MD4148C1 - Procedeu de obţinere a goetitului stabilizat - Google Patents

Procedeu de obţinere a goetitului stabilizat Download PDF

Info

Publication number
MD4148C1
MD4148C1 MDA20100107A MD20100107A MD4148C1 MD 4148 C1 MD4148 C1 MD 4148C1 MD A20100107 A MDA20100107 A MD A20100107A MD 20100107 A MD20100107 A MD 20100107A MD 4148 C1 MD4148 C1 MD 4148C1
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
iron
agar
goethite
coke
concentration
Prior art date
Application number
MDA20100107A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Other versions
MD4148B1 (ro
Inventor
Ольга КОВАЛЁВА
Виктор КОВАЛЁВ
Виталий ЖАЛБЭ
Паскаль БЕССЕ
Джиллс МЕИЛХОТ
Энн-Мари ДЕЛОР
Original Assignee
Государственный Университет Молд0
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный Университет Молд0 filed Critical Государственный Университет Молд0
Priority to MDA20100107A priority Critical patent/MD4148C1/ro
Publication of MD4148B1 publication Critical patent/MD4148B1/ro
Publication of MD4148C1 publication Critical patent/MD4148C1/ro

Links

Landscapes

  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a goetitului stabilizat, care poate fi utilizat în procesele de tratare fotocatalitică şi microbiologică a apelor reziduale, ce conţin compuşi organici greu degradabili.Procedeul, conform invenţiei, include dizolvarea galvanochimică a fierului dintr-un amestec de fier şi cocs în soluţie apoasă, conţinând agar-agar sau gelatină şi clorură de sodiu, la agitare continuă în flux, în prezenţa aerului.Procedeul se efectuează la un pH 6…10, într-un galvanocoagulator cu tambur rotativ la o viteză de 10…15 rot./min şi un raport masic fier : cocs de 1 : (2…3), timpul de contact fiind de 5…8 min, după care se efectuează concentrarea ulterioară a sedimentului prin introducerea unui floculant, sedimentare şi centrifugare sau prin ultrafiltrare. În calitate de floculant se utilizează poliacrilamidă, în concentraţie de 5…10 mg/l.

