RU2255049C1 - Method for treatment of water from iron - Google Patents
Method for treatment of water from iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2255049C1 RU2255049C1 RU2004113261/15A RU2004113261A RU2255049C1 RU 2255049 C1 RU2255049 C1 RU 2255049C1 RU 2004113261/15 A RU2004113261/15 A RU 2004113261/15A RU 2004113261 A RU2004113261 A RU 2004113261A RU 2255049 C1 RU2255049 C1 RU 2255049C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- iron
- treatment
- filter
- fluoroplastic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к водоподготовке, в частности к очистке воды от железа с применением сорбентов, и может быть использовано для очистки питьевой воды, а также технологических вод в пищевой и других отраслях промышленности, где предъявляются жесткие требования к содержанию железа в воде.The invention relates to water treatment, in particular to the purification of water from iron using sorbents, and can be used to purify drinking water, as well as process water in food and other industries where strict requirements are set for the iron content in water.
Железо присутствует в природных водах в формах, зависящих от величины рН и окислительно-восстановительного потенциала. Оно может находиться в формах 2-х и 3-х валентных ионов, органических и неорганических коллоидов, комплексных соединений гидроксидов железа с другими соединениями [Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. Учебник для вузов М., Высшая школа, 1987].Iron is present in natural waters in forms depending on the pH value and the redox potential. It can be in the form of 2 and 3 valence ions, organic and inorganic colloids, complex compounds of iron hydroxides with other compounds [G. Nikoladze Technology of natural water purification. Textbook for high schools M., Higher School, 1987].
Железо присутствует и в водопроводной воде и может увеличиваться в процессе транспортирования ее по стальным и чугунным трубам в результате загрязнения воды продуктами коррозии.Iron is also present in tap water and can increase in the process of transporting it through steel and cast iron pipes as a result of water pollution by corrosion products.
При использовании воды с высокой тепловой нагрузкой в процессе эксплуатации котлов, трубопроводов образуются накипи, в большинстве случаев имеющие смешанный характер, иногда со значительным преобладанием окислов, фосфатов железа, меди, кальция.When using water with a high heat load during the operation of boilers, pipelines, scale is formed, in most cases having a mixed character, sometimes with a significant predominance of oxides, phosphates of iron, copper, calcium.
В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения и требованиям по “Санитарным правилам и нормам (СанпиН) по питьевой воде” №2141074-2001 концентрация железа в воде не должна превышать 0,3 мг/л. Такие жесткие требования обусловлены тем, что повышенное содержание железа неблагоприятно влияет на организм. Например, при продолжительном использовании воды с высоким содержанием железа оно накапливается в печени в виде коллоидных оксидов железа получивших название гемосидирин, который вредно воздействует на клетки печени, вызывая их разрушение.In accordance with the recommendations of the World Health Organization and the requirements for “Sanitary Rules and Norms (SanPiN) for drinking water” No. 2141074-2001, the concentration of iron in water should not exceed 0.3 mg / l. Such stringent requirements are due to the fact that the increased iron content adversely affects the body. For example, with prolonged use of water with a high iron content, it accumulates in the liver in the form of colloidal iron oxides called hemosidirin, which adversely affects liver cells, causing their destruction.
Известен способ очистки воды от железа фильтрованием исходной воды через слой целлюлозы, а для более тщательной очистки слой целлюлозы обрабатывают разбавленной соляной кислотой [Шкроб М.С., Вихрев В.Ф. “Водоподготовка”. - М., 1966].A known method of purifying water from iron by filtering the source water through a layer of cellulose, and for more thorough cleaning, the cellulose layer is treated with dilute hydrochloric acid [Shkrob MS, Vikhrev V.F. “Water treatment”. - M., 1966].
К недостаткам этого способа следует отнести непригодность очищенной воды для пищевой промышленности.The disadvantages of this method include the unsuitability of purified water for the food industry.
Известен способ очистки питьевой воды от железа путем фильтрования воды через зернистый сорбент на основе марганца, в качестве которого используют полиперманганат меди [A.C. SU №1198016, С 02 F 1/28, 1985].A known method of purifying drinking water from iron by filtering water through a granular sorbent based on manganese, which is used as copper polypermanganate [A.C. SU No. 1198016, C 02 F 1/28, 1985].
Также известен способ очистки воды от железа путем фильтрования ее через углерод-минеральный сорбент, представляющий собой зауглероженную глину, с последующей регенерацией сорбента раствором щавелевой кислоты [Пат. RU №2046102, МПК С 02 F 1/28, 1995]Also known is a method of purifying water from iron by filtering it through a carbon-mineral sorbent, which is carbonized clay, followed by regeneration of the sorbent with a solution of oxalic acid [Pat. RU No. 2046102, IPC C 02 F 1/28, 1995]
Известен способ очистки питьевой воды от ионов железа пропусканием ее через сорбент, содержащий, % мас.: активированный уголь 9-23; карбоксильный катионит в Na-форме - 48-58; сильнокислотный катионит в H+-форме 14-18; сильноосновной анионит в 
Основным недостатком известных способов очистки является низкое значение рН среды, что недостаточно для питьевой воды, т.е. вода с таким рН не соответствует ГОСТ питьевой воде.The main disadvantage of the known cleaning methods is the low pH, which is not enough for drinking water, i.e. water with this pH does not comply with GOST drinking water.
Известен способ очистки воды от железа фильтрованием исходной воды через природный адсорбент, в качестве которого используют кремнистую породу смешанного минерального состава, % мас.: опал-кристобалит 30-50, цеолит 7-25, монтмориллонит 7-25, кальцит 10-28 и обмолочно-песчано-алевритовый материал [Пат. RU №2111172, МПК С 02 F 1/28, 1998], гранитный щебень, торф, древесная кора, гравий, песок [Пат. RU №2151105, МПК С 02 F 1/28, 2000], отвальные хвосты горнообогатительного производства, жидкое стекло и кремнефтористый натрий [Пат. RU №2200059, МПК С 02 F 1/64, 2001].A known method of purifying water from iron by filtering the source water through a natural adsorbent, which is used as a siliceous rock of mixed mineral composition,% wt .: opal-cristobalite 30-50, zeolite 7-25, montmorillonite 7-25, calcite 10-28 and grinding sand and silt material [Pat. RU No. 2111172, IPC С 02 F 1/28, 1998], crushed granite, peat, wood bark, gravel, sand [Pat. RU No. 2151105, IPC С 02 F 1/28, 2000], tailing tailings of mining processing, water glass and sodium silicofluoride [Pat. RU No. 2200059, IPC C 02 F 1/64, 2001].
К недостаткам вышеуказанных способов следует отнести недостаточно высокую степень очистки воды для пищевой промышленности.The disadvantages of the above methods include an insufficiently high degree of water purification for the food industry.
Также известен способ очистки питьевой воды путем пропускания питьевой воды через дробленые природные минералы: цеолит, шунгит, кварц [Пат. RU №2174956, МПК С 02 F 1/28, 1999].Also known is a method of purifying drinking water by passing drinking water through crushed natural minerals: zeolite, shungite, quartz [Pat. RU No. 2174956, IPC C 02 F 1/28, 1999].
Данный способ характеризуется недостаточной эффективностью очистки воды от железа (92,65%).This method is characterized by insufficient efficiency of water purification from iron (92.65%).
Для очистки питьевой воды от железа используют способ, заключающийся в обработке воды прокаленным сорбентом, включающим в себя карбонаты кальция, магния и натрия, оксид магния, хлориды натрия [Пат. RU №2199384, МПК С 02 F 1/64, 2001]. Данный способ характеризуется низкой степенью очистки воды от железа.To clean drinking water from iron, a method is used, which consists in treating water with a calcined sorbent, including calcium, magnesium and sodium carbonates, magnesium oxide, sodium chloride [Pat. RU No. 2199384, IPC C 02 F 1/64, 2001]. This method is characterized by a low degree of purification of water from iron.
Известен также способ очистки питьевой воды от соединений железа пропусканием исходной воды через гранулированный слой селикагеля, содержащий оксид марганца, и далее отделением образовавшейся взвешенной фазы Fe(ОН)3 путем фильтрации через зернистую массу мраморной крошки [Пат. RU №2179956, МПК С 02 F 1/28, 1999].There is also a method of purifying drinking water from iron compounds by passing the source water through a granular layer of silica gel containing manganese oxide, and then separating the formed suspended phase Fe (OH) 3 by filtration through a granular mass of marble chips [Pat. RU No. 2179956, IPC C 02 F 1/28, 1999].
К недостаткам известного способа следует отнести недостаточно высокую степень очистки воды от железа для пищевой промышленности.The disadvantages of this method include the insufficiently high degree of purification of water from iron for the food industry.
