MD657Z - Procedeu de purificare a apei de ioni de fluor şi acizi humici - Google Patents

Procedeu de purificare a apei de ioni de fluor şi acizi humici

Info

Publication number
MD657Z
MD657Z MDS20130034A MDS20130034A MD657Z MD 657 Z MD657 Z MD 657Z MD S20130034 A MDS20130034 A MD S20130034A MD S20130034 A MDS20130034 A MD S20130034A MD 657 Z MD657 Z MD 657Z
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
water
humic acids
purification
aluminum
diatomite
Prior art date
Application number
MDS20130034A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав ЗЕЛЕНЦОВ
Татьяна ДАЦКО
Елена ДВОРНИКОВА
Original Assignee
Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
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 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы filed Critical Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
Priority to MDS20130034A priority Critical patent/MD657Z/ro
Publication of MD657Y publication Critical patent/MD657Y/ro
Publication of MD657Z publication Critical patent/MD657Z/ro

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de purificare a apei concomitent de ioni de fluor şi acizi humici.Procedeul, conform invenţiei, include trecerea apei cu viteza fluxului de 0,3 dm3/min printr-un volum de 14…28 cm3 de sorbent pe bază de diatomit modificat cu hidroxid de aluminiu fin dispersat. Diatomitul modificat se obţine prin mărunţirea şi calcinarea acestuia, menţinerea într-o soluţie a sării de aluminiu, tratarea cu soluţie de amoniac, filtrarea, spălarea şi uscarea la aer.

