RU2145259C1

RU2145259C1 - Sorbent production process

Info

Publication number: RU2145259C1
Application number: RU99106623A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Тамамьян; А.А. Хазанов; Н.А. Зимин; В.Э. Лейф; М.Н. Солин; В.А. Внучкова; В.М. Мухин
Original assignee: Открытое акционерное общество "ЗАРЯ"
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-02-10

Abstract

FIELD: sorbents and water treatment. SUBSTANCE: sorbent for treating water, including drinking water, to remove toxic impurities is prepared by impregnating activated carbon with ammonium nitrate or ammonium carbonate solution of silver salt with silver concentration 0.10-0.50 wt % at carbon-to-solution volume ratio 1: (0.3-0.5) followed by heat treatment in fluidized-bed furnace at 120-250 C. EFFECT: increased heavy metal sorption capacity. 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано для очистки воды, в том числе питьевой, от токсичных примесей. The invention relates to a sorption technique and can be used to purify water, including drinking water, from toxic impurities.

Известен способ получения модифицированного активного угля, включающий пропитку в вакууме его гранул раствором соли металла из I-VII групп и последующее охлаждение до 20-25^oC при атмосферном давлении (см. ФРГ, заявка N 3013256, заявл. 3.04.80).A known method for producing modified activated carbon, comprising impregnating its granules in vacuum with a solution of a metal salt of groups I-VII and subsequent cooling to 20-25 ^° C at atmospheric pressure (see Germany, application N 3013256, application. 3.04.80).

Недостатком известного способа является невысокая активность модифицированного сорбента по тяжелым металлам. The disadvantage of this method is the low activity of the modified sorbent for heavy metals.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения модифицированного активного угля, включающий пропитку гранул активного угля раствором соли серебра при 30-50^oC в течение 10-15 мин и сушку гранул газовоздушной смесью при 150-200^oC, причем в качестве раствора соли серебра используют раствор нитрата серебра с концентрацией 0,15-0,35 мас.% (пат. RU N 2023662, 1994).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method for producing modified activated carbon, comprising impregnating granules of activated carbon with a solution of silver salt at 30-50 ^o C for 10-15 minutes and drying the granules with a gas-air mixture at 150-200 ^o C, and as a solution of silver salt using a solution of silver nitrate with a concentration of 0.15-0.35 wt.% (US Pat. RU N 2023662, 1994).

Недостатком известного способа является невысокая активность сорбента по тяжелым металлам при очистке воды. The disadvantage of this method is the low activity of the sorbent for heavy metals in water treatment.

Задачей изобретения является получение сорбента с повышенной сорбционной способностью по тяжелым металлам при очистке воды. The objective of the invention is to obtain a sorbent with increased sorption ability for heavy metals in water treatment.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим пропитку активного угля раствором соли серебра в виде аммиачно-нитратного или аммиачно-карбонатного комплекса с концентрацией 0,10-0,50 мас.% при объемном соотношении уголь - пропиточный раствор 1:0,3 - 0,5, а термообработку проводят в печи "кипящего слоя". This goal is achieved by the proposed method, including the impregnation of activated carbon with a solution of silver salt in the form of an ammonia-nitrate or ammonia-carbonate complex with a concentration of 0.10-0.50 wt.% With a volume ratio of coal - impregnating solution 1: 0.3 - 0, 5, and the heat treatment is carried out in a fluidized bed furnace.

Из научно-технической литературы авторами неизвестно использование пропитки активного угля аммиачно-нитратными или аммиачно-карбонатными комплексами серебра с концентрацией 0,10-0,5 мас.% при объемном соотношении уголь - пропиточный раствор 1:0,3 - 0,5. From the scientific and technical literature, the authors do not know the use of active carbon impregnation with ammonia-nitrate or ammonia-carbonate silver complexes with a concentration of 0.10-0.5 wt.% With a volume ratio of coal - impregnation solution of 1: 0.3 - 0.5.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

