PL181760B1 - Sposób otrzymywania nieorganicznego sorbentu - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania nieorganicznego sorbentu przeznaczonego do uzdatniania wody, znamienny tym, że zmielony surowiec ilasty kaolinitowo-illitowy o zawartości minimum 30% wagowych kaolinitu, korzystnie 70% oraz minimum 10% wagowych illitu, korzystnie 25% miesza się ze zmielonym dolomitem i/lub wapieniem w ilości 0-30% wagowych w stosunku do surowca ilastego i po nawilżeniu wodąw ilości 10-25% wagowych formuje się granule lub kształtki i wypala w temperaturze 600-1000°C.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania nieorganicznego sorbentu przeznaczonego do uzdatniania wody, szczególnie do usuwania metali ciężkich z wody.

Znanych jest szereg naturalnych i sztucznie otrzymywanych sorbentów przeznaczonych do usuwania metali ciężkich z wód, gleb i gazów. Do najbardziej znanych należą takie minerały jak: kaolinit, dick.it, mon^o^lon^, illit, haloizyt, zeolity naturalne oraz otrzymywane na drodze sztucznej.

Wadą naturalnych materiałów ilastych jako sorbentów, jest ich rozmywalność w wodzie, stąd trudności w uzyskiwaniu oczyszczonych cieczy w postaci klarownej.

Sztuczne sorbenty, wymieniacze jonowe, jako produkty syntezy chemicznej - prowadzą do powstawania uciążliwych do utylizacji odpadów.

Celem niniejszego wynalazku jest sposób otrzymywania sorbentu przeznaczonego głównie do stosowania w stacjach uzdatniania wody i w oczyszczalniach ścieków, który pozbawiony jest wad jakie cechują znane sorbenty.

Sposób według wynalazku polega na tym, że zmielony surowiec ilasty kaolinitowo-illitowy o zawartości minimum 30% wagowych kaolitu, korzystnie 70% oraz minimum 10% wagowych illitu, korzystnie 25% - miesza się ze zmielonym dolomitem w ilości 0-30% wagowych w stosunku do surowea ilastego i po nawilżeniu wodąw ilości 10-25% wagowych formuje się gran_ule lub kształtki i wypala w temperaturze 600-1000°C. Surowiec ilasty kaolinitowd-iΠltowy miele się do granulacji poniżej 3,0 mm, zaś dolomit do granulacji poniżej 60 pm, korzystnie poniżej 40 pm.

Do mieszaniny zmielonego surowca ka(dli^^l^t^w<d-illiedwego z ewentualnym dodatkiem zmielonego dolomitu dodaje się 5-40% objętościowych organicznych składników, charakteryzujących się stratą prażenia w temperaturze 1000°C powyżej 15%, i po nawilżeniu wodąw ilości

10-25% formuje się granule lub kształtki i wypala w temperaturze 600-1000°C.

181 760

Z wypalonych granul lub kształtek uzyskuje się frakcję ziarnową 0,1-5,0 mm, którą nawilża się gęstwę sporządzoną z iłu surowego kaolinitowo-illitowego a następnie formuje się kształtki, które po wysuszeniu wypala się w temperaturze od 600 do 1000°C.

Zmieszanie odpowiednio dobranych iłów kaolinitowo-iUitowych ze zdyspergowanym podwójnym węglem wapniowo-manezowym występującym w dolomicie, a następnie ich przeróbka termiczna i mechaniczna - dają sorbent będący selektywnie zdysocjowaną mieszaniną o rozwiniętej powierzchni, która nie podlega rozmywaniu w wodzie.

Dodatek surowców organicznych takich jak trociny, plewy, słoma, włókna, styropian zwiększa powierzchnię właściwą wyrobu - a tym samym po termicznej przeróbce - zwiększa porowatość otwartą i nasiąkliwość gotowego produktu.

Mechanizm wiązania metali ciężkich wg. wynalazku polega na adsorpcji fizycznej, chemisorpcji oraz współwytracaniu. Efekt wzrostu sorpcji uzyskuje się poprzez rozwinięcie powierzchni właściwej iłów kaolinitowo-illitowych dzięki ich dehydroksylacji w temp. 650 - 850°C.

Dodatek do iłu kaolinitowo-illitowego węglanu wapnia lub podwójnego węglanu wapnia i magnezu, najczęściej zdyspergowanego wapienia lub dolomitu, powoduje w temp. 700 - 850°C częściową dysocjację podnosząc alkaliczność sorbentu, co ma istotny wpływ na ilość zasorbowanych jonów niektórych metali ciężkich.

Wypalane wyroby stanowią wkłady filtracyjne do urządzeń filtrujących, wody i ścieki, zawierające metale ciężkie powyżej dopuszczalnych norm.