Description

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a goetitului stabilizat, care poate fi utilizat în procesele de tratare fotocatalitică şi microbiologică a apelor reziduale, ce conţin compuşi organici greu degradabili.
Este cunoscut procedeul de obţinere a goetitului α-FeO(OH), care include hidroliza clorurii de fier FeCl3 [1].
Dezavantajul acestui procedeu constă în aceea că hidroliza are loc lent, iar goetitul format este insuficient de stabil, deoarece la hidroliza necontrolată se formează oxid de fier (α-Fe2O3).
În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte procedeul de obţinere a particulelor hidrofile de goetit, care include dizolvarea galvanochimică a fierului pe baza formării elementului galvanic de scurtcircuit fier-cocs în mediu apos la contactarea alternativă între ele a componentelor cuplului galvanic.
Datorită diferenţei de potenţial electrochimic, fierul se polarizează anodic şi trece în soluţie fără a folosi o sursă electrică exterioară. Cocsul în cuplul galvanic se polarizează catodic [2].
Dezavantajul procedeului cunoscut constă în instabilitatea goetitului, deoarece odată cu continuarea procesului şi atingerea în soluţie a raportului molar al componentelor Fe(III):Fe(II)=2:1 se formează magnetit: Fe2+ + 2Fe3+ + 8OH- = Fe3O4 + 4H2O.
Problema pe care o rezolvă invenţia constă în obţinerea goetitului stabilizat şi micşorarea cheltuielilor de producţie.
Problema se soluţionează prin aceea că procedeul de obţinere a goetitului stabilizat include dizolvarea galvanochimică a fierului dintr-un amestec de fier şi cocs în mediu apos la agitare continuă în flux, în prezenţa aerului, totodată în calitate de mediu apos se utilizează o soluţie apoasă conţinând agar-agar sau gelatină şi clorură de sodiu, în următoarea concentraţie, % mas.:
agar-agar sau gelatină 0,05…0,10 clorură de sodiu 0,5…1,0
procedeul se efectuează la un pH 6…10, într-un galvanocoagulator cu tambur rotativ la o viteză de 10…15 rot./min şi un raport masic fier : cocs de 1 : (2…3), timpul de contact fiind de 5…8 min, după care se efectuează concentrarea ulterioară a sedimentului prin introducerea unui floculant, sedimentare şi centrifugare sau prin ultrafiltrare. În calitate de floculant se utilizează poliacrilamidă, în concentraţie de 5…10 mg/l.
Agar-agarul este un produs obţinut industrial din alge marine (agarofite) şi are proprietatea de a forma geluri dense. El conţine 70…80% polizaharide, 10…20% apă şi 1,5…4,0% substanţe minerale.
Gelatina este un produs obţinut la prelucrarea substanţei proteice naturale - colagenului, ce se dizolvă bine în apă formând un gel.
Rezultatul tehnic obţinut constă în aceea că la contactul aerului cu elementul galvanic în timpul scurtcircuitării pe suprafaţa cocsului are loc preponderent reacţia catodică, iar pe suprafaţa fierului cea anodică. Procesul redox de bază are loc pe suprafaţa cocsului în condiţii de aerare la un pH 6…10 şi reprezintă reacţia de reducere a oxigenului: O2 + 2H2O + 4e = 4OH- cu alcalinizarea soluţiei. Totodată, în acest interval al pH este caracteristică reacţia de pasivare a suprafeţei fierului, de aceea rolul ionilor de clor adăugaţi în soluţia apoasă constă în activarea neîntreruptă a suprafeţei fierului şi intensificarea reacţiei de dizolvare anodică a fierului, pentru formarea în aceste condiţii a hidroxidului de fier: Fe + 2OH- = Fe(OH)2 + 2e, care ulterior în procesele de oxidare şi hidroliză se transformă în goetit: 4Fe(OH)2 + O2 = 4FeOOH + 2H2O. Luând în considerare particularităţile reacţiei catodice, procesul galvanochimic va fi influenţat de intensificarea aerării amestecului de reacţie şi mărirea suprafeţei specifice a materialului catodic folosit (cocsului).
Optimal pentru desfăşurarea acestor procese este pH 6…10. Aerarea şi, respectiv, acţiunea oxigenului din aer asupra procesului poate fi asigurată prin construcţia galvanocoagulatorului cu tambur rotativ, în care se încarcă amestecul fier-cocs şi, respectiv, soluţia apoasă, astfel încât să constituie jumătate din volumul tamburului. Prezenţa în interiorul tamburului a poliţelor contribuie la amestecarea şi aerarea continuă a amestecului. Aceasta se asigură la viteza optimală de rotaţie a tamburului de 10…15 rot./min şi a timpului de contact de 5…8 min. În dependenţă de parametrii menţionaţi şi de diametrul tamburului, precum şi de alte caracteristici ale galvanocoagulatorului, se alege viteza de circulaţie a soluţiei prin el.
Totodată, particulele de goetit formate în acest proces se află în stare dispersă. Prezenţa în soluţie a gelatinei sau agar-agarului, care au proprietăţi tensioactive, duce la acoperirea particulelor de goetit, prevenind procesele de oxido-reducere, precum şi de transformări fazo-disperse, stabilizând astfel structura particulelor formate de goetit.
