |
| KR100951492B1 (ko) | 흡착재 혼합물 | |
| TWI254651B (en) | Contact and adsorbent granules | |
| Chen et al. | Application of metal oxide heterostructures in arsenic removal from contaminated water | |
| Bhatia et al. | Application of nanoadsorbents for removal of lead from water | |
| KR101354409B1 (ko) | 활성탄 나노기공 내부에 산화물을 함침시켜 유기-무기 복합 하이브리드 흡착제를 제조하는 방법과 이를 수처리에 이용하는 방법 | |
| JP5463525B2 (ja) | 選択吸着剤およびその製造方法 | |
| Hashemian | MnFe2O4/bentonite nano composite as a novel magnetic material for adsorption of acid red 138 | |
| WO2011016038A1 (en) | Method for removal of selenium contaminants from aqueous fluids | |
| Bhanvase et al. | Handbook of nanomaterials for wastewater treatment: fundamentals and scale up issues | |
| CZ304650B6 (cs) | Adsorbent pro odstraňování arzenu a selenu z vod | |
| Milićević et al. | Removal of heavy metals from aqueous solution using natural and Fe (III) oxyhydroxide clinoptilolite | |
| Joshi et al. | Metal oxide nanocomposites for wastewater treatment | |
| Haerizade et al. | Green removal of toxic Pb (II) from water by a novel and recyclable Ag/γ-Fe2O3@ r-GO nanocomposite | |
| US8664150B2 (en) | Methods of producing adsorption media including a metal oxide | |
| Malsawmdawngzela et al. | Facile synthesis and implications of novel hydrophobic materials: Newer insights of pharmaceuticals removal | |
| Nadeem et al. | Wastewater remediation using coal fly ash nanocomposites | |
| CZ307602B6 (cs) | Nanoadsorbent na bázi hydratovaných oxidů hliníku, železa a manganu pro odstraňování arsenitanů a arseničnanů z vod, způsob jeho výroby a použití | |
| CZ305923B6 (cs) | Nanoadsorbent arzenu ve formě As (III) a As (V), způsob jeho výroby a použití | |
| Suhasini et al. | Magnetic nanomaterials for wastewater remediation | |
| Abd-Elhamid et al. | Utilization of nanomaterials for remediation of pollutants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20231106 |