Наиболее близким техническим решением-прототипом является способ очистки воды от железа пропусканием ее через гранулированный фильтрующий материал, в качестве которого использовали обожженную при 800° С доломитовую фракцию 0,3-1,5 мм, затем остуженную до 150° С и обработанную солями марганца [Пат. RU №2162737, МПК С 02 F 1/64, 2000]. Пропитка материала раствором солей марганца приводит к тому, что вся поверхность сквозных пор гранулы материала покрывается диоксидом марганца, который образуется за счет сушки материала при повышенных температурах.The closest technical solution to the prototype is a method of purifying water from iron by passing it through a granular filter material, which was used as a calcined at 800 ° C dolomite fraction of 0.3-1.5 mm, then cooled to 150 ° C and treated with manganese salts [ Pat. RU No. 2162737, IPC C 02 F 1/64, 2000]. Impregnation of the material with a solution of manganese salts leads to the fact that the entire surface of the through pores of the granules of the material is covered with manganese dioxide, which is formed by drying the material at elevated temperatures.
Диоксид марганца является катализатором окисления железа и марганца и позволяет окислить эти элементы кислородом воздуха за время контакта очищаемой воды с фильтрующей загрузкой при скоростях потока 10-15 м/час.Manganese dioxide is a catalyst for the oxidation of iron and manganese and allows these elements to be oxidized with atmospheric oxygen during the contact of the treated water with the filter charge at flow rates of 10-15 m / h.
Хотя очищенная вода по прототипу и имеет высокие показатели по степени очистки от железа (0,05-0,01) мг/л, а по марганцу 0,02 мг/л, но это недостаточно, т.к., например, для ликероводочной, пивной промышленности требования по железу - отсутствие, а по марганцу - 0,01.Although purified water according to the prototype has high indicators for the degree of purification from iron (0.05-0.01) mg / l, and for manganese 0.02 mg / l, but this is not enough, because, for example, for alcoholic beverage , the beer industry has no iron requirements, and 0.01 for manganese.
Кроме того, к недостаткам способа по прототипу следует также отнести и сложность подготовки сорбента, что в целом увеличивает затраты на очистку воды.In addition, the disadvantages of the prototype method should also include the complexity of the preparation of the sorbent, which generally increases the cost of water treatment.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, позволяющего повысить степень очистки воды.The technical task of the invention is to develop a method to improve the degree of water purification.
Поставленная задача решается тем, что сначала очищаемую воду пропускают через фильтрующий материал, где в качестве первого слоя используют природный минерал пиролюзит фракции 0,3-0,7 мм, а в качестве второго слоя - фильтр-подложку из сплава фторопласта с кальцинированной содой с размером пор 40-100 мкм. В качестве фторопласта используют фторопласт-4 молекулярной массы 500 тыс. фракции 0,3-1,0 мм. Диоксид марганца является катализатором окисления железа и марганца и позволяет окислить эти элементы кислородом воздуха за время их контакта с фильтрующей загрузкой.The problem is solved by the fact that first the purified water is passed through a filter material, where the natural mineral pyrolusite fraction 0.3-0.7 mm is used as the first layer, and the filter substrate of a fluoroplastic alloy with soda ash with a size of then 40-100 microns. As a fluoroplastic, fluoroplast-4 of a molecular weight of 500 thousand fractions of 0.3-1.0 mm is used. Manganese dioxide is a catalyst for the oxidation of iron and manganese and allows these elements to be oxidized with atmospheric oxygen during their contact with the filter charge.
β -MnO2 можно получить и в лабораторных условиях термическим разложением нитрата марганца:β-MnO 2 can also be obtained in laboratory conditions by thermal decomposition of manganese nitrate:
Mn(NO3)2· 6Н2О→ MnO2+2NO2+6H2OMn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O → MnO 2 + 2NO 2 + 6H 2 O
Mn(NO3)2· 6Н2O нагревают до температуры 190° С (происходит его разложение), затем продукт растирают в порошок до размера фракции 0,3-0,7 мм, кипятят с разбавленной (1:6 объемных) азотной кислотой (HNO3), нагревают до 450-500° С в токе азота.Mn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O is heated to a temperature of 190 ° C (it decomposes), then the product is ground to powder to a fraction size of 0.3-0.7 mm, boiled with diluted (1: 6 volume) nitric acid (HNO 3 ), heated to 450-500 ° C in a stream of nitrogen.
Готовый продукт соответствует формуле β -MnO2 [Г.Брауэр. "Руководство по неорганическому синтезу". М., "Мир", 1985].The finished product corresponds to the formula β -MnO 2 [G. Brower. "Guide to inorganic synthesis." M., "World", 1985].
