RU2036842C1

RU2036842C1 - Method for removing ferrous impurities from water

Info

Publication number: RU2036842C1
Authority: RU
Inventors: В.П. Жемков; В.Н. Дьяченко; В.С. Солдатов; А.А. Шункевич; С.М. Лашова; В.И. Громов
Original assignee: Малое предприятие "Аквапор"
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1991-07-30
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: medical engineering; sanitary; hygiene. SUBSTANCE: water is passed through a strong alkaline anionite layer with polypropylene fiber with grafted styrene and divinylbenzene copolymer with trimethylbenzyl groups as substrate. EFFECT: enhanced effectiveness in removing colloid dispersed ferrous impurities from water. 1 tbl

Description

Изобретение относится к очистке воды, в частности к способу очистки воды от железа, который может найти применение в различных установках и устройствах для очистки воды с повышенным содержанием железа, например, в установках для очистки хозяйственной воды из водопровода, в бассейнах, банях и др. Он может быть использован также в устройствах для очистки питьевой воды из городского водопровода или из автономных водохранилищ, например цистерн, танков и др. емкостей. The invention relates to water purification, in particular to a method for purifying water from iron, which can be used in various plants and devices for treating water with a high iron content, for example, in installations for treating household water from a water supply system, in pools, baths, etc. It can also be used in devices for treating drinking water from a city water supply system or from autonomous reservoirs, such as tanks, tanks, and other containers.

Известные способы очистки воды от железа основаны на окислении воды озоном или другими окислителями, адсорбции на активированном угле, контактной фильтрации через Mn-содержащие цеолиты, седиментационной коагуляции или комбинировании этих приемов (1). Known methods for purifying water from iron are based on the oxidation of water by ozone or other oxidizing agents, adsorption on activated carbon, contact filtration through Mn-containing zeolites, sedimentation coagulation, or a combination of these techniques (1).

Способы эти используются, как правило, для удаления ионов железа (II) и мало пригодны для удаления из воды железа окисного, повышенное содержание которого в воде составляет особую проблему. Для удаления окисного железа, находящегося в виде коллоидно-дисперсных взвесей, используется способ коагуляции и последующего удаления скоагулированного продукта. Однако этот способ не всегда удобен и практически не пригоден для очистки воды в портативных устройствах. These methods are used, as a rule, to remove iron (II) ions and are not very suitable for removing oxide iron from water, the increased content of which in water is a particular problem. To remove oxide iron, which is in the form of colloidal dispersed suspensions, the method of coagulation and subsequent removal of the coagulated product is used. However, this method is not always convenient and practically unsuitable for water purification in portable devices.

Известен также способ очистки воды от железа путем фильтрации через слой катионита. Обычно используются сильнокислотные катиониты, например сульфоуголь, КУ-1, КУ-2, КУ-23 (2). There is also a method of purifying water from iron by filtration through a layer of cation exchange resin. Strongly acidic cation exchangers, for example, sulfonated coal, KU-1, KU-2, KU-23 (2), are usually used.

Этим способом могут быть удалены только ионы железа (II), но для удаления окисного железа, находящегося в виде коллоидно-дисперсных взвесей, этот способ не эффективен. In this way, only iron (II) ions can be removed, but this method is not effective for removing oxide iron, which is in the form of colloidal dispersed suspensions.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки водных растворов от микропримесей металлов, в том числе, и железа путем их пропускания через ионит на основе волокна с привитым сополимером целлюлозы и полиакрилтиоамида (3). The closest in technical essence and the achieved result is a method of purification of aqueous solutions from trace metals, including iron by passing them through a fiber-based ion exchanger with a grafted copolymer of cellulose and polyacrylthioamide (3).

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет увеличить степень очистки (по прототипу 83-89% по предлагаемому способу практически 100%). Одновременно следует подчеркнуть, что в прототипе речь идет об очистке растворов от ионов железа (так, в примерах, поясняющих изобретение, растворы содержат ионы фтористых солей металлов, в частности ионы железа). В описании также не упоминается о возможности очищать от коллоидно-дисперсных взвесей с помощью целлюлозного волокна. Compared with the prototype, the proposed method allows to increase the degree of purification (according to the prototype 83-89% by the proposed method, almost 100%). At the same time, it should be emphasized that in the prototype we are talking about cleaning solutions from iron ions (for example, in the examples illustrating the invention, the solutions contain fluoride metal salts of ions, in particular iron ions). The description also does not mention the possibility of purification from colloidal dispersed suspensions using cellulose fiber.