Wytworzone sorbenty wg. wynalazku, charakteryzują się wysoką sorpcją wynikającą z pojemności wymiany jonowej, która dla minerałów kaolinitowo-illitowych wynosi 3-15 mVal/100 g, rozwiniętąpowierzchnią właściwą, która zwiększa się poprzez dehydroksylację minerałów ilastych zwiększając porowatość w obrębie blaszek kaolinitowo-illitowych. Zawarty w wypalonej mieszance dolomit podlega selektywnej dysocjacji, co dodatkowo zwiększa porowatość otwartą sorbentu, aktywne MgO podnosi pH wody i ścieków, podnosząc sorpcyjność. Utworzona nowa struktura wypalanego sorbentu, aktywne MgO pozwala na sorpcję metali ciężkich, zarówno na powierzchni ziarnjak i w przestrzeniach międzypakietowych zawartość w sorbencie, obok glinokrzemianów, alkaliów MgO, węglanu wapnia i innych składników' działa synergistycznie na pojemność wymiany jonowej.

Sposób według wynalazku opisano bliżej w przykładach.

Przykład I cz.wag. iłu zawierającego 70% kaolinu i 25% illitu o uziarnieniu poniżej 1,0 mm, cz.wag. dolomitu o zawartości 20% MgO i 30% CaO o uziarnieniu poniżej 20 pm, miesza się na sucho w młynie a następnie granuluje w granulatorze bębnowym lub talerzowym natryskując wodą aż do uzyskania granul o średnicy do 15 mm. Granule po wysuszeniu wypala się w temperaturze 780°C. Uzyskany granulat rozsiewa się na klasy ziarnowe 0,2 - 2,0 mm i 2,0 1,0 mm. Granulaty takie charakteryzują się następującymi własnościami:

- porowatość otwarta - min. 48%

- nasiąkliwość - min. 30%

- gęstość - max. 0,79 g/cm³.

Przykład II cz. objętościowych iłu zawierającego 70% kaolinitu i 25% illitu o uziarnieniu 1,0 mm, cz. objętościowych trocin.

cz. wagowych dolomitu o uziarnieniu poniżej 20 pm miesza się z 16 -19% wody i formuje granule lub kształtki, które po wysuszeniu wypala się w temperaturze 800°C. Wypalone granule lub kształtki charakteryzują się następującymi własnościami:

- porowatość otwarta

- nasiąkliwość

- ciężar objętościowy

- wytrz. na ściskanie min. 40% mm. 50% max . 0,40 g/cm³ min . 1,5 Mpa.

181 760

Przykład III

100 części wagowych wypalonego granulatu o uziarnieniu 0,5 - 1,5 mm miesza się z gęstwą iłu surowego o zawartości wody 37% do uzyskania wilgotności masy 9%, a następnie formuje kształtki, które po wysuszeniu wypala się w temperaturze 820°C. Sorbent taki charakteryzuje się następującymi własnościami:

- porowatość otwarta - min. 38%

- nasiąkliwość - min. 28%

- ciężar objętościowy - max. 1,15 g/cm³

- wytrzymałość na ściskanie - min . 1,7 MPa.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania nieorganicznego sorbentu przeznaczonego do uzdatniania wody, znamienny tym, że zmielony surowiec ilasty kaolinitowo-illitowy o zawartości minimum 30% wagowych kaolinitu, korzystnie 70% oraz minimum 10% wagowych illitu, korzystnie 25% miesza się ze zmielonym dolomitem i/lub wapieniem w ilości 0-30% wagowych w stosunku do surowca ilastego i po nawilżeniu wodąw ilości 10-25% wagowych formuje się granule lub kształtki i wypala w temperaturze 600-1000°C.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowiec ilasty kaolinitowo-illitowy miele się do granulacji poniżej 3,0 mm, zaś dolomit i/lub wapień do granulacji poniżej 60 pm, korzystnie poniżej 40 pm.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do mieszaniny zmielonego surowca kaolinitowo-illitowego z ewentualnym dodatkiem zmielonego dolomitu i/lub wapienia dodaje się 5-40% objętościowych organicznych składników' charakteryzujących się stratą prażenia w temperaturze 1000°C, powyżej 15% i po nawilżeniu wodąw ilości 10-25% wagowych formuje się granule lub kształtki i wypala w temperaturze 600-1000°C.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że z wypalonych granul lub kształtek uzyskuje się frakcję ziarnową 0,1 - 5,0 mm, którą nawilża się gęstwę sporządzoną z iłu surowego kaolinitowo-illitowego, a następnie formuje się kształtki które po wysuszeniu wypala się w temperaturze od 600 do 1000° C.