CZ308921B6 - Karbonizovaný materiál impregnovaný 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem, způsob jeho přípravy a jeho použití - Google Patents
Karbonizovaný materiál impregnovaný 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem, způsob jeho přípravy a jeho použití Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308921B6 CZ308921B6 CZ2013784A CZ2013784A CZ308921B6 CZ 308921 B6 CZ308921 B6 CZ 308921B6 CZ 2013784 A CZ2013784 A CZ 2013784A CZ 2013784 A CZ2013784 A CZ 2013784A CZ 308921 B6 CZ308921 B6 CZ 308921B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- carbonized material
- rtd
- impregnated
- triazine
- trithiol
- Prior art date
Links
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 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 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 241000218692 Cryptomeria Species 0.000 claims description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 3
- 240000005109 Cryptomeria japonica Species 0.000 claims description 2
- 241000218631 Coniferophyta Species 0.000 claims 1
- GIWYLXXUOJRNAJ-UHFFFAOYSA-N sodium;1,3,5-triazinane-2,4,6-trithione Chemical compound [Na].SC1=NC(S)=NC(S)=N1 GIWYLXXUOJRNAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 33
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 24
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 21
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 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
- 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 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- HAZJTCQWIDBCCE-UHFFFAOYSA-N 1h-triazine-6-thione Chemical class SC1=CC=NN=N1 HAZJTCQWIDBCCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 3
- 238000003379 elimination reaction 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
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 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
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- SOBHUZYZLFQYFK-UHFFFAOYSA-K trisodium;hydroxy-[[phosphonatomethyl(phosphonomethyl)amino]methyl]phosphinate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].OP(O)(=O)CN(CP(O)([O-])=O)CP([O-])([O-])=O SOBHUZYZLFQYFK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N Disodium Chemical compound [Na][Na] QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 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
- 238000003763 carbonization 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
- 238000005259 measurement Methods 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
- 230000035515 penetration 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
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- CDMIYIVDILNBIJ-UHFFFAOYSA-N triazinane-4,5,6-trithione Chemical class SC1=NN=NC(S)=C1S CDMIYIVDILNBIJ-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. Dále se 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
Oblast techniky
Vynález se týká karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem a způsobu jeho přípravy. Dále se vynález týká použití tohoto materiálu k adsorpci kovových iontů na jeho povrchu a k recyklaci 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 se 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, adsorpce, společné srážení, membránové separační systémy, extrakce rozpouštědlem a další. Jeden ze způsobů popisuje i patent US 3778368.
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 triazinthiolů 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 triazinthiolů z odpadních vod. Technologii recyklace stříbra s použitím merkapto-striazinů popisuje například japonská patentová přihláška JPH 111726.
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, přičemž se využijí vlastnosti triazinthiolů 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 adsorpce kovových iontů na karbonizováném 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 l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu (vzorec I) do pórů karbonizovaného
- 1 CZ 308921 B6 materiálu získaného z dřevní suroviny jehličnatých stromů, nejlépe z cedru japonského (Cryptomeria j aponica).
SH
HS (I): 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiol
Způsob přípravy karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem spočívá v tom, že karbonizovaný materiál je dispergován ve vodě, pH disperze karbonizovaného materiálu je upraveno na acidické, přikapáváním 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-2,4,6-trithiolem.
Další charakteristikou podstaty vynálezu je použití karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem k adsorpci kovových iontů jeho uvedením do kontaktu s roztokem obsahujícím kovové ionty, přičemž jsou kovové ionty adsorbovány.
Použití karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem k recyklaci kovů 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-2,4,6-trithiolem s adsorbovanými kovovými ionty zpopelněn při 550 až 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 anebo adsorpce 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:
1,3,5-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 přikapáváním do oky selené disperze karbonizovaného materiálu, kde se na jeho povrchu adsorbuje RTD. Reakce se kontroluje stanovením pH reakčního prostředí. Za tímto účelem můžeme použít monosodnou, dvojsodnou nebo trojsodnou sůl RTD, taktéž jejich směs. Nejvhodnější se jeví troj sodná sůl RTD.
Objasnění výkresů
K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží přiložené výkresy, které představuje:
Obr. 1: SEM karbonizovaného materiálu.
Obr. 2: Metoda přípravy a hodnocení RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu.
-2 CZ 308921 B6
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 adsorpční izoterma.
Obr. 8: Langmuirova adsorpční 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.
Příklady uskutečnění vynálezu
Na přípravu RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu byly použity následující suroviny:
vodný roztok troj sodné soli l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu (18,16 % hmotn.) molekulová hmotnost: 243,3, produkce Sankyo Kassei j.s.c Japonsko, (vzorec II).