Ca rezultat se obţine un sediment relativ stabil sub formă de gel. Concentrarea lui poate fi accelerată prin introducerea floculantului - poliacrilamidei (PAA) în concentraţie de 5…10 mg/l, şi ulterior prin sedimentare şi centrifugare, sau prin ultrafiltrare la instalaţii standarde de tip БТУ 0,5/2.
Goetitul astfel obţinut poate fi folosit ca adaos la distrucţia fotocatalitică sau microbiologică a compuşilor organici greu degradabili din apele reziduale. Particulele de goetit datorită dimensiunilor foarte mici, de la sine posedă reactivitate foarte înaltă, iar în condiţii de iradiere ultravioletă sunt iniţiate şi reacţii fotocatalitice cu formarea radicalilor liberi ·OH şi ·O2-, care apar ca urmare a fotodisocierii FeO(OH) datorită grupei hidroxil şi a oxigenului din componenţa moleculei de goetit.
Radicalul ·OH posedă energie liberă ce atinge valoarea de 263 kJ/mol, prin urmare manifestă activitate de oxidare sporită în raport cu substanţele organice, oxidând moleculele lor în baza mecanismului de desprindere a atomului de hidrogen cu formarea moleculei de apă, conform reacţiei de tip general: RH + ·OH→·R+ H2O. Radicalul ·O2- posedă proprietăţi atât de oxidant, cât şi de reducător, participând activ la procesele fotodistructive ale substanţelor organice, de exemplu din apele reziduale.
Agar-agarul şi gelatina se folosesc deseori la cultivarea microorganismelor, de aceea prezenţa lor pe suprafaţa particulelor de goetit contribuie la dezvoltarea microorganismelor, de exemplu - genul Rhodococcus sau altele, care în procesul de dezvoltare accelerează distrucţia compuşilor organici greu degradabili până la mineralizarea completă a lor.
Astfel, se asigură rezultatul declarat - obţinerea goetitului stabilizat şi ieftinirea procesului de producţie a lui.
Exemplu
Procedeul de obţinere a goetitului stabilizat a fost efectuat prin dizolvarea galvanochimică a fierului dintr-un amestec de fier şi cocs, în mediu apos care conţine soluţie de agar-agar 0,1% mas. şi clorură de sodiu 0,7% mas., în flux la pH=9,0 într-un galvanocoagulator cu tambur rotativ la o viteză de 10…15 rot./min, prin contactarea multiplă a piliturii de fier şi cocsului în raport masic de 1 : 2,5, timpul de contact fiind de 8 min. În gelul format s-a introdus poliacrilamidă cu concentraţia de 10 mg/l, s-a sedimentat, centrifugat şi uscat. Sedimentul uscat a fost supus analizei difractometrice cu raze X. În acelaşi timp au fost supuse unei analize comparative proprietăţile fotocatalitice, pentru aceasta substanţa obţinută a fost introdusă într-o soluţie de 0,5 mmol/l de 2-aminobenzotiazol (ABT), cu următoarea structură:
în concentraţie de 0,001 g/l. Benzotiazolii se referă la unele dintre cele mai greu degradabile substanţe organice. Astfel soluţia obţinută a fost supusă tratării ultraviolete folosind lămpile de tip DRT- 400 cu lungimea de undă a emisiilor de 180…400 nm, timp de o oră, ulterior soluţia a fost filtrată şi supusă analizei cromatografice gaz-lichid la cromatograful de tip HPLC Agilent Technology. Evaluarea scăderii concentraţiei ABT-ului a fost efectuată pe baza curbei de calibrare în dependenţă de schimbarea maximului cromatografic al acestui compus.
Paralel acestui procedeu, obţinerea sedimentului cu conţinut de fier şi analize similare au fost efectuate conform condiţiilor celei mai apropiate soluţii. Rezultatele experimentale sunt prezentate în tabel.
Tabel
Caracteristicile sedimentului Concentraţia ABT, mmol/l Caracteristicile cristalografice ale sedimentului Conform invenţiei Conform celei mai apropiate soluţii Conform invenţiei Conform celei mai apropiate soluţii Timpul tratării 1 fotocatalitice,h 2 3 0,35 0,47 - - 0,27 0,45 0,21 0,42 Caracteristicile roentgenografice ale sedimentului - - Structură roentgen-amorfă Intensitatea liniei de reflexie (400), (311) şi (200), corespunzătoare compusului Fe3O4 Caracteristicile feromagnetice - - Nu posedă Posedă
Rezultatele prezentate relevă faptul că sedimentele obţinute conform invenţiei nu sunt feromagnetice şi se caracterizează printr-o structură amorfă, ceea ce indică o dispersare înaltă a particulelor. În acelaşi timp, caracteristica indirectă a proprietăţilor fotocatalitice poate servi ca dovadă a structurii ce corespunde goetitului cu formula α-FeO(OH), care poate fi utilizat în procesele de tratare fotocatalitică a apelor reziduale, ce conţin compuşi organici greu degradabili.
1. Реми Г. Курс неорганической химии. Москва, Мир, 1974, с. 270
2. Ковалева О. В. Технология и экологическая безопасность гальванотехники. Кишинэу, USM, 2008, с. 302