Активность сорбента при поглощении токсичных примесей (в частности, ионов тяжелых металлов) из воды определяется наличием активных центров на поверхности и их равномерным распределением, что напрямую связано со стадиями пропитки и сушки сорбента. Использование аммиачных комплексов позволяет предотвратить выпадание в осадок серебра при наличии в воде таких примесей, как Cl^-, SO₄ ^-2, S^-2 и т.д., от которых избавиться в условиях крупнотоннажного производства очень сложно. Аммиачные комплексы серебра хорошо впитываются углем, следовательно, повышается равномерность пропитки, а затем легко удаляются при сушке, что благоприятствует формированию активных комплексов на поверхности пор активного угля.The activity of the sorbent in the absorption of toxic impurities (in particular, heavy metal ions) from water is determined by the presence of active centers on the surface and their uniform distribution, which is directly related to the stages of impregnation and drying of the sorbent. The use of ammonia complexes makes it possible to prevent silver from precipitating in the presence of such impurities as Cl ^- , SO ₄ ^-2 , S ^-2 , etc., which are very difficult to get rid of under conditions of large-scale production. Ammonia silver complexes are well absorbed by carbon, therefore, the uniformity of impregnation increases, and then they are easily removed during drying, which favors the formation of active complexes on the surface of pores of activated carbon.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Берут активный уголь с суммарной пористостью 0,65-1,5 см³/г и помещают его в пропиточный аппарат. В отдельном реакторе готовят раствор углекислого или азотнокислого аммиаката серебра путем растворения азотнокислого серебра в 0,25-1,0% растворе аммиачной воды или карбонизованной аммиачной воды (аммиачной воды, содержащей ионы CO₃ ^-2) с концентрацией серебра 0,10-0,50 мас.%, раствор подогревают до 40^oC и подают в пропиточный аппарат при объемном соотношении уголь-раствор 1:0,3 -0,5, в течение 5-10 мин перемешивают, выгружают в приемный бункер печи "кипящего" слоя и далее проводят в печи термообработку при температуре 120-250^oC до полного удаления влаги, аммиака, окислов азота и CO₂ с целью создания активных форм серебра на угле. Полученный продукт выгружают и определяют его сорбционную способность по тяжелым металлам при очистке воды.Take activated carbon with a total porosity of 0.65-1.5 cm ³ / g and place it in an impregnation apparatus. In a separate reactor, a solution of silver carbonate or nitrate ammonia is prepared by dissolving silver nitrate in a 0.25-1.0% solution of ammonia water or carbonized ammonia water (ammonia water containing CO ₃ ^-2 ions) with a silver concentration of 0.10-0, 50 wt.%, The solution is heated to 40 ^o C and fed to the impregnation apparatus with a volume ratio of coal-solution 1: 0.3-0.5, mix for 5-10 minutes, unload in the receiving hopper of the fluidized bed furnace and further heat treatment is performed in an oven at a temperature of 120-250 ^o C to completely remove moisture am iaka, nitrogen oxides and CO ₂ in order to create active forms of silver on carbon. The resulting product is discharged and its sorption capacity for heavy metals is determined during water treatment.

Пример 1. Example 1

Берут 100 кг активного угля с диаметром гранул 0,5-1,5 мм и суммарной пористостью 0,90 см³/г и помещают в пропиточный аппарат типа бетономешалки. В отдельном реакторе готовят пропиточный раствор следующим образом: в реактор заливают 58 л воды и 2 л 25% раствора аммиачной воды и добавляют 142 г азотнокислого серебра, предварительно растворенного в 1-2 л приготовленного раствора, в результате получают раствор азотнокислого аммиаката серебра с концентрацией 0,15 мас. % серебра. Полученным раствором пропитывают уголь путем непрерывного перемешивания в течение 5-10 мин, при этом соотношение уголь-раствор составляет 1:0,3. Далее проводят термообработку при 120^oC до полного удаления влаги. Высушенный продукт выгружают и анализируют.Take 100 kg of activated carbon with a diameter of granules of 0.5-1.5 mm and a total porosity of 0.90 cm ³ / g and placed in an impregnation apparatus such as a concrete mixer. An impregnating solution is prepared in a separate reactor as follows: 58 l of water and 2 l of a 25% solution of ammonia water are poured into the reactor and 142 g of silver nitrate, previously dissolved in 1-2 l of the prepared solution, are added, as a result, a solution of silver nitrate of silver ammonia with a concentration of 0 , 15 wt. % silver. The resulting solution is impregnated with coal by continuous stirring for 5-10 minutes, while the ratio of coal-solution is 1: 0.3. Next, heat treatment is carried out at 120 ^o C to completely remove moisture. The dried product is discharged and analyzed.

Полученный сорбент имел сорбционную способность по ионам меди - 24,8 мг/дм³, свинца - 2,92 мг/дм³.The resulting sorbent had a sorption capacity for copper ions of 24.8 mg / dm ³ , lead - 2.92 mg / dm ³ .

Пример 2. Example 2

Проведение процесса, как в примере 1, за исключением того, что раствор готовят с использованием 2 л 20% раствора карбонизованной аммиачной воды вместо аммиачной воды и добавляют 236 г азотнокислого серебра, в результате получают раствор углекислого аммиаката серебра с концентрацией 0,25 мас.% серебра. The process as in example 1, except that the solution is prepared using 2 l of a 20% solution of carbonized ammonia water instead of ammonia water and 236 g of silver nitrate are added, resulting in a solution of silver carbon dioxide of ammonia with a concentration of 0.25 wt.% silver.

Полученный сорбент имел сорбционную способность по ионам меди - 23,9 мг/дм³, свинца - 2,90 мг/дм³.The resulting sorbent had a sorption capacity for copper ions of 23.9 mg / dm ³ , lead 2.90 mg / dm ³ .

Пример 3. Example 3

Берут 100 кг активного угля с размером зерен 0,8-2,8 мм и суммарной пористостью 0,8 см³/г. Далее готовят пропиточный раствор, как в примере 1, а термообработку осуществляют при 250^oC.Take 100 kg of activated carbon with a grain size of 0.8-2.8 mm and a total porosity of 0.8 cm ³ / g Next, prepare an impregnating solution, as in example 1, and heat treatment is carried out at 250 ^o C.

Полученный сорбент имел сорбционную способность по ионам меди - 24,7 мг/дм³, свинца - 2,98 мг/дм³.The resulting sorbent had a sorption capacity for copper ions of 24.7 mg / dm ³ , lead - 2.98 mg / dm ³ .

В таблице представлены примеры 4-15, полученные аналогично примеру 1, показывающие влияние параметров пропитки и сушки на сорбционную способность сорбента по тяжелым металлам при очистке воды. The table presents examples 4-15, obtained analogously to example 1, showing the influence of the parameters of impregnation and drying on the sorption ability of the sorbent for heavy metals in water treatment.

Опытным путем установлено, что оптимальное содержание серебра в растворе составляет 0,1-0,5 мас.%, при более низкой концентрации не удается создать необходимое количество активных центров на поверхности угля, а повышение концентрации более 0,5 мас.% не приводит к дальнейшему повышению сорбционной способности, но значительно удорожает получаемый сорбент. It was experimentally established that the optimal silver content in the solution is 0.1-0.5 wt.%, At a lower concentration it is not possible to create the necessary number of active centers on the surface of the coal, and an increase in the concentration of more than 0.5 wt.% Does not lead to further increase the sorption ability, but significantly increases the resulting sorbent.

Соотношение уголь - пропиточный раствор 1:0,3-0,5 определено опытным путем таким образом, что установленные пределы обеспечивают равномерную пропитку без избытка раствора, и не допускаются потери раствора при пропитке. The ratio of coal - impregnation solution 1: 0.3-0.5 is determined empirically in such a way that the established limits provide uniform impregnation without excess solution, and solution loss during impregnation is not allowed.

Температурные пределы термообработки установлены таким образом, чтобы эффективно удалить влагу, аммиак, соединения азота, углекислый газ и на поверхности угля обеспечить формирование активных комплексов серебра, участвующих в сорбционном процессе. The temperature limits of heat treatment are set in such a way as to effectively remove moisture, ammonia, nitrogen compounds, carbon dioxide and on the surface of coal to ensure the formation of active silver complexes involved in the sorption process.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной задачи, а вся совокупность признаков является достаточной для характеристики заявленного технического решения. From the foregoing, it follows that each of the features of the claimed combination to a greater or lesser extent affects the achievement of the task, and the entire set of features is sufficient to characterize the claimed technical solution.

Claims

A method of producing a sorbent, including impregnation of activated carbon with a silver salt solution and heat treatment, characterized in that an ammonia-nitrate or ammonia-carbonate complex with a silver concentration of 0.10 - 0.50 wt.% Is used as a solution of silver salt, the impregnation is carried out with volumetric the ratio of coal-solution 1: 0.3 to 0.5, and heat treatment is carried out in a fluidized bed furnace at 120 - 250 ^o C.