Description

Invenţia se referă la un procedeu de purificare a apei concomitent de ioni de fluor şi acizi humici.
Este cunoscut că pentru înlăturarea fluorului din apă prin metoda de adsorbţie în ţările dezvoltate se utilizează oxidul de aluminiu activat [1].
Dezavantajele utilizării acestuia reprezintă un şir de restricţii semnificative. În afară de problemele pur de adsorbţie, astfel cum sunt cinetica lentă şi capacitatea nu prea mare de adsorbţie, pregătirea sorbentului pentru procesul de purificare prevede un consum mare de energie şi operaţii de activare costisitoare, calcinarea la temperaturi înalte şi durata semnificativă. Afară de aceasta, utilizarea sorbentului costisitor necesită regenerarea lui, adică includerea operaţiilor suplimentare, ceea ce implică un nou consum de energie şi reagenţi.
Este cunoscut un procedeu de defluorurare a apei cu folosirea în calitate de sorbent a unui material necostisitor, ce conţine aluminiu 27% şi reprezintă deşeuri de la procesul de prelucrare electrochimică dimensională cu utilizarea în calitate de anod a aliajului de aluminiu. Deşeurile au fost calcinate la o temperatură de 200...800ºC cu intervalul de 100ºC. Aceste produse prezintă oxihidroxizi de aluminiu [2].
Dezavantajele procedeului cunoscut constau în temperaturile înalte de calcinare, compoziţia variabilă a sorbentului, complexitatea şi durata lungă de pregătire a sorbentului.
Este cunoscut, de asemenea, un procedeu de înlăturare a fluorului din apă cu aplicarea diatomitului natural, modificat cu diferiţi compuşi ce conţin metale, în particular aluminiu sau calciu, cum sunt hidroxizii de calciu şi aluminiu, fosfaţii de calciu şi aluminiu, care sunt trataţi ulterior la temperatura de 200...250ºC. Cel mai activ faţă de fluor este fosfatul de aluminiu (16,01 mM/g), după care urmează hidroxidul de aluminiu, fosfatul de calciu şi hidroxidul de calciu [3].
Dezavantajul acestui procedeu constă în faptul că, de rând cu gradul suficient de defluorurare, în acest procedeu nu se cercetează problemele de înlăturare a acizilor humici.
Este cunoscut un procedeu de înlăturare a acizilor humici cu aplicarea unui material natural - argilă intercalată cu hidroxizi dubli de zinc şi aluminiu, obţinuţi pe cale sintetică prin precipitare cu baze alcaline a nitraţilor de zinc şi aluminiu în raport bază alcalină : sare de metal de 0,1 : 0,05, la un pH = 7,0. Sorbentul înlătură acizii humici mai bine decât cărbunele activat. Înlăturarea acizilor humici are loc pe baza schimbului ionic [4].
Este cunoscut, de asemenea, un procedeu de înlăturare a acizilor humici cu nisip modificat cu oxizi de fier. Adsorbţia acizilor humici de către sorbentul modificat s-a cercetat în funcţie de concentraţia lor, viteza fluxului în coloană, pH-ul soluţiei şi forţa ionică. S-a stabilit că sorbentul obţinut adsoarbe acizii humici cu o viteză de 5...7 ori mai mare decât nisipul nemodificat [5].
Dezavantajul acestor procedee constă în lipsa de date experimentale pentru înlăturarea ionilor de fluor.
Este cunoscut procedeul de înlăturare a fluorului în prezenţa substanţelor organice, în particular, a urmelor de acizi humici, prin electrodializă cu folosirea membranelor de schimb ionic. Gradul de epurare a apei de fluor, nitraţi şi compuşii borului depinde în mare măsură de dimensiunea ionilor hidrataţi - ionii nitraţilor (cu rază mică) se înlătură prin electrodializă mai uşor decât cei de fluor, care au raza mai mare. Prezenţa urmelor de acizi humici pasivează membranele, micşorând extragerea fluorului [6].
Dezavantajul acestui procedeu este complexitatea aparatului, legată de utilizarea membranelor, costul ridicat al apei epurate şi cel mai important - lipsa datelor ce ţin de înlăturarea acizilor humici.
În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte procedeul de înlăturare a fluorului în prezenţa acizilor humici prin aplicarea hidroxidului de aluminiu electrogenerat, obţinut prin dizolvarea anodică a aliajului de aluminiu. Dizolvarea anodică a aluminiului s-a efectuat la intensitatea curentului electric de 1,80 A şi durata procesului de electroliză de 5,4 min. A fost cercetată înlăturarea fluorului din soluţie cu concentraţia iniţială de 2,37...19,0 mg/dm3 în prezenţa acizilor humici cu conţinutul de 7...14 mgO2/dm3. Cantitatea de aluminiu necesară pentru atingerea valorilor concentraţiei maxime admisibile (CMA) după fluor la concentraţia iniţială a acestuia de 5 mg/dm3 alcătuieşte 67,5 mg Al3+/dm3. Consumul de electricitate a fost de 580 C [7].
Dezavantajele acestui procedeu sunt complexitatea aranjării aparatelor, folosirea materialului anodic costisitor din aluminiu pur ori a aliajului de aluminiu, efectuarea procesului în două etape şi consumul mare de energie. De asemenea în acest procedeu lipsesc orice date experimentale despre gradul de înlăturare a acizilor humici prezenţi în comun cu fluorul.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în majorarea eficacităţii de epurare a apei de ionii de fluor şi acizii humici prezenţi împreună, adică reducerea dozei de sorbent, a numărului de operaţii necesare pentru purificarea apei de doi componenţi, reducerea timpului şi a volumului de muncă necesar pentru purificare.
Problema se soluţionează prin aceea că procedeul de purificare a apei de ioni de fluor şi acizi humici include trecerea apei cu viteza fluxului de 0,3 dm3/min printr-un volum de 14…28 cm3 de sorbent pe bază de diatomit modificat cu hidroxid de aluminiu fin dispersat, cu conţinutul acestuia recalculat la Al2O3 de 12…19% mas. Totodată diatomitul modificat se obţine prin mărunţirea şi calcinarea acestuia la temperatura de 400…450°C, menţinerea într-o soluţie a sării de aluminiu de 2M la temperatura de 50…60°C timp de 1…3 ore la agitare continuă, tratarea cu soluţie de amoniac la un pH mai mare de 9 timp de 2…5 ore, filtrarea, spălarea şi uscarea la aer.
