RU2199384C2

RU2199384C2 - Method of sorption cleaning of water from heavy metals

Info

Publication number: RU2199384C2
Application number: RU2000118466A
Authority: RU
Inventors: А.Ю. Годымчук; А.П. Ильин; Е.А. Каратеева
Original assignee: Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: water treatment. SUBSTANCE: invention relates to methods for cleaning of underground waters and can be utilized for treatment of drinking water to remove heavy metal ions including those of iron and manganese. Water is treated with calcined sorbent containing, wt.%: CaCO₃, 35-45; MgCO₃, 25-28; Na₂CO₃, 7-5; NaCl, 3-2; and MgO, the balance. Treatment is conducted under fluidized bed conditions. EFFECT: reduced treatment time. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам очистки подземных вод и может быть использовано для очистки питьевой воды от ионов тяжелых металлов, в т.ч. железа и марганца. The invention relates to methods for purifying groundwater and can be used to purify drinking water from heavy metal ions, including iron and manganese.

Известен способ извлечения железа и марганца из жидкой среды (см. заявку Японии 2-258097, МПК C 02 F 1/64; 1/28, опубл. 18.10.90 г.), который осуществляют путем прямого контакта этой среды в аэробных условиях с карбонатным минералом, например пористым кораллом, имеющим слоистую структуру и обладающим способностью селективно адсорбировать примеси, в частности ионы железа и/или марганца. A known method of extracting iron and manganese from a liquid medium (see Japanese application 2-258097, IPC C 02 F 1/64; 1/28, publ. 18.10.90,), which is carried out by direct contact of this medium under aerobic conditions with carbonate mineral, for example, porous coral having a layered structure and having the ability to selectively adsorb impurities, in particular iron and / or manganese ions.

Недостатком этого способа является то, что пористые кораллы довольно труднодоступны, а также имеют недостаточно высокую сорбционную емкость, ограниченную их геометрическими характеристиками. The disadvantage of this method is that porous corals are quite inaccessible, and also do not have a sufficiently high sorption capacity, limited by their geometric characteristics.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является выбранный нами за прототип способ очистки воды от ионов тяжелых металлов обработкой этой воды природным минералом доломитом (см. ISS'N 0204-3556 "Химия и технология воды", 1996, т. 18, 5, с. 555 "Использование доломита в очистке сточных вод" Н.М. Казанцева, Л.А. Ильина и др.). Согласно данному способу обрабатывали воду, которая содержала ионы свинца. Содержание их в воде достигало 3,20 мг/дм³. Опыты проводили при комнатной температуре. Продолжительность контакта адсорбента с раствором составляла 0,5 ч. Адсорбент предварительно обрабатывали нагреванием до 500 и 700^oС. Согласно этому способу, наибольшей поглощающей способностью обладали обработанные до 700^oС образцы. Так, при пропускании 50 дм³ сточной воды, содержащей 3,20 мг/дм³ свинца (II), емкость прокаленных образцов доломита реализована на 25% (при 95% возможной степени по этому методу).The closest in technical essence to the proposed method is the method of water purification from heavy metal ions that we selected for the treatment of this water with the natural mineral dolomite (see ISS'N 0204-3556 "Water Chemistry and Technology", 1996, v. 18, 5, which we have chosen) p. 555 "The use of dolomite in wastewater treatment" N.M. Kazantseva, L.A. Ilyin and others). According to this method, water that contained lead ions was treated. Their content in water reached 3.20 mg / dm ³ . The experiments were carried out at room temperature. The contact time of the adsorbent with the solution was 0.5 hours. The adsorbent was pre-treated by heating to 500 and 700 ^o C. According to this method, the samples processed to 700 ^o C had the greatest absorption capacity. So, when passing 50 dm ^{3 of} wastewater containing 3.20 mg / dm ^{3 of} lead (II), the capacity of the calcined dolomite samples is 25% realized (at 95% of the possible degree by this method).

Недостатком этого способа является то, что сорбционная емкость доломита реализуется в этом способе не в полном объеме. Кроме того, время процесса очистки от ионов свинца достаточно большое (30 мин). The disadvantage of this method is that the sorption capacity of dolomite is not fully realized in this method. In addition, the time of the process of purification from lead ions is quite large (30 min).

Основной технической задачей предложенного изобретения является уменьшение времени (в 6-10 раз) сорбционной очистки воды от ионов тяжелых металлов
Основная техническая задача достигается тем, что в способе сорбционной очистки подземной воды от ионов тяжелых металлов, включающем ее обработку сорбентом, содержащим карбонаты кальция и магния, и подвергнутым термообработке, согласно предложенному решению, обработку воды ведут гранулированным сорбентом, содержащим, мас. %: СаСО₃ 35-45; MgCО₃ 25-28; Na₂CO₃ 7-5; NaCl 3-2; MgO остальное
и подвергнутым термообработке при 600^oС.The main technical objective of the proposed invention is to reduce the time (6-10 times) sorption treatment of water from heavy metal ions
The main technical problem is achieved by the fact that in the method of sorption treatment of underground water from heavy metal ions, including its treatment with a sorbent containing calcium and magnesium carbonates, and subjected to heat treatment, according to the proposed solution, the water is treated with a granular sorbent containing, by weight. %: CaCO ₃ 35-45; MgCO ₃ 25-28; Na ₂ CO ₃ 7-5; NaCl 3-2; MgO rest
and subjected to heat treatment at 600 ^o C.