SIMa
N N
NaS^^^ ^SHa (II): Troj sodná sůl l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu
Karbonizovaný materiál z dřevní suroviny, velikost částic: 1680 až 1410 pm, 841 až 500 pm, 250 až 177 pm, 149 až 125 pm, a do 74 pm, výroby Green Recycle j.s.c. Japonsko.
Kyselina solná HC1, molekulová hmotnost: 36,47 výroby Wako Pure Chemicals j.s.c. Japonsko hydroxid sodný NaOH, molekulová hmotnost: 40,00 výroby Wako Pure Chemicals j.s.c. Japonsko.
Příklad 1
Způsob přípravy RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu.
-3 CZ 308921 B6
Příprava roztoku RTD: Na přípravu roztoku RTD se použil vodný roztok trojsodné soli 1,3,5triazin-2,4,6-trithiolu (18,16 % hmotn.). 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 troj sodné soli l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolu odpovídá požadovanému RTD impregnačnímu poměru 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 a 80 % hmotn., podle rovnice I a karbonizovaný materiál je v množství 1 g. Připravené roztoky trojsodné soli RTD odpovídají příslušným teoretickým impregnačním poměrům.
RTD přidané množství (g)
RTD impregn. poměr (% hmotn.) =------------------------------------------Karhoniz. mat. (g) + RTD přidané množství (g)
Rovnice I: Výpočet teoretického RTD impregnačnímu poměru
Příprava karbonizovaného materiálu: jako surovina bylo použito řezivo z jehličnatých stromů z cedru japonského (Cryptomeria japonica). Z něj je možno získat karbonizovaný materiál s dobrou porézností a vhodnými povrchovými vlastnostmi. Pro použití karbonizovaného materiálu na impregnaci s RTD za účelem adsorbovat kovové ionty byla teplota karbonizace 800 °C. Takto byl připraven karbonizovaný materiál se dvěma druhy částic: granulované a jemně prachové. Granulovaný a jemně 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 (velikosti částic 1680 až 1410 pm, 841 až 500 pm, 250 až 177 pm, 149 až 125 pm, a do 74 pm) byl dispergován v 50 ml destilované vody. pH disperze karbonizovaného materiálu bylo průběžně měřeno a upravováno na pH 2 přikapáváním 0,1 M roztoku HC1. Jakmile pH dosáhlo hodnoty 2, začal se do disperze karbonizovaného materiálupřikapávat 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 Roshij.s.c, papír č. 5, průměr 15 cm). Jakmile se v průběhu přikapávání roztoku trojsodné soli RTD vy srážel RTD, bylo v momentě zjištění této skutečnosti přidávání zastaveno a karbonizovaný materiál se oddělil z roztoku a vysráženého RTD na sítě příslušné velikosti (velikosti částic 1680 až 1410 pm, 841 až 500 pm, 250 až 177 pm, 149 až 125 pm, a do 74 pm). 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 177 až 149 pm.
Příklad 2
Hodnocení RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu.
Stanovení impregnačního poměru RTD: RTD impregnační poměr v karbonizovaném materiálu se vypočítal podle rovnice II 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
-4 CZ 308921 B6 a RTD impregnovaného aktivního uhlí. Při impregnaci karbonizovaného materiálu s velikostí částic 1680 až 1410 pm, 841 až 500 pm a 250 až 177 pm na teoretických 10 % hmotn. 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 149 až 125 pm při přidávání vodného roztoku troj sodné soli RTD k vysrážení nedošlo. Při impregnaci karbonizovaného materiálu s velikostí částic do 74 pm roztokem trojsodné soli RTD v teoretickém rozsahu impregnace 10 až 80 % hmotn. nebyla zpozorována žlutá sraženina. Na obr. 3 je zobrazena disperze karbonizovaného materiálu před a po přidání vodného roztoku trojsodné soli RTD. Po přidání roztoku a proniknutí do pórů karbonizovaného materiálu bylo pozorováno sbalení disperze do sraženiny.
přidané RTD (g) - zůstatek RTD v roztoku (g)
RTD impregn. poměr (% hmotn.) =------------------------------------------------Karhoniz. mat. (g) + přidané RTD (g)
Rovnice II: Výpočet RTD impregnačnímu poměru
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 oseje vyjádřen průměr pórů Dp (nm), na svislé oseje poměr sumární distribuce objemu k poměru dVp/dDp. V případě neimpregnovaného materiálu (% hmotn. = 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 mezo-pórů 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 až 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 % hmotn. nebyl na povrchu pozorován rozdíl, od 51,5 % hmotn. se barva povrchu měnila na popelavou, což souvisí s vyšším stupněm impregnace RTD do pórů karbonizovaného materiálu.