Materialul ce conţine hidroxid de aluminiu, recalculat la Al2O3 mai puţin de 12% mas., nu asigură gradul necesar de purificare a apei, iar cu conţinutul acestuia recalculat la Al2O3 în material mai mare de 19% mas. nu duce la creşterea suficientă a indicilor de purificare şi este iraţional.
Rezultatul tehnic al invenţiei propuse constă în aceea că înlăturarea concomitentă a ionilor de fluor şi acizilor humici din apă cu sorbentul obţinut este efectivă fără utilizarea unui utilaj complex, fără un consum mărit de energie şi materiale costisitoare. Apa purificată corespunde normelor standard pentru apă potabilă după aceşti componenţi nocivi - 1,5 mg/dm3 după fluor şi 5 mgO2/dm3 după acizi humici.
Procedeul propus permite micşorarea considerabilă a dozei de sorbent, reducerea numărului de operaţii la efectuarea epurării apei de doi componenţi nocivi, a timpului şi volumului de muncă necesar pentru epurare şi se obţine un grad înalt de purificare concomitentă de doi poluanţi.
Modificarea superficială a diatomitului constă în următoarele: proba iniţială se supune încălzirii la temperatura de 400...450°C. Apoi se menţine într-o soluţie a sării de aluminiu de 2M la temperatura de 50…60°C timp de 1…3 ore la agitare continuă, după care faza solidă se separă de soluţie şi se tratează cu soluţie de amoniac la un pH mai mare de 9 timp de 2…5 ore. Faza solidă se separă, se spală, se menţine la aer şi se usucă la temperatura de 110°C.
Tratarea termică a diatomitului la temperatura de 400...450°C este însoţită de carbonizarea parţială a componenţilor organici în diatomit şi de majorarea afinităţii materialului faţă de acizii humici, iar tratarea cu soluţia sării de aluminiu la încălzire la 50...60°C la agitare şi tratarea ulterioară cu soluţie de amoniac provoacă precipitarea hidroxidului de aluminiu fin dispersat pe suprafaţa şi în porii diatomitului, ceea ce duce la mărirea suprafeţei specifice şi a capacităţii de adsorbţie a materialului sintetizat faţă de fluor. Aceste operaţii asigură şi selectivitatea mărită a sorbentului concomitent faţă de ionii de fluor şi acizii humici.
Mai jos sunt demonstrate exemple de realizare a procedeului propus pentru purificarea apei concomitent de fluor şi acizi humici.
Exemple de realizare a invenţiei
Exemplul 1
Apa pentru purificare cu concentraţia iniţială a acizilor humici de 20,8 mgO2/dm3 şi a ionilor de fluor de 5,2 mg/dm3 a fost trecută printr-un volum de sorbent de 15 cm3 cu viteza fluxului de 0,3 dm3/min. Conţinutul de hidroxid de aluminiu recalculat la Al2O3 - 12% mas., suportul silicios - restul.
Indicii apei iniţiale şi tratate după procedeul propus
Caracteristicile apei:
Poluantul Apa iniţială Apa după purificare Concentraţia maximă admisibilă Fluorul total, mg/dm3 5,2 1,0 1,5 Acizii humici, mgO2/dm3 20,8 4,5 5,0
Exemplul 2
Apa pentru purificare cu concentraţia iniţială a acizilor humici de 20,8 mgO2/dm3 şi a ionilor de fluor de 5,2 mg/dm3 a fost trecută printr-un volum de sorbent de 15 cm3 cu viteza fluxului de 0,3 dm3/min. Conţinutul de hidroxid de aluminiu recalculat la Al2O3 - 19% mas., suportul silicios - restul.
Indicii apei iniţiale şi tratate după procedeul propus
Caracteristicile apei:
Poluantul Apa iniţială Apa după purificare Concentraţia maximă admisibilă Fluorul total, mg/dm3 5,2 0,35 1,5 Acizii humici, mgO2/dm3 20,8 3,5 5,0
În aşa mod, la un conţinut al ionilor de fluor în apă de 5 mg/dm3 şi mai mult şi al acizilor humici de 20,8 mgO2/dm3, procedeul propus asigură un grad de purificare a apei concomitent de ioni de fluor şi acizi humici până la concentraţiile maxime admisibile ale acestor componenţi pentru apă potabilă. Procedeul permite micşorarea considerabilă a dozei de sorbent, reducerea numărului de operaţii la efectuarea epurării apei de doi componenţi nocivi, a timpului şi volumului de muncă necesar pentru epurare şi obţinerea unui grad înalt de purificare concomitentă de doi poluanţi.
1. Stewart T. Removal of fluoride from drinking water: Analysis of alumina based sorption. Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics, Department Environmental Sciences, ETH, Zurich, 2009, p. 2-24
2. Zelentsov V., Datsko T., Dvornikova E. Fluorine adsorption by aluminum oxihydrates subjected to thermal treatment. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2008, v. 44, No. 1, p. 64-68
3. Zelenţov V., Daţko T., Dvornikova E. Studiul aplicabilităţii diatomitului modificat pentru înlăturarea ionilor de fluor din apele naturale. Simpozion Internaţional "Mediul şi Industria", România, Bucureşti, 2005, v. 1, p. 213-218
4. Santosa S., Sudiono S., Shiddiq Z. Effective humic acid removal using Zn/Al layered double hydroxide anionic clay. Journal Ion Exchange, 2007, v. 18, No. 4, p. 322-326
5. Kim Hyon-Chong, Park Seong-Jik, Lee Chang-Gu, Han Yong-Un, Park Jeong-Ann, Kim Song-Bae. Humic acid removal from water by iron-coated sand: A column experiment. Environmental Engineering Research, 2009, v. 14, No. 1, p. 41-47
6. Banasiak L., Schafer A. Removal of boron, fluoride and nitrate by electrodialysis in the presence of organic matter. Journal of Membrane Science, 2009, 334(1), p. 101-109
7. Матвеевич В. Сорбция фторид-ионов электрогенерированным гидроксидом алюминия в присутствии гуминовых кислот. Электронная обработка материалов, Институт прикладной физики АН Молдовы, 1999, № 2, с. 22-26

Claims (1)

  1. Procedeu de purificare a apei de ioni de fluor şi acizi humici, care include trecerea apei cu viteza fluxului de 0,3 dm3/min printr-un volum de 14…28 cm3 de sorbent pe bază de diatomit modificat cu hidroxid de aluminiu fin dispersat, cu conţinutul acestuia recalculat la Al2O3 de 12…19% mas., totodată diatomitul modificat se obţine prin mărunţirea şi calcinarea acestuia la temperatura de 400…450°C, menţinerea într-o soluţie a sării de aluminiu de 2M la temperatura de 50…60°C timp de 1…3 ore la agitare continuă, tratarea cu soluţie de amoniac la un pH mai mare de 9 timp de 2…5 ore, filtrarea, spălarea şi uscarea la aer.
MDS20130034A 2011-03-18 2011-03-18 Procedeu de purificare a apei de ioni de fluor şi acizi humici MD657Z (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20130034A MD657Z (ro) 2011-03-18 2011-03-18 Procedeu de purificare a apei de ioni de fluor şi acizi humici

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20130034A MD657Z (ro) 2011-03-18 2011-03-18 Procedeu de purificare a apei de ioni de fluor şi acizi humici

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD657Y MD657Y (ro) 2013-07-31
MD657Z true MD657Z (ro) 2014-02-28

Family

ID=48875340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDS20130034A MD657Z (ro) 2011-03-18 2011-03-18 Procedeu de purificare a apei de ioni de fluor şi acizi humici

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD657Z (ro)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU645941A1 (ru) * 1976-06-14 1979-02-05 Молдавский Государственный Институт Проектирования Гражданского Сельского Строительства Способ обесфторивани артезианских вод
SU1330077A1 (ru) * 1985-08-23 1987-08-15 В. В. Лазарев, Г. Т. Тоток и Н. Т. Окопна Способ обесфторивани природных вод
SU1701638A1 (ru) * 1989-05-16 1991-12-30 Физико-химический институт им.А.В.Богатского Способ получени сорбента дл очистки природных вод от фтора
MD726F1 (ro) * 1996-06-04 1997-05-31 Univ De Stat Din Moldova Procedeu de epurare a apelor reziduale de coloranti
MD1760G2 (ro) * 1999-04-08 2002-03-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de epurare a apelor naturale de fluor
MD2940F1 (ro) * 2004-09-15 2005-12-31 Universitatea De Stat Din Moldova Procedeu si dispozitiv de epurare a apei potabile in conditii casnice
MD3973B1 (ro) * 2008-11-24 2009-11-30 Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei Procedeu de obtinere a sorbentului pe baza de diatomit pentru purificare de ionii de fluor
  • 2011

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU645941A1 (ru) * 1976-06-14 1979-02-05 Молдавский Государственный Институт Проектирования Гражданского Сельского Строительства Способ обесфторивани артезианских вод
SU1330077A1 (ru) * 1985-08-23 1987-08-15 В. В. Лазарев, Г. Т. Тоток и Н. Т. Окопна Способ обесфторивани природных вод
SU1701638A1 (ru) * 1989-05-16 1991-12-30 Физико-химический институт им.А.В.Богатского Способ получени сорбента дл очистки природных вод от фтора
MD726F1 (ro) * 1996-06-04 1997-05-31 Univ De Stat Din Moldova Procedeu de epurare a apelor reziduale de coloranti
MD1760G2 (ro) * 1999-04-08 2002-03-31 Государственный Университет Молд0 Procedeu de epurare a apelor naturale de fluor
MD2940F1 (ro) * 2004-09-15 2005-12-31 Universitatea De Stat Din Moldova Procedeu si dispozitiv de epurare a apei potabile in conditii casnice
MD3973B1 (ro) * 2008-11-24 2009-11-30 Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei Procedeu de obtinere a sorbentului pe baza de diatomit pentru purificare de ionii de fluor