В известных технических решениях не имеется признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. In the known technical solutions there are no signs similar to those distinguishing the claimed solution from the prototype.

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the claimed invention have shown that they do not follow explicitly from the prior art.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the invention on the achievement of the specified technical result is not known. Therefore, the invention meets the condition of patentability "inventive step".

Пример конкретного выполнения. Обработке по предлагаемому способу подвергают подземную воду, содержащую ионы железа (20 ПДК) и ионы марганца (20 ПДК). Обработку проводят при комнатной температуре в реакторе объемом 10 дм³. Время контакта воды с адсорбентом составляет 3-5 мин. Процесс очистки ведут в кипящем слое.An example of a specific implementation. The processing according to the proposed method is subjected to underground water containing iron ions (20 MAC) and manganese ions (20 MAC). The treatment is carried out at room temperature in a reactor with a volume of 10 dm ³ . The contact time of water with the adsorbent is 3-5 minutes. The cleaning process is carried out in a fluidized bed.

Для очистки используют искусственный керамический состав, состоящий из карбонатов кальция, магния, натрия, оксида магния и твердого раствора хлорида натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: СаСО₃ 35-45; MgCO₃ 25-28; Nа₂СО₃ 7-5; NaCl 3-2; MgO остальное, в количестве 100 г. Смесь тщательно перемалывают, увлажняют дистиллированной водой до пастообразного состояния, гранулируют, сушат при 600^oС. Для этих целей подходит любой аппарат, предназначенный для грануляции смесей до размеров зерен 3-5 мм. Процесс очистки воды ведут в кипящем слое. Начальную и конечную концентрации ионов металлов контролируют фотометрически (см. "Физико-химические методы анализа", из-во "Химия", Л. 1974, стр. 89).For cleaning, an artificial ceramic composition is used, consisting of calcium, magnesium, sodium carbonates, magnesium oxide and a solid solution of sodium chloride, in the following ratio of components, wt.%: CaCO ₃ 35-45; MgCO ₃ 25-28; Na ₂ CO ₃ 7-5; NaCl 3-2; MgO the rest, in an amount of 100 g. The mixture is thoroughly ground, moistened with distilled water to a paste-like state, granulated, dried at 600 ^o C. For this purpose, any apparatus designed for granulating mixtures up to grain sizes of 3-5 mm is suitable. The water treatment process is carried out in a fluidized bed. The initial and final concentrations of metal ions are monitored photometrically (see Physicochemical Methods of Analysis, Chemistry, L. 1974, p. 89).

Результаты сорбционной очистки воды искусственным керамическим составом представлены в таблице. The results of sorption water purification with an artificial ceramic composition are presented in the table.

Таким образом, как следует из таблицы, при обработке воды по предложенному способу достигается практически полная очистка воды от ионов железа и марганца. При обработке воды искусственной смесью карбонатов СаСО₃ (35-45%) и MgCО₃ (25-28%), Nа₂СО₃ (7-5%), NaCl (3-2%) и оксида магния - остальное, если обрабатывать воду смесью карбонатов Са и Mg выше 35-45% и 25-28 мас. % соответственно, то массовый вклад оксида магния в смеси заметно снижается, что приводит к тому, что очистки от ионов железа и марганца до уровня предельно допустимой концентрации не происходит.Thus, as follows from the table, when water is treated by the proposed method, an almost complete purification of water from iron and manganese ions is achieved. When treating water with an artificial mixture of CaCO ₃ carbonates (35-45%) and MgCO ₃ (25-28%), Na ₂ CO ₃ (7-5%), NaCl (3-2%) and magnesium oxide - the rest, if processed water with a mixture of Ca and Mg carbonates above 35-45% and 25-28 wt. %, respectively, then the mass contribution of magnesium oxide to the mixture decreases markedly, which leads to the fact that no purification from iron and manganese ions to the level of maximum permissible concentration occurs.

Предложенный способ прост в применении и позволяет достичь более высокой степени очистки воды, при меньшем времени процесса (3-5 мин) по сравнению с прототипом (30 мин). Кроме того, проведение очистки воды в кипящем слое позволяет использовать адсорбент длительное время без регенерации. The proposed method is simple to use and allows to achieve a higher degree of water purification, with a shorter process time (3-5 min) compared with the prototype (30 min). In addition, carrying out water purification in a fluidized bed allows the use of an adsorbent for a long time without regeneration.

Claims

The method of sorption treatment of underground water from heavy metal ions, including its treatment with a sorbent containing calcium and magnesium carbonates and subjected to heat treatment, characterized in that the water is treated with a granular sorbent containing, wt.%:
CaCO ₃ - 35-45
MgCO ₃ - 25-28
Na ₂ CO ₃ - 7-5
NaCl - 3-2
MgO - Else
and subjected to heat treatment at 600 ^o C.