Задача состоит в повышении эффективности очистки воды с повышенным содержанием железа в виде коллоидно-дисперсных взвесей. The task is to increase the efficiency of water purification with a high content of iron in the form of colloidal dispersed suspensions.

Это достигается тем, что в способе очистки воды путем фильтрации через слой ионита, в качестве последнего используют сильноосновной анионит на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола с триметилбензиламмониевыми группами. This is achieved by the fact that in the method of water purification by filtration through a layer of ion exchange resin, a strongly basic anion exchange resin based on polypropylene fiber with a graft copolymer of styrene and divinylbenzene with trimethylbenzylammonium groups is used as the latter.

Например, в качестве такого материала используют модифицированное привитой радикальной полимеризацией стирола и дивинилбензола полипропиленовое волокно с сильно основными группами четвертичного аммония, триметилбензиламмониевыми группами, например ФИБАН А-1 или волокно ИОНЕКС. For example, a polypropylene fiber with strongly basic quaternary ammonium groups, trimethylbenzylammonium groups, for example FIBAN A-1, or IONEX fiber, is used as such material. It is modified by radical polymerization of styrene and divinylbenzene.

Сильноосновные аниониты на основе модифицированного полипропиленового волокна описаны (Солдатов В.С. Волокнистые иониты перспективные сорбенты для выделения ионов тяжелых металлов из водных растворов. Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева, 1990 г. с. 101) и могут быть использованы для удаления анионов. Strongly basic anion exchangers based on modified polypropylene fiber have been described (Soldatov S.S. Fibrous ion exchangers are promising sorbents for the separation of heavy metal ions from aqueous solutions. VCO Journal of DI Mendeleev, 1990, p. 101) and can be used to remove anions.

Известно также, что аниониты аналогичной структуры, например сильноосновная анионообменная смола блоксополимер винилароматиеских соединений, модифицированных трибутиламином, используется для удаления нитратов с сопутствующими сульфатами из воды городского водопровода (Патент США N 4479877, кл. С 02 F 1/42, 1984). Авторами предлагаемого технического решения обнаружено, что слой волокнистого анионита на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола при пропускании через него потока воды удерживает содержащиеся в ней примеси железа в виде коллоидно-дисперсных взвесей. Механизм действия анионита, обуславливающий удаление железа из водных сред, пока не ясен и обнаружен случайно. It is also known that anion exchangers of a similar structure, for example, a strongly basic anion exchange resin, block copolymer of vinyl aromatic compounds modified with tributylamine, are used to remove nitrates with concomitant sulfates from city water (U.S. Patent No. 4,479,877, CL 02 F 1/42, 1984). The authors of the proposed technical solution found that a layer of fibrous anion exchange resin based on polypropylene fiber with a grafted copolymer of styrene and divinylbenzene while passing through it a stream of water retains the iron impurities contained in it in the form of colloidal dispersed suspensions. The mechanism of action of anion exchange resin, which causes the removal of iron from aqueous media, is not yet clear and discovered by chance.

Одновременно с удалением железа происходит существенное снижение в воде концентрации свободного хлора. Simultaneously with the removal of iron, a significant decrease in the concentration of free chlorine in water occurs.

Следует отметить, что даже идентичные по структуре полимеры (например, анионит АВ-17) не дают эффективных результатов по очистке воды от железа. Приводим данные по очистке от железа водных растворов сильноосным анионитом на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола (ФИБАН А-1) и его идентичным по структуре аналогом гранулированным сорбентом анионитом АВ-17. Испытания приведены в таблице. It should be noted that even polymers identical in structure (for example, AB-17 anion exchange resin) do not give effective results in water purification from iron. We present data on the purification of aqueous solutions from iron by strongly axial anion exchange resin based on polypropylene fiber with a grafted copolymer of styrene and divinylbenzene (FIBAN A-1) and its identical granulated sorbent anion exchange resin AB-17 analogous in structure. Tests are given in the table.

Таким образом, из всех известных материалов только сильноосновной анионит на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола с триметилбензиламмониевыми группами позволяет практически полностью удалять из водных растворов железо (в виде ионов и коллоидно-дисперсных взвесей). Thus, of all known materials, only a strongly basic anion exchange resin based on polypropylene fiber with a grafted copolymer of styrene and divinylbenzene with trimethylbenzylammonium groups allows iron to be almost completely removed from aqueous solutions (in the form of ions and colloidal dispersed suspensions).

Волокнистый материал ФИБАН А-1 разработан в институте физико-органической химии АН БССР. Получают путем радиационной прививки стирола и дивинилбензола к полипропиленовому волокну с диаметром 30-60 мкм с последующей химической фиксацией ионообменных групп, сильноосновных триметилбензиламмониевых. FIBAN A-1 fibrous material was developed at the Institute of Physical and Organic Chemistry of the Academy of Sciences of the BSSR. Obtained by radiation grafting of styrene and divinylbenzene to a polypropylene fiber with a diameter of 30-60 microns, followed by chemical fixation of ion-exchange groups, strongly basic trimethylbenzylammonium.

Волокнистый ионообменный материал "ИОНЕКС" разработан фирмой "Торей Индастриз" (Япония). Его получают прядением из расплава состава, содержащего полипропилен и полистирол с дальнейшей сложной химической обработкой. Один из типов сильноосновного волокнистого анионита ИОНЕКС TIN-200 также, как и ФИБАН А-1, содержит триметилбензиламмониевые группы. Fibrous ion-exchange material "IONEX" was developed by the company "Torey Industries" (Japan). It is obtained by melt-spinning a composition containing polypropylene and polystyrene with further complex chemical treatment. One of the types of strongly basic fibrous anion exchange resin IONEX TIN-200, as well as FIBAN A-1, contains trimethylbenzylammonium groups.

П р и м е р 1. Водопроводную воду с содержанием общего железа 0,3 мг/л (анализ по ГОСТ 4011-72) и коллоидного железа 0,12 мг/л (анализ по весовому методу) пропускают через слой волокнистого сильноосновного анионита ФИБАН А-1. Толщина слоя 200 мм, диаметр патрона 80 мм, объемная скорость потока 0,2 л/с. Содержание общего и коллоидного железа после фильтрации 0. Цветность исходной воды 20^о, цветность воды после фильтрации 5^о.PRI me R 1. Tap water with a total iron content of 0.3 mg / l (analysis according to GOST 4011-72) and colloidal iron 0.12 mg / l (analysis by weight method) is passed through a layer of fibrous strongly basic anion exchange resin FIBAN A-1. Layer thickness 200 mm, cartridge diameter 80 mm, volumetric flow rate 0.2 l / s. The content of total and colloidal iron after filtration is 0. The color of the source water is 20 ^° , the color of the water after filtration is 5 ^° .

П р и м е р 2. Судовую мытьевую воду (из ахтерпика) пропускают через слой волокнистого сильноосновного анионита ФИБАН А-1. Толщина слоя 200 мм, диаметр патрона 80 мм, объемная скорость потока 0,2 л/с. Содержание общего железа в исходной воде 0,6 мг/л, содержание железа в виде коллоидно-дисперсных взвесей 0,15 мг/л, цветность 30^о.PRI me R 2. Ship washing water (from afterpeak) is passed through a layer of fibrous strongly basic anion exchange resin FIBAN A-1. Layer thickness 200 mm, cartridge diameter 80 mm, volumetric flow rate 0.2 l / s. The total iron content in the source water is 0.6 mg / l, the iron content in the form of colloidal dispersed suspensions is 0.15 mg / l, the color is 30 ^about .

Физико-химические характеристики воды после фильтрации: содержание общего железа следы, содержание железа в виде коллоидно-дисперсных взвесей 0, цветность 10^о.Physico-chemical characteristics of the water after filtration: total iron content traces, iron content in the form of colloidal dispersed suspensions 0, color 10 ^o .

Claims

METHOD FOR CLEANING WATER FROM IRON by filtering through a strongly basic anion exchange resin based on a grafted copolymer, characterized in that a strong basic anion exchange resin based on a polypropylene fiber with a graft copolymer of styrene and divinylbenzene with trimethylbenzylammonium groups is used as anionite.