Příklad 3
Adsorpce kovových iontů pomocí připravených adsorbérů.
Adsorpční charakteristiky násadové (šaržové) aplikace RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu.
U násadové aplikace 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:
- 5 CZ 308921 B6
RTD impregnovaný karbonizovaný materiál (velikost zma do 74 pm): 3 mg, RTD impregnační poměr 23,3 %;
karbonizovaný materiál (velikost zma do 74 pm) neimpregnovaný;
aktivní uhlí: 50 mg;
Vodný roztok dusičnanu stříbrného: 10 ml, koncentrace stříbra 100 až 500.10-4%, pH 5;
Doba reakce: 3 hodiny.
Na obr. 7 je zobrazena Freundlichova adsorpční izoterma a na obr. 8 je zobrazena Langmuirova adsorpční izoterma. Qe je rovnovážné adsorpční množství a Ce vyjadřuje rovnovážnou koncentraci. Při použití neimpregnovaného karbonizováného materiálu a aktivního uhlí Freundlichova i Langmuirova adsorpční izoterma vykazovala lineární závislost, v případě RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu (RTD impregnační poměr 23,3 % hmotn.) Freundlichova adsorpční izoterma neměla lineární tvar, ale Langmuirova adsorpční izoterma byla lineární. Z těchto měření můžeme usoudit, že adsorpce stříbra v pórech neimpregnovaného karbonizovaného materiálu a aktivního uhlí probíhá jako fyzikální adsorpce, zatímco při použití RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu vlivem RTD proběhla chemická adsorpce. Dále, průběh Freundlichovy a Langmuirovy adsorpční izotermy ukazuje zvýšenou účinnost adsorpce na povrchu neimpregnovaného karbonizovaného materiálu s velikostí částic do 74 pm 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 zma do 74 pm): 100, 150 mg, RTD impregnační poměr 23,3 % hmotn.;
karbonizovaný materiál (velikost zma do 74 pm) neimpregnovaný;
aktivní uhlí: 300 mg;
vodný roztok troj sodné soli RTD (18,16 % hmotn.);
Odpadní roztok dusičnanu stříbrného: 10 ml, koncentrace stříbra 3000.10“4 %;
Doba reakce: 30 min.
Při aplikaci RTD impregnovaného karbonizovaného materiálu (RTD impregnační poměr 23,3 % hmotn.) v množství 100 mg na uvedené množství dusičnanu stříbrného byla zůstatková koncentrace stříbra 170.10“*%, při použitém množství 150 mg poklesla zůstatková koncentrace Ag na 3.10“*%. Tyto výsledky potvrzují, že tento způsob je vhodný na eliminaci stříbra z odpadních vod v reálném průmyslovém využití.
Adsorpční 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 500.10-4% 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 % hmotn., za následujících podmínek:
-6CZ 308921 B6
RTD impregnovaný karbonizovaný materiál: náplň 0,5 g; poměr RTD impregnace 0 až 74,3 % hmota.;
Vodný roztok dusičnanu stříbrného: koncentrace 500.10-4 %, pH = 5;
Průtok: 1 ml/min;
Kontaktní čas: 2 min;
Délka kolony: 20 mm.
V případě, kdy se stříbrný iont naadsorbuje do adsorbéru na karbonizováném materiálu a množství překročí určitou hranici, na výstupu z adsorbéru okamžitě vzroste koncentrace Ag. Tento okamžik se nazývá saturačním bodem. V tomto bodě se ukončí proces adsorpce 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 1.10“4 % 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 % hmota.
Vodný roztok dusičnanu stříbrného: koncentrace 500.104 %, pH = 5;
Průtok: 1 ml/min, 3 ml/min;
Kontaktní čas: 2 min, 40 s;
Délka kolony: 20 mm.
Při 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 s je dostatečný k odstranění stříbra za použití 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
Recyklace kovových iontů z adsorbovaných komplexů.
Byly připraveny soli triazintrithiolů s kovovými ionty (Ag, Pt) a tyto byli přidávány do alkalických vodných roztoků, přičemž 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 stříbro 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,
-7 CZ 308921 B6 uhlík v něm obsažený působí jako redukční činidlo a pomocí této metody můžeme v souladu s podstatou vynálezu přímo recyklovat kov v surovém stavu.
Claims (4)
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)
SH ni nl
HS (I): 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiol do pórů na povrchu karbonizovaného materiálu získaného z dřevní suroviny jehličnatých stromů, nejlépe z cedru japonského (Cryptomeria japonica).