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Banasiak L., Schafer A. Removal of boron, fluoride and nitrate by electrodialysis in the presence of organic matter. Journal of Membrane Science, 2009, 334(1), p. 101-109 *
Kim Hyon-Chong, Park Seong-Jik, Lee Chang-Gu, Han Yong-Un, Park Jeong-Ann, Kim Song-Bae. Humic acid removal from water by iron-coated sand: A column experiment. Environmental Engineering Research, 2009, v. 14, No. 1, p. 41-47 *
Santosa S., Sudiono S., Shiddiq Z. Effective humic acid removal using Zn/Al layered double hydroxide anionic clay. Journal Ion Exchange, 2007, v. 18, No. 4, p. 322-326 *
Stewart T. Removal of fluoride from drinking water: Analysis of alumina based sorption. Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics, Department Environmental Sciences, ETH, Zurich, 2009, p. 2-24 *
Zelenţov V., Daţko T., Dvornikova E. Studiul aplicabilităţii diatomitului modificat pentru înlăturarea ionilor de fluor din apele naturale. Simpozion Internaţional "Mediul şi Industria", România, Bucureşti, 2005, v. 1, p. 213-218 *
Zelentsov V., Datsko T., Dvornikova E. Fluorine adsorption by aluminum oxihydrates subjected to thermal treatment. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2008, v. 44, No. 1, p. 64-68 *
Матвеевич В. Сорбция фторид-ионов электрогенерированным гидроксидом алюминия в присутствии гуминовых кислот. Электронная обработка материалов, Институт прикладной физики АН Молдовы, 1999, № 2, с. 22-26 *

Also Published As

Publication number Publication date
MD657Y (ro) 2013-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lv et al. Treatment of high fluoride concentration water by MgAl-CO3 layered double hydroxides: Kinetic and equilibrium studies
Lv et al. Factors influencing the removal of fluoride from aqueous solution by calcined Mg–Al–CO3 layered double hydroxides
Zhang et al. A low-cost and high efficient zirconium-modified-Na-attapulgite adsorbent for fluoride removal from aqueous solutions
Danková et al. Influence of ultrasound irradiation on cadmium cations adsorption by montmorillonite
CN101234792B (zh) 一种负载镧的氧化物的氧化铝去除水中氟离子的方法
CN102784624B (zh) 一种炭包覆磁性吸附材料的制备方法及其用途
CN105668856B (zh) 一种含重金属废水的处理方法
Lv et al. Preparation and characterization of red mud sintered porous materials for water defluoridation
CN109012565A (zh) 一种掺氮的磁性碳材料吸附去除废水中重金属离子的方法
Kır et al. Removal of fluoride from aqueous solution by natural and acid-activated diatomite and ignimbrite materials
Ahmed et al. Characterization and application of kaolinite clay as solid phase extractor for removal of copper ions from environmental water samples
Yin et al. Removal of fluoride from contaminated water using natural calcium-rich attapulgite as a low-cost adsorbent
CN104722264A (zh) 掺镧水滑石同时去除废水中砷氟的方法
Srivastav et al. Synthesis of a novel adsorbent, hydrous bismuth oxide (HBO2) for the removal of fluoride from aqueous solutions
MD657Z (ro) Procedeu de purificare a apei de ioni de fluor şi acizi humici
JP5484702B2 (ja) 水質浄化材料およびそれを用いた水質浄化方法
CN103359804B (zh) 一种去除工业废水中六价铬的方法
CN107555554B (zh) 一种利用层状金属氧化物吸附砷的含氧酸根的电容去离子技术
Węgrzyn et al. Adsorbents for iron removal obtained from vermiculite
CN105195083A (zh) 一种用氯化钠改性重质碳酸钙制备重金属吸附剂的方法
Zhang et al. Adsorption of Cu (II), Pb (II) by Mg–Al Layered Double Hydroxides (LDHs): Intercalated with the Chelating Agents EDTA and EDDS
RU2525127C1 (ru) Способ сорбционного извлечения молибдена
Tinas et al. Preparation of Fe $ _ {3} $ O $ _ {4} $@ montmorillonite composite as an effective sorbent for the removal of lead and cadmium from wastewater samples
Ranjan et al. Effects of addition of cationic ligands in hydrous bismuth oxide on removal of fluoride from aqueous solutions
Ogata et al. Adsorption of Pt (IV) and Pd (II) from aqueous solution by calcined gibbsite (Aluminum hydroxide)

Legal Events

Date Code Title Description
FG9Y Short term patent issued
KA4Y Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration)