RU2077050C1

RU2077050C1 - Method of increase of sorption activity of zeolite-containing rock

Info

Publication number: RU2077050C1
Application number: RU92009130A
Authority: RU
Inventors: Е.М. Иванов; Е.Ф. Тюрина
Original assignee: Институт медицинской климатологии и восстановительного лечения СО РАМН
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1997-04-10

Abstract

FIELD: medicine, industrial sanitation and hygiene. SUBSTANCE: method of increase of sorption activity of zeolite-containing rock involves reduction of clinoptilolite size to grains with diameter of 0.5-1.0 mm, elutriation, preparation of aqueous suspension of enriched rock, action with electric current in the course of 10.0 h with periodic mixing and removal of liquid over precipitate with subsequent dehydration of obtained product. Method makes it possible to increase degree of sorption extraction from bioliquids by 22.0 of boric acid; by 11.0-15.0 % of copper; by 30.0 % of zinc; by 45.0 % of cadmium by 53.0 % of lead as compared with natural form of sorbent. EFFECT: increased degree of sorption extraction of various elements from bioliquids. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области медицины, биофизической химии, промышленной санитарии и гигиены. The invention relates to the field of medicine, biophysical chemistry, industrial sanitation and hygiene.

Способ подготовки и адсорбент могут быть использованы в профилактических целях для уменьшения степени интоксикации организма работников горно-химического производства соединениями тяжелых металлов и борной кислоты. The preparation method and the adsorbent can be used for prophylactic purposes to reduce the degree of intoxication of the organism of workers in mining and chemical production with compounds of heavy metals and boric acid.

Тяжелые металлы и борная кислота являются спутниками в отходах промышленного производства боpопродуктов. Их содержание в биологических жидкостях работников этой сферы более чем на порядок превышает нормативные показатели (Бюллетень СО РАМН, 1993, 1, с. 67-71). Heavy metals and boric acid are satellites in industrial waste products of boron products. Their content in biological fluids of workers in this field exceeds the normative indicators by more than an order of magnitude (Bulletin SB RAMS, 1993, 1, p. 67-71).

Патологические изменения верхних дыхательных путей при интоксикации обусловлены способностью соединений бора и тяжелых металлов вызывать конкурентное ингибирование ферментов (Авцын А.П. и др. Микроэлементы человека. АМН СССР. М. Медицина, 1991). Pathological changes in the upper respiratory tract during intoxication are caused by the ability of boron and heavy metal compounds to cause competitive inhibition of enzymes (Avtsyn A.P. et al. Human trace elements. AMS USSR. M. Medicine, 1991).

Известны способы детоксикации организма при отравлениях тяжелыми металлами (Лопухин Ю. М. Молоденков М. Н. Гемосорбция 2-е изд. М. Медицина, 1985) и массовыми дозами борной кислоты /Oderda G. M. Keicin-Schwartz W. Pharm D. Clin. Toxicol, 1987, vol.25, p. 13-19/. Known methods of detoxifying the body during heavy metal poisoning (Lopukhin Yu. M. Molodenkov M. N. Hemosorption 2nd ed. M. Medicine, 1985) and mass doses of boric acid / Oderda G. M. Keicin-Schwartz W. Pharm D. Clin. Toxicol, 1987, vol. 25, p. 13-19 /.

Однако иониты, используемые для сорбционного извлечения тяжелых металлов, непригодны для поглощения борной кислоты, являющейся слабым электролитом и адсорбирующейся в молекулярном виде (Васильева В. М. и др. Анализ бора и его неорганических соединений. М: Атомиздат, 1965; Эристави Д. И. Броучек Ф. И. Тр. Груз. полит. ин-та, 5 (85), 3, 1962). However, the ion exchangers used for the sorption extraction of heavy metals are unsuitable for the absorption of boric acid, which is a weak electrolyte and adsorbed in a molecular form (Vasilyeva V.M. et al. Analysis of boron and its inorganic compounds. M: Atomizdat, 1965; Eristavi D. I Brouchek F. I. Trudy Gruz. polit. In-5, 5 (85), 3, 1962).

Указанный способ извлечения борной кислоты из биожидкостей активизированным древесным углем неприемлем в реальной клинической ситуации, поскольку с учетом смертельной дозы Н₃BO₃ (5-20 г) необходимо применять соответственно 150 и 600 г адсорбента. Кроме того, уголь является слабым ионообменником и не способен наряду с борной кислотой заметно адсорбировать катионы тяжелых металлов. Этот же вывод касается предлагаемого для адсорбции борной кислоты дорогостоящего адсорбента гидроксида циркония. /Reiman R. Bosrolm J.// Kernenergie. 1989, 32, 7, с. 28/.The specified method of extracting boric acid from biofluids with activated charcoal is unacceptable in a real clinical situation, since taking into account the lethal dose of H ₃ BO ₃ (5-20 g), 150 and 600 g of adsorbent must be used, respectively. In addition, coal is a weak ion exchanger and is not capable of adsorbing heavy metal cations along with boric acid. The same conclusion concerns the expensive zirconium hydroxide adsorbent proposed for the adsorption of boric acid. / Reiman R. Bosrolm J. // Kernenergie. 1989, 32, 7, p. 28 /.

Известны химические способы модификации природных цеолитсодержащих пород с целью увеличения степени поглощения веществ, адсорбирующихся в молекулярном виде во вторичной пористой структуре (Материалы Всес. научн.-техн.конф. по добыче, переработке и применению природ. цеолитов. Тбилиси, 1989, с. 257-259). Chemical methods are known for modifying natural zeolite-containing rocks in order to increase the degree of absorption of substances adsorbed in a molecular form in a secondary porous structure (Materials of the All-Russian Scientific and Technical Conference on the Extraction, Processing, and Use of Natural Zeolites. Tbilisi, 1989, p. 257 -259).

Однако более дешевыми являются физические методы воздействия на адсорбенты. However, physical methods of influencing adsorbents are cheaper.

Известен способ обработки клиноптилолитсодержащей породы ультразвуком (Тез. докл. научно-практ. конф. "Литогенез, рудоносность и цеолиты вулканогенных и вулканогенноосадочных формаций Дальнего Востока и Сибири и их применение в народном хозяйстве". Николаевск-на-Амуре, 1987, с. 76). Этот способ предусматривает увеличение степени очистки цеолита от глинистых минералов и не оказывает воздействия на пористую структуру цеолита. A known method of processing clinoptilolite-containing rocks by ultrasound (Thes. Dokl. Scientific and practical conf. "Lithogenesis, ore content and zeolites of volcanogenic and volcanogenic sedimentary formations of the Far East and Siberia and their use in the national economy." Nikolaevsk-on-Amur, 1987, p. 76 ) This method involves increasing the degree of purification of zeolite from clay minerals and does not affect the porous structure of the zeolite.

Известно также применение поля постоянного тока ионитовых мембран для регенерации катионов (Энциклопедия полимеров. Т. I. Советская энциклопедия, 1972, с. 1000). Однако этот способ предусматривает усиление адсорбционной активности ионитов в момент воздействия электрического тока, что малоприемлемо для адсорбционного извлечения ионов из биожидкостей живых организмов. Кроме того, этим способом не предусматривается увеличение адсорбции веществ в молекулярном виде. It is also known to use the direct current field of ionite membranes for the regeneration of cations (Encyclopedia of Polymers. T. I. Soviet Encyclopedia, 1972, p. 1000). However, this method involves enhancing the adsorption activity of ion exchangers at the time of exposure to electric current, which is unacceptable for the adsorption extraction of ions from biological fluids of living organisms. In addition, this method does not provide for an increase in the adsorption of substances in molecular form.

Задача изобретения найти способ, позволяющий повысить активность природного адсорбента для того, чтобы одновременно извлекать из биологических жидкостей ионы тяжелых металлов и борную кислоту. The objective of the invention is to find a way to increase the activity of a natural adsorbent in order to simultaneously remove heavy metal ions and boric acid from biological fluids.

Цель достигается путем повышения сорбционной емкости цеолитсодержащей породы по отношению к продуктам боропроизводства, обусловленной увеличением степени ее очистки от примесных глин и расширением пор цеолита (клиноптилолита) в результате перехода структурного алюминия на ионообменные позиции, вызванного периодическим удалением с надосадочной жидкостью сконцентрировавшихся у катода ионов адсорбента. The goal is achieved by increasing the sorption capacity of the zeolite-containing rock in relation to the products of boron production, due to an increase in its purification from impurity clays and expansion of the pores of the zeolite (clinoptilolite) as a result of the transition of structural aluminum to ion-exchange positions caused by periodic removal of the adsorbent ions concentrated at the cathode from the supernatant.

Свидетельством того, что ионы цеолита становятся соизмеримыми с размерами молекул борной кислоты, является повышение сорбционной емкости более, чем на 20% (см. табл.). Evidence that zeolite ions become comparable with the size of boric acid molecules is an increase in sorption capacity by more than 20% (see table).

Образец клиноптилолитсодержащей породы (среднее содержание цеолита 56% истинная плотность 2,33, кажущаяся 1,7, насыпная 0,93 г/см³, объем микропор 0,09 см³/г, влагоемкость 5,1%) измельчают до зерен диаметром 0,5-1,00 мм и подвергают предварительному отмучиванию для выделения примесных глин. Более мелкая фракция (менее 0,5 мм) адсорбента обладает значительным сопротивлением, затрудняющим последующее отмучивание в колонке в процессе воздействия электрического тока. Использование более крупной фракции (более 1 мм) затрудняет приготовление водной суспензии.A sample of clinoptilolite-containing rock (average zeolite content 56% true density 2.33, apparent 1.7, bulk 0.93 g / cm ³ , micropore volume 0.09 cm ³ / g, moisture capacity 5.1%) is ground to grains with a diameter of 0 , 5-1.00 mm and subjected to preliminary elutriation to highlight impurity clays. A smaller fraction (less than 0.5 mm) of the adsorbent has significant resistance, which complicates subsequent elutriation in the column during exposure to electric current. The use of a larger fraction (more than 1 mm) makes it difficult to prepare an aqueous suspension.

Водную суспензию цеолитсодержащей породы (соотношение твердой и жидкой фазы 1:40 не создает большого электрического сопротивления) помещают в стеклянную колонку с угольными электродами, подключенными в сеть (напряжение 120 V, сила тока 0,2 мА) и подвергают воздействию электрического тока. Полное отмучивание достигается в течение 10 ч при перемешивании суспензии и удалении надосадочного раствора каждые полчаса. Полученный образец подвеpгают дегидратации. An aqueous suspension of zeolite-containing rock (the ratio of solid to liquid phase of 1:40 does not create much electrical resistance) is placed in a glass column with carbon electrodes connected to the network (voltage 120 V, current 0.2 mA) and exposed to electric current. Complete elutriation is achieved within 10 hours by stirring the suspension and removing the supernatant every half hour. The resulting sample is subjected to dehydration.

Claims

A method of increasing the sorption activity of a zeolite-containing rock with respect to boron production products contained in bio-fluids, including exposure to electric current, characterized in that the adsorbent is ground to grains of 0.5-1.0 mm, elutriated, an aqueous suspension of enriched zeolite-containing rock is prepared, and the electric current is applied to for 10 hours with periodic stirring and removal of the supernatant, followed by dehydration of the resulting product.