Фильтр-подложку изготовляли следующим образом.The filter substrate was made as follows.
Порошок фторопласта (Фторопласт-4 по ТУ 6-058-108-8) фракции 0,3-1,0 мм смешивали с карбонатом натрия - кальцинированной содой (ГОСТ 5100-85) в соотношении 1:1 (масс). Далее смесь прессовали в прессформе при давлении 85-105 кг/см2 и спекали при температуре 375-380° С. Размер пор получаемого фильтра-подложки составляет 40-100 мкм. Высота фильтра-подложки зависит от высоты сорбента, выбрана при проведении опытов, оптимальное соотношение высоты фильтра-подложки к сорбенту составляет 1:4-5.Fluoroplastic powder (Fluoroplast-4 according to TU 6-058-108-8) of a fraction of 0.3-1.0 mm was mixed with sodium carbonate - soda ash (GOST 5100-85) in a ratio of 1: 1 (mass). Next, the mixture was pressed in the mold at a pressure of 85-105 kg / cm 2 and sintered at a temperature of 375-380 ° C. The pore size of the resulting filter substrate was 40-100 μm. The height of the filter substrate depends on the height of the sorbent; it was chosen during the experiments; the optimal ratio of the height of the filter substrate to the sorbent is 1: 4-5.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
В колонку лабораторного типа диаметром 20 мм, снабженную фторопластовым фильтром-подложкой, загружали сорбент пиролюзит фракции 0,3-0,7 мм в количестве 20 г. Соотношение сорбента к фильтру-подложке по высоте составляет 4:1.In a laboratory-type column with a diameter of 20 mm equipped with a fluoroplastic filter substrate, a sorbent of pyrolusite fraction 0.3-0.7 mm in the amount of 20 g was loaded. The ratio of sorbent to the filter substrate in height is 4: 1.
Очистке подвергали испытуемую воду со следующими показателями:The test water was subjected to purification with the following indicators:
рН 8,2-8,5pH 8.2-8.5
содержание Fe+3 22,0-22,5 мг/лFe content +3 22.0-22.5 mg / L
содержание Cl-ионов 300-350 мг/лthe content of Cl-ions 300-350 mg / l
содержание сульфат-ионов (SO4 2-) 450-500 мг/лthe content of sulfate ions (SO 4 2- ) 450-500 mg / l
содержание марганца 3,0-3,3 мг/лmanganese content 3.0-3.3 mg / l
Скорость пропускания - 10-12 м/часTransmission speed - 10-12 m / h
Показатели очищенной воды:The indicators of purified water:
рН 7,0-7,2pH 7.0-7.2
содержание Fe+3 0,03-0,0 мг/лFe content +3 0.03-0.0 mg / L
содержание Сl-ионов 1,5-1,8 мг/лthe content of Cl-ions is 1.5-1.8 mg / l
содержание сульфат-ионов (SO4 2-) 3,0-5,0 мг/лthe content of sulfate ions (SO 4 2- ) 3.0-5.0 mg / l
содержание марганца 0,01 мг/лthe manganese content of 0.01 mg / l
Также проводили очистку и более чистой воды, состав исходной и получаемой воды приведен в таблице (пример 4).Purification of more pure water was also carried out, the composition of the source and produced water is shown in the table (example 4).
Длительность очистки воды на загружаемом сорбенте и фильтре-подложке составляла 5 месяцев.The duration of water purification on the loaded sorbent and the filter substrate was 5 months.
После работы сорбента и фильтра-подложки в течение 5-ти месяцев его подвергали регенерации - через слой сорбента и подложки пропускали раствор соляной кислоты (1%) со скоростью 2 м/час - до отсутствия ионов железа (Fe+2,+3) и после этого уже снизу вверх - через подложку - пропускали 20%-ный раствор кальцинированной соды - до рН раствора 8,2-8,5. Регенерацию сорбента можно проводить и горячим паром. Эффективность очистки определяли по формулеAfter the operation of the sorbent and the filter substrate for 5 months, it was regenerated - a solution of hydrochloric acid (1%) was passed through the sorbent and substrate layer at a speed of 2 m / h until the iron ions (Fe + 2, + 3 ) were absent and after that, from the bottom up — through the substrate — a 20% solution of soda ash was passed to a solution pH of 8.2–8.5. Sorbent regeneration can also be carried out with hot steam. The cleaning efficiency was determined by the formula
где C1, С2 - концентрация вещества в воде до и после очистки.where C 1 , C 2 is the concentration of the substance in water before and after purification.
Результаты очистки воды от ионов железа на предложенном сорбенте до регенерации и после регенерации представлены в таблице (пример 3).The results of water purification from iron ions on the proposed sorbent before regeneration and after regeneration are presented in the table (example 3).
На основании представленных данных в таблице видно, что заявляемое техническое решение позволяет эффективно проводить очистку не только от железа, но и других элементов. Это говорит о возможности использования предлагаемого метода очистки воды различного исходного состава, что особенно важно для использования очищенной воды в пищевой, в ликероводочной, пивной, медицинской промышленности, где предъявляются более строгие требования к воде.Based on the data presented in the table shows that the claimed technical solution allows you to effectively clean not only iron, but also other elements. This suggests the possibility of using the proposed method of water purification of various initial composition, which is especially important for the use of purified water in the food, alcohol, beer, medical industries, where more stringent water requirements are imposed.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004113261/15A RU2255049C1 (en) | 2004-04-29 | 2004-04-29 | Method for treatment of water from iron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004113261/15A RU2255049C1 (en) | 2004-04-29 | 2004-04-29 | Method for treatment of water from iron |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2255049C1 true RU2255049C1 (en) | 2005-06-27 |
Family
ID=35836591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004113261/15A RU2255049C1 (en) | 2004-04-29 | 2004-04-29 | Method for treatment of water from iron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2255049C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ306365B6 (en) * | 2015-02-27 | 2016-12-21 | Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava | Process for preparing aggregate for filter charge for trapping heavy metals from water |
-
2004
- 2004-04-29 RU RU2004113261/15A patent/RU2255049C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ306365B6 (en) * | 2015-02-27 | 2016-12-21 | Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava | Process for preparing aggregate for filter charge for trapping heavy metals from water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Al-Degs et al. | Sorption of lead ions on diatomite and manganese oxides modified diatomite | |
| Gupta et al. | Environmental water: advances in treatment, remediation and recycling | |
| JP3954009B2 (en) | Carbon dioxide immobilization method | |
| Eturki et al. | Use of clay mineral to reduce ammonium from wastewater. Effect of various parameters | |
| Malay et al. | Comparative study of batch adsorption of fluoride using commercial and natural adsorbent | |
| CN107457000A (en) | A kind of method that New-type bifunctional preparation method of resin-base nano composite material, composite and a kind of water depth remove trivalent arsenic | |
| Aharia et al. | A new method for the removal of ammonium from drinking water using hybrid method of modified zeolites/catalytic ozonation | |
| CN202482147U (en) | Groundwater fluoride and arsenic removal equipment based on adsorption filtration process | |
| Kaewmee et al. | Adsorptive reduction of water hardness by a highly porous and regenerative geopolymer fabricated from coal fly ash waste with low-temperature calcination | |
| Heydari et al. | BTEXS removal from aqueous phase by MCM-41 green synthesis using rice husk silica | |
| CN106552615A (en) | The preparation method of Concave-convex clay rod composite catalyzing material | |
| Inglezakis et al. | Treatment of underground water in open flow and closed-loop fixed bed systems by utilizing the natural minerals clinoptilolite and vermiculite | |
| RU2255049C1 (en) | Method for treatment of water from iron | |
| CN107029656B (en) | The biologic filter for adding in-situ preparation adsorbent based on ferrimanganic salt purifies dearsenicating method | |
| Fegade et al. | Advances and applications | |
| CN115646445B (en) | Preparation method of modified biochar for selectively adsorbing nitrate | |
| JP4834143B2 (en) | Water treatment method | |
| Barloková et al. | Modified clinoptilolite in the removal of iron and manganese from water | |
| JPH06279011A (en) | Expandable graphite composition for absorbing liquid and production thereof | |
| RU147403U1 (en) | FILTERING MATERIAL FOR PURIFICATION OF DRINKING WATER FROM IRON AND Manganese Ions | |
| RU2399412C2 (en) | Method of making sorbent for purifying natural and waste water | |
| De Esparza | Removal of arsenic from drinking water and soil bioremediation | |
| RU2218984C1 (en) | A filtering medium of the device for water purification | |
| JPH10277541A (en) | Zeolite type water purifying agent | |
| CN101684027A (en) | Device for purifying water in water kiln |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060430 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060430 |
|
| RZ4A | Other changes in the information about an invention |