2. Způsob přípravy karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem podle nároku 1, vyznačující se tím, že karbonizovaný materiál je dispergován ve vodě, pH disperze karbonizovaného materiálu je upraveno na acidické, přikapáváním je přidán roztok sodné soli 1,3,5triazin-2,4,6-trithiolu podle vzorce (I), po skončení přidávání je z disperze oddělen a vysušen karbonizovaný materiál impregnovaný l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem.
3. Použití karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem podle nároku 1, k adsorpci kovových iontů jeho uvedením do kontaktu s roztokem obsahujícím kovové ionty.
4. Použití karbonizovaného materiálu impregnovaného l,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem podle nároku 1, k recyklaci kovů jeho uvedením do kontaktu s roztokem obsahujícím kovové ionty a jeho následným zpopelněním při teplotě 550 až 1000 °C.
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 CZ2013784A3 (cs) | 2015-02-25 |
| CZ308921B6 true 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) |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2013784A3 (cs) | 2015-02-25 |
| SK772013A3 (sk) | 2015-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| He et al. | Rapid adsorption of Pb, Cu and Cd from aqueous solutions by β-cyclodextrin polymers | |
| Gouran-Orimi et al. | Competitive adsorption of nitrate in fixed-bed column packed with bio-inspired polydopamine coated zeolite | |
| Li et al. | Novel thiol-functionalized covalent organic framework as adsorbent for simultaneous removal of BTEX and mercury (II) from water | |
| An et al. | Adsorption of heavy metal ions by iminodiacetic acid functionalized D301 resin: kinetics, isotherms and thermodynamics | |
| Ghasemi et al. | A novel agricultural waste based adsorbent for the removal of Pb (II) from aqueous solution: kinetics, equilibrium and thermodynamic studies | |
| Sowmya et al. | Zr (IV) loaded cross-linked chitosan beads with enhanced surface area for the removal of nitrate and phosphate | |
| Bohli et al. | Adsorption on activated carbon from olive stones: kinetics and equilibrium of phenol removal from aqueous solution | |
| Chatterjee et al. | Nitrate removal from aqueous solutions by cross-linked chitosan beads conditioned with sodium bisulfate | |
| Babu et al. | Adsorption of Cr (VI) using activated neem leaves: kinetic studies | |
| Talreja et al. | Removal of hexavalent chromium from water using Fe-grown carbon nanofibers containing porous carbon microbeads | |
| Kameda et al. | Adsorption of Cu2+ and Ni2+ by tripolyphosphate-crosslinked chitosan-modified montmorillonite | |
| Kluczka et al. | Zirconium-chitosan hydrogel beads for removal of boron from aqueous solutions | |
| Wang et al. | Hydrous iron oxide modified diatomite as an active filtration medium for phosphate capture | |
| Vojoudi et al. | Post-modification of nanoporous silica type SBA-15 by bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide as an efficient adsorbent for arsenic removal | |
| Li et al. | Fabrication of porous resins via solubility differences for adsorption of cadmium (II) | |
| Tighadouini et al. | Removal of toxic heavy metals from river water samples using a porous silica surface modified with a new β-ketoenolic host | |
| Zeng et al. | Preparation of adsorbent based on water treatment residuals and chitosan by homogeneous method with freeze-drying and its As (V) removal performance | |
| El-Deen et al. | Kinetic and isotherm studies for adsorption of Pb (II) from aqueous solution onto coconut shell activated carbon | |
| Saheed et al. | Enhanced adsorption of acid Blue-25 dye onto chitosan/porous carbon composite modified in 1-allyl-3-methyl imidazolium bromide ionic liquid | |
| Sigdel et al. | Immobilization of hydrous iron oxides in porous alginate beads for arsenic removal from water | |
| Wang et al. | Preparation of Enteromorpha prolifera-based cetyl trimethyl ammonium bromide-doped activated carbon and its application for nickel (II) removal | |
| Islam et al. | Sulfonated resorcinol-formaldehyde microspheres as high-capacity regenerable adsorbent for the removal of organic dyes from water | |
| Valenzuela et al. | Adsorption of pollutant ions from residual aqueous solutions onto nano-structured calcium silicate | |
| Ali et al. | Study on the synthesis of a macroporous ethylacrylate‐divinylbenzene copolymer, its conversion into a bi‐functional cation exchange resin and applications for extraction of toxic heavy metals from wastewater | |
| CZ308921B6 (cs) | Karbonizovaný materiál impregnovaný 1,3,5-triazin-2,4,6-trithiolem, způsob jeho přípravy a jeho použití |