Claims (2)

1. Procedeu de obţinere a goetitului stabilizat, care include dizolvarea galvanochimică a fierului dintr-un amestec de fier şi cocs în mediu apos la agitare continuă în flux, în prezenţa aerului, caracterizat prin aceea că în calitate de mediu apos se utilizează o soluţie apoasă conţinând agar-agar sau gelatină şi clorură de sodiu, în următoarea concentraţie, % mas.:
agar-agar sau gelatină 0,05…0,10 clorură de sodiu 0,5…1,0 procedeul se efectuează la un pH 6…10, într-un galvanocoagulator cu tambur rotativ la o viteză de 10…15 rot./min şi un raport masic fier : cocs de 1 : (2…3), timpul de contact fiind de 5…8 min, după care se efectuează concentrarea ulterioară a sedimentului prin introducerea unui floculant, sedimentare şi centrifugare sau prin ultrafiltrare.
2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că în calitate de floculant se utilizează poliacrilamidă, în concentraţie de 5…10 mg/l.
MDA20100107A 2010-09-27 2010-09-27 Procedeu de obţinere a goetitului stabilizat MD4148C1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20100107A MD4148C1 (ro) 2010-09-27 2010-09-27 Procedeu de obţinere a goetitului stabilizat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20100107A MD4148C1 (ro) 2010-09-27 2010-09-27 Procedeu de obţinere a goetitului stabilizat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD4148B1 MD4148B1 (ro) 2012-02-29
MD4148C1 true MD4148C1 (ro) 2012-09-30

Family

ID=45815371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDA20100107A MD4148C1 (ro) 2010-09-27 2010-09-27 Procedeu de obţinere a goetitului stabilizat

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD4148C1 (ro)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU99113261A (ru) * 1999-06-17 2001-05-10 Казанский научно-исследовательский технологический институт вычислительной техники Способ получения магнитного гамма-оксида железа

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU99113261A (ru) * 1999-06-17 2001-05-10 Казанский научно-исследовательский технологический институт вычислительной техники Способ получения магнитного гамма-оксида железа

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ковалева О. В. Технология и экологическая безопасность гальванотехники. Кишинэу, USM, 2008, с. 302 *
Реми Г. Курс неорганической химии. Москва, Мир, 1974, с. 270 *

Also Published As

Publication number Publication date
MD4148B1 (ro) 2012-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Malakootian et al. Efficiency of electro-Fenton process in removing Acid Red 18 dye from aqueous solutions
Neppolian et al. Degradation of textile dye by solar light using TiO2 and ZnO photocatalysts
Yunus et al. Effect of catalyst loading on photocatalytic degradation of phenol by using N, S Co-doped TiO2
CN109851028B (zh) 一种水中氯化物的去除方法
CN105413713A (zh) 一种硫改性的多孔氧化铁催化剂及其制备方法和应用
CN109437277A (zh) 一种绿色高效回收铜离子的方法
CN105084507A (zh) 一种高铁铝土矿与过氧化氢联用的水处理方法
CN110420648A (zh) 一种可高效降解高浓度苯酚的铁硫耦合催化剂及其制备方法和应用
Hameed et al. Photocatalytic degradation of Acid Red 1 dye using ZnO catalyst in the presence and absence of silver
CN101811724A (zh) 一种制备过氧化银超细粉末的方法
Chakrabortty et al. Decolourisation of Metanil Yellow by visible-light photocatalysis with N-doped TiO2 nanoparticles: influence of system parameters and kinetic study
MD4148C1 (ro) Procedeu de obţinere a goetitului stabilizat
CN105800765A (zh) 过氧化硫酸钠的应用
CN111420665B (zh) 改性类芬顿催化剂及制备方法和应用
Maisuria et al. Removal of Tannic acid and COD from synthetic Tannery wastewater
CN112158932A (zh) 一种磁性零价铁聚合氯化铝复合絮凝剂及其制备方法和应用
CN110270344A (zh) 一种处理染料废水的催化剂及其制备方法
CN113600205B (zh) 一种铜基Cu-Al2O3催化剂及其在含雌激素废水处理中的应用
CN103011450A (zh) 一种氯碱工业废水的处理方法
CN102976529A (zh) 二硝基重氮酚生产过程中的还原母液处理方法
CN115301256A (zh) 一种铜铁层状双金属氢氧化物/二硫化钼复合材料及其制备方法和应用
Zhang et al. Fabrication of N-doped TiO2 nanorods and its visible-light photocatalytic activity for resorcinol degradation in wastewater
JP6854478B2 (ja) 溶液中のヒ素の酸化方法
Kartal et al. Decolourization of CI Reactive Orange 16 via photocatalysis involving TiO2/UV and TiO2/UV/oxidant systems
Sorochkina et al. Ag-doped zr (IV) and al (III) oxyhydroxides adsorbents for water treatment

Legal Events

Date Code Title Description
FG4A Patent for invention issued
MM4A Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees