RU2313387C2 - Composite-type sorption material and a method for preparation thereof - Google Patents
Composite-type sorption material and a method for preparation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2313387C2 RU2313387C2 RU2005136119/15A RU2005136119A RU2313387C2 RU 2313387 C2 RU2313387 C2 RU 2313387C2 RU 2005136119/15 A RU2005136119/15 A RU 2005136119/15A RU 2005136119 A RU2005136119 A RU 2005136119A RU 2313387 C2 RU2313387 C2 RU 2313387C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- alumina
- solution
- nano
- transition metal
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к сорбентам для фильтрации жидкостей и может быть использовано в комплексной очистке воды от примесей тяжелых металлов.The invention relates to sorbents for filtering liquids and can be used in complex water purification from impurities of heavy metals.
Известно использование в качестве адсорбента для очистки воды от органических и неорганических примесей активированного оксида алюминия, например, в сочетании пептизированной и активированной смеси углерода и порошкообразного оксида алюминия [US 4,923,843, WO 03043731, US 6,030,537].It is known to use activated alumina as an adsorbent for purifying water from organic and inorganic impurities, for example, in a combination of a peptized and activated mixture of carbon and powdered alumina [US 4,923,843, WO 03043731, US 6,030,537].
В вышеуказанных изобретениях для получения адсорбента используется органическое связующее, и прокаливание ведут при температуре 500°С, поэтому требуется применение защитной атмосферы.In the above inventions, an organic binder is used to obtain the adsorbent, and calcination is carried out at a temperature of 500 ° C, therefore, the use of a protective atmosphere is required.
Известен продукт для обработки воды [RU 2225251, С1, 2004]. Продукт для обработки воды представляет собой состоящий из макрочастиц материал, имеющий удельную площадь поверхности, равную по крайней мере 1,0 м2/г, или изделие, полученное связыванием такого состоящего из макрочастиц материала, и имеющий нерастворимое покрытие из гидратированного оксида трехвалентного железа. Предпочтительно, состоящий из макрочастиц материал представляет собой материал на основе оксида алюминия. Продукт эффективен при обработке воды для удаления органических веществ, катионов или анионов, особенно As, Se или F.A known product for water treatment [RU 2225251, C1, 2004]. The water treatment product is a particulate material having a specific surface area of at least 1.0 m 2 / g, or an article obtained by bonding such a particulate material and having an insoluble coating of hydrated ferric oxide. Preferably, the particulate material is an alumina based material. The product is effective in treating water to remove organic substances, cations or anions, especially As, Se or F.
Частицы продукта не обладают необходимым гидродинамическим сопротивлением в силу их размера в совокупности с приведенной величиной удельной поверхности, что замедляет процессы очистки воды и снижает сорбционную емкость (эффективность). В дальнейшем при использовании требуется его более частая замена. Другим недостатком является способность сорбировать мышьяк при величине рН обрабатываемой воды не выше 7, в то время как величина рН большинства природных вод имеет величину более 8,0, т.е при использовании необходимо добавление реагентов к воде для снижения величины рН.Particles of the product do not have the necessary hydrodynamic resistance due to their size in combination with the given specific surface area, which slows down the water purification process and reduces the sorption capacity (efficiency). In the future, when used, its more frequent replacement is required. Another disadvantage is the ability to absorb arsenic at a pH of the treated water not higher than 7, while the pH of most natural waters is more than 8.0, i.e. when using it is necessary to add reagents to the water to lower the pH.
Известен сорбент, состоящий из несферических частиц оксида алюминия и частиц волокнистого материала, согласно предложенному решению дополнительно содержит компонент с отрицательным зарядом поверхности и модификатор, выбранный из ряда: оксид или гидрооксид магния, кремния или их смеси, а в качестве компонента с отрицательным зарядом поверхности сорбент содержит оксид или гидроксид кремния, железа, марганца, хрома или их смеси [RU 2242276 С1, 2004].Known sorbent, consisting of nonspherical particles of aluminum oxide and particles of fibrous material, according to the proposed solution additionally contains a component with a negative surface charge and a modifier selected from the series: oxide or hydroxide of magnesium, silicon or a mixture thereof, and as a component with a negative surface charge, the sorbent contains oxide or hydroxide of silicon, iron, manganese, chromium, or mixtures thereof [RU 2242276 C1, 2004].
Основной недостаток данного изобретения - использование в качестве основы целлюлозы, которая в условиях эксплуатации материала является питательной средой для бактерий. Сорбент представляет собой механическую смесь компонентов, поэтому обладает низким гидродинамическим сопротивлением, что соответственно снижает и сорбционную емкость.The main disadvantage of this invention is the use of cellulose as a base, which under the operating conditions of the material is a breeding ground for bacteria. Sorbent is a mechanical mixture of components, therefore, has a low hydrodynamic resistance, which accordingly reduces the sorption capacity.
В качестве прототипа выбран адсорбент тяжелых металлов водных систем, описанный в заявке [US 2005029198]. Адсорбент представляет собой смесь наноразмерных волокон алюминия и соединения железа или марганца, выбранные из группы, состоящей из гидроксида, оксигидроксида железа или марганца или их смеси.As a prototype, the adsorbent of heavy metals of aqueous systems, described in the application [US 2005029198], was selected. The adsorbent is a mixture of nanoscale aluminum fibers and iron or manganese compounds selected from the group consisting of iron or manganese hydroxide, oxyhydroxide, or a mixture thereof.
Альтернативно, в адсорбент вводят минеральное волокно, такое как стекловолокно.Alternatively, mineral fiber, such as fiberglass, is introduced into the adsorbent.
Сорбент представляет собой механическую смесь компонентов, поэтому обладает малой емкостью относительно удаляемых ионов металлов. Это к тому же приводит к возникновению высокого сопротивления потоку воды, требуется более высокое давление для создания необходимой скорости тока воды, и обеспечению необходимой производительности системы очистки, происходит унос материала сорбента, что ухудшает качество очищаемой воды.The sorbent is a mechanical mixture of components, therefore, has a low capacity relative to the removed metal ions. This also leads to the emergence of high resistance to water flow, a higher pressure is required to create the necessary flow rate of water, and to ensure the necessary performance of the cleaning system, the sorbent material is carried away, which affects the quality of the treated water.
Задачей предлагаемой группы изобретений является разработка нового композиционного сорбирующего материала с высокой адсорбционной емкостью по отношению к тяжелым металлам, с низким гидродинамическим сопротивлением и с высокой механической прочностью.The objective of the proposed group of inventions is the development of a new composite sorbent material with high adsorption capacity in relation to heavy metals, with low hydrodynamic resistance and with high mechanical strength.
Технический результат - низкое гидродинамическое сопротивление достигается за счет высокой пористости заявляемого материала, механической прочности, обусловленных выбором материала основы и приемами способа, позволяющими закрепить модифицирующие частицы на основе, а также соединить частицы основы в жесткий пористый каркас.EFFECT: low hydrodynamic resistance is achieved due to the high porosity of the claimed material, mechanical strength, due to the choice of the base material and the methods of the method, allowing to fix the modifying particles on the basis, as well as to connect the base particles into a rigid porous frame.
Дополнительным техническим результатом, достигаемым за счет высокой пористости заявляемого материала, является быстрый перенос ионов тяжелых металлов внутри частицы сорбента, что увеличивает его эффективность по сравнению с прототипом.An additional technical result achieved due to the high porosity of the claimed material is the rapid transfer of heavy metal ions inside the sorbent particle, which increases its efficiency compared to the prototype.
Еще один технический результат является следствием применения наноразмерной окиси алюминия: сорбент способен сорбировать мышьяк при величине рН обрабатываемой воды 8,5, т.е отпадает необходимость добавления реагентов к воде для снижения величины рН.Another technical result is a consequence of the use of nanosized alumina: the sorbent is capable of sorbing arsenic at a pH of the treated water of 8.5, i.e. there is no need to add reagents to the water to lower the pH.
Поставленная задача решается тем, что, как и известный, предлагаемый композиционный сорбирующий материал содержит несферические наноразмерные частицы оксида алюминия, модифицированные частицами оксидов и гидроксидов переходных металлов.The problem is solved in that, like the well-known, the proposed composite sorbent material contains nonspherical nanosized particles of aluminum oxide, modified by particles of oxides and hydroxides of transition metals.
Новым является то, что он выполнен на основе частиц оксида алюминия с диаметром 8-13 нм, с длиной 150-200 нм и с удельной поверхностью 350-600 м2/г, полученных гидролизом ультрадисперсного порошка алюминия, на поверхности которых закреплены оксиды и гидроксиды переходных металлов, выбранных из группы: железо, марганец, титан, цирконий или их смеси.New is that it is made on the basis of aluminum oxide particles with a diameter of 8-13 nm, with a length of 150-200 nm and with a specific surface of 350-600 m 2 / g, obtained by hydrolysis of ultrafine aluminum powder, on the surface of which oxides and hydroxides are fixed transition metals selected from the group: iron, manganese, titanium, zirconium, or mixtures thereof.
Кроме того, содержание оксидов и гидроксидов переходных металлов составляет 20-75% от веса высушенного композиционного сорбирующего материала, предпочтительно составляет 20-35%.In addition, the content of oxides and hydroxides of transition metals is 20-75% by weight of the dried composite sorbent material, preferably 20-35%.
Кроме того, композиционный сорбирующий материал может быть выполнен с размером частиц 1-3 мм или с размером частиц 0,2-0,5 мм.In addition, the composite sorbent material can be made with a particle size of 1-3 mm or with a particle size of 0.2-0.5 mm
Поставленная задача решается также тем, что, как и известный, предлагаемый способ получения композиционного сорбирующего материала включает получение наноразмерных частиц оксида алюминия несферической формы, их взаимодействие с раствором соли переходного металла в щелочной среде, прокаливание и фракционирование.The problem is also solved by the fact that, like the well-known, the proposed method for producing a composite sorbent material includes the production of nano-sized particles of alumina of non-spherical shape, their interaction with a solution of a salt of a transition metal in an alkaline medium, calcination and fractionation.
Новым является то, что наноразмерный несферический оксид алюминия получают гидролизом ультрадисперсного порошка алюминия, к полученной суспензии частиц оксида алюминия добавляют раствор соли переходного металла, выбранного из группы: железо, марганец, титан, цирконий или их смеси, а затем добавляют раствор щелочи.New is that nano-sized non-spherical alumina is obtained by hydrolysis of an ultrafine aluminum powder, a solution of a transition metal salt selected from the group: iron, manganese, titanium, zirconium or a mixture thereof is added to the resulting suspension of aluminum oxide particles, and then an alkali solution is added.
Кроме того, в качестве наноразмерных частиц оксида алюминия несферической формы берут частицы с диаметром 8-13 нм, длиной 150-200 нм и с удельной поверхностью 350-600 м2/г, полученные гидролизом ультрадисперсного порошка алюминия, полученного взрывом алюминиевой проволоки в среде аргона или в среде азота.In addition, particles with a diameter of 8–13 nm, a length of 150–200 nm, and a specific surface area of 350–600 m 2 / g obtained by hydrolysis of an ultrafine aluminum powder obtained by explosion of an aluminum wire in argon are taken as nanosized particles of alumina of non-spherical shape. or in a nitrogen environment.
Кроме того, в суспензию, содержащую частицы наноразмерного оксида алюминия несферической формы, перед смешиванием с раствором соли переходного металла добавляют раствор кислоты до величины рН 3-4.In addition, an acid solution is added to the suspension containing particles of nano-sized alumina of non-spherical shape before mixing with the transition metal salt solution to pH 3-4.
Кроме того, суспензию, содержащую частицы наноразмерного оксида алюминия несферической формы, с растворами солей переходных металлов дополнительно обрабатывают ультразвуком.In addition, a suspension containing particles of nano-sized alumina of non-spherical shape, with solutions of salts of transition metals, is further treated with ultrasound.
Кроме того, после введения раствора щелочи смесь нагревают при 60-100°С.In addition, after the introduction of an alkali solution, the mixture is heated at 60-100 ° C.
Кроме того, нагреванию подвергают смесь, дополнительно содержащую хлорид аммония.In addition, a mixture is additionally heated that further contains ammonium chloride.
Кроме того, прокаливание материала осуществляют при температуре 120-300°С.In addition, the calcination of the material is carried out at a temperature of 120-300 ° C.
Кроме того, после прокаливания материал измельчают и отбирают фракцию размером 1-3 мм или 0,2-0,5 мм.In addition, after calcination, the material is ground and a fraction of 1-3 mm or 0.2-0.5 mm in size is taken.
Сорбент, обладающий высокой сорбирующей способностью и в то же время низким гидродинамическим сопротивлением, должен обладать большой удельной поверхностью, высокой пористостью гранул, обусловливающих перенос ионов тяжелых металлов к поверхности сорбента. Большую удельную поверхность, высокую пористость гранул может обеспечить применение наноразмерного окида алюминия несферической формы. Форма частиц, их кристаллическая структура обеспечивают образование прочного каркаса частиц сорбента, имеющих высокую пористость.A sorbent with high sorbing ability and at the same time low hydrodynamic resistance should have a large specific surface, high porosity of the granules, causing the transfer of heavy metal ions to the surface of the sorbent. The use of nano-sized aluminum oxide of a non-spherical shape can provide a large specific surface and high porosity of granules. The shape of the particles, their crystalline structure provide the formation of a strong frame of sorbent particles having high porosity.
Одной из задач изобретения является создание композиционного материала, представляющего собой качественно новый материал (композит), свойства которого отличаются от свойств исходных материалов.One of the objectives of the invention is the creation of a composite material, which is a qualitatively new material (composite), the properties of which differ from the properties of the starting materials.
Выбор основы обусловлен способностью наноразмерного оксида алюминия несферической формы при определенных условиях термообработки образовывать жесткий пространственный каркас.The choice of base is due to the ability of nano-sized alumina of non-spherical shape under certain heat treatment conditions to form a rigid spatial framework.
При получении наноразмерного оксида алюминия несферической формы гидролизом ультрадисперсного порошка алюминия, полученного электрическим взрывом алюминиевой проволоки, образуются частицы наноразмерного оксида алюминия несферической формы, имеющие диаметр 8-13 нм и длину 150-200 нм. Площадь удельной поверхности наноразмерного оксида алюминия - 350-600 м2/г.Upon receipt of nano-sized alumina of non-spherical shape by hydrolysis of an ultrafine aluminum powder obtained by electric explosion of an aluminum wire, particles of nano-sized alumina of non-spherical shape are formed, having a diameter of 8-13 nm and a length of 150-200 nm. The specific surface area of nanosized alumina is 350-600 m 2 / g.
Такой оксид алюминия, поскольку получен в очень мягких условиях и не подвергался термической обработке, обладает повышенной химической активностью и способен к взаимодействию с химическими реагентами, в частности солями переходных металлов, образуя поверхностные соединения, что позволяет увеличить сорбционную емкость и скорость сорбции получаемого композиционного материала.Such alumina, since it was obtained under very mild conditions and was not subjected to heat treatment, has increased chemical activity and is capable of interacting with chemical reagents, in particular salts of transition metals, forming surface compounds, which allows one to increase the sorption capacity and sorption rate of the resulting composite material.
В предлагаемом способе в качестве химического реагента, способствующего образованию закрепленных на поверхности частиц оксида алюминия соединений переходных металлов, выбран раствор щелочи, при этом в сравнении с прототипом добавление щелочи осуществляют после смешивания. Это позволяет увеличить скорость кристаллизации образовавшегося поверхностного соединения переходного металла.In the proposed method, as a chemical reagent that promotes the formation of transition metal compounds fixed on the surface of aluminum oxide particles, an alkali solution is selected, and in addition to the prototype, alkali is added after mixing. This allows you to increase the crystallization rate of the formed surface compound of the transition metal.
После отделения полученной массы композиционного материала от рабочего раствора фильтрованием, при его высушивании происходит спекание частиц композиционного материала с образованием прочного и в тоже время высокопористого материала, который затем и измельчается до частиц нужного размера. Эти частицы могут быть в виде гранул или порошка.After separating the resulting mass of composite material from the working solution by filtration, when it is dried, the particles of the composite material are sintered to form a strong and at the same time highly porous material, which is then crushed to particles of the desired size. These particles may be in the form of granules or powder.
Часть частиц наноразмерного оксида алюминия несферической формы собраны в агломераты размером 1-5 мкм и недоступны для дальнейшего взаимодействия.Part of the particles of nano-sized alumina of non-spherical shape are collected in agglomerates 1-5 microns in size and are not available for further interaction.
Ускорение разрушения агломератов частиц достигается использованием ультразвука.The acceleration of the destruction of particle agglomerates is achieved using ultrasound.
Применение наноразмерного оксида алюминия несферической формы в сочетании с применением ультразвука благоприятствует образованию на поверхности частиц оксида алюминия активных центров, на которых возможно протекание химического взаимодействия ионов переходных металлов с образованием закрепленных на поверхности частиц оксида алюминия соединений переходных металлов, обладающих высокими адсорбционными свойствами, обусловленными формой частиц этих соединений [Алесковский В.Б. Химия надмолекулярных соединений. СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 1996. - 256 с., Розовский А.Я. Кинетика топохимических реакций. М.: Химия. 1974. 224 с.].The use of nano-sized alumina of non-spherical shape in combination with the use of ultrasound favors the formation of active centers on the surface of alumina particles on which the chemical interaction of transition metal ions can occur with the formation of transition metal compounds attached to the surface of alumina particles having high adsorption properties due to the shape of the particles of these compounds [Aleskovsky VB Chemistry of supramolecular compounds. St. Petersburg: Publishing House of St. Petersburg University, 1996. - 256 p., Rozovsky A.Ya. Kinetics of topochemical reactions. M .: Chemistry. 1974. 224 p.].
Суспензия наночастиц окиси алюминия, образующегося при гидролизе наноразмерного порошка алюминия, получаемого электрическим взрывом алюминиевой проволоки в среде азота, в качестве побочного продукта содержит аммиак. Присутствие аммиака недопустимо, так как при добавлении раствора соли железа будет происходить гидролиз его с образованием гидроксида железа, не связанного с наночастицами окиси алюминия. Добавлением кислоты достигается нейтрализация аммиака.A suspension of aluminum oxide nanoparticles formed during the hydrolysis of a nanosized aluminum powder obtained by electric explosion of an aluminum wire in a nitrogen medium contains ammonia as a by-product. The presence of ammonia is unacceptable, since when a solution of iron salt is added, it will hydrolyze with the formation of iron hydroxide, not associated with aluminum oxide nanoparticles. The addition of acid neutralizes ammonia.
Завершение химического взаимодействия ионов переходных металлов с поверхностными химически активными группами на поверхности частиц оксида алюминия проводится при повышенной температуре - 60-100°С с добавлением хлорида аммония, который с добавленным ранее раствором щелочи образует буферную систему, стабилизирующую величину рН среды, что благоприятствует протеканию процесса образования и кристаллизации поверхностных соединений [Рыжак И.А., Криворучко О.П., Буянов Р.А. и др. Изучение генезиса гидроокиси и окиси трехвалентного железа. // Кинетика и катализ. 1969. т.10, №2, с.377-385].The completion of the chemical interaction of transition metal ions with surface chemically active groups on the surface of aluminum oxide particles is carried out at an elevated temperature of 60-100 ° C with the addition of ammonium chloride, which with the previously added alkali solution forms a buffer system that stabilizes the pH of the medium, which favors the process formation and crystallization of surface compounds [Ryzhak I.A., Krivoruchko O.P., Buyanov R.A. and others. The study of the genesis of hydroxide and ferric oxide. // Kinetics and catalysis. 1969. V. 10, No. 2, p. 377-385].
Применение наноразмерного оксида алюминия несферической формы, поскольку частицы оксида алюминия обладают повышенной химической активностью, также позволяет уменьшить температуру термообработки получившегося композиционного сорбирующего материала, при которой происходит спекание частиц оксида алюминия с образованием прочного высокопористого каркаса и также позволяет уменьшить время термообработки получившегося композиционного сорбирующего материала.The use of nano-sized alumina of non-spherical shape, since alumina particles have increased chemical activity, also allows to reduce the heat treatment temperature of the resulting composite sorbent material, at which sintering of alumina particles occurs with the formation of a durable highly porous skeleton and also allows to reduce the heat treatment time of the resulting composite sorbent material.
Площадь удельной поверхности получаемого композиционного сорбирующего материала не менее 250 м2/г и пористость не менее 75%. Такие значения позволяют достичь высокой сорбционной емкости и скорости сорбции.The specific surface area of the obtained composite sorbent material is not less than 250 m 2 / g and porosity is not less than 75%. Such values make it possible to achieve high sorption capacity and sorption rate.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
В качестве основы - наноразмерного оксида алюминия несферической формы, использовали суспензию оксида алюминия несферической формы - диаметр 8-13 нм, длина 150-200 нм, площадь удельной поверхности наноразмерного оксида алюминия - 350-600 м2/г, которую предварительно получали гидролизом исходного ультрадисперсного порошка алюминия с размером частиц 40-100 нм, полученного электрическим взрывом проволоки алюминия в среде азота или аргона.As a basis - nano-sized alumina of non-spherical shape, we used a suspension of alumina of non-spherical shape - diameter 8-13 nm, length 150-200 nm, specific surface area of nanosized alumina - 350-600 m 2 / g, which was previously obtained by hydrolysis of the initial ultrafine aluminum powder with a particle size of 40-100 nm, obtained by electric explosion of an aluminum wire in an atmosphere of nitrogen or argon.
Пример 1Example 1
1. В стакан поместили 220 мл суспензии, содержащей 3,20 г оксида алюминия, полученного гидролизом порошка наноразмерного алюминия, получаемого электрическим взрывом алюминиевой проволоки в среде аргона, 220 мл раствора FeCl3 (концентрация 90 г/л в расчете на гетит) и при перемешивании добавляют 32 мл концентрированного раствора аммиака (NH3). Суспензию обрабатывали ультразвуком в течение 25 мин.1. 220 ml of a suspension containing 3.20 g of aluminum oxide obtained by hydrolysis of nanosized aluminum powder obtained by electric blasting of aluminum wire in argon medium, 220 ml of FeCl 3 solution (concentration of 90 g / l per goethite) and placed while stirring add 32 ml of a concentrated solution of ammonia (NH 3 ). The suspension was sonicated for 25 minutes.
2. Далее в стакан с суспензией добавляли 25 мл 10%-ного раствора NH4Cl, нагревали 15 мин при температуре 80-90°С.2. Next, 25 ml of a 10% solution of NH 4 Cl were added to the suspension glass, heated for 15 min at a temperature of 80-90 ° С.
3. После охлаждения отфильтровывали и промывали дистиллированной водой.3. After cooling, it was filtered off and washed with distilled water.
4. Высушивали в печи в течение 6 часов при 250°С.4. Dried in an oven for 6 hours at 250 ° C.
5. Охлаждали в эксикаторе над гранулированным NaOH.5. Cooled in a desiccator over granular NaOH.
Полученный композиционный сорбирующий материал содержит 60% гетита, удельная поверхность композиционного сорбирующего материала 260 м2/г. Материал измельчали, отбирали фракцию 1-3 мм и испытывали на эффективность удаления (поглощения) мышьяка из воды (результаты приведены ниже в таблице).The obtained composite sorbent material contains 60% goethite, the specific surface of the composite sorbent material is 260 m 2 / g. The material was crushed, a 1-3 mm fraction was taken and tested for the efficiency of removal (absorption) of arsenic from water (the results are shown in the table below).
Пример 2Example 2
1. В стакан поместили 615 мл суспензии, содержащей 9,50 г оксида алюминия, полученного гидролизом порошка наноразмерного алюминия, получаемого электрическим взрывом алюминиевой проволоки в среде азота, по каплям добавляли раствор HCl до рН 4.1. 615 ml of a suspension containing 9.50 g of alumina obtained by hydrolysis of nanosized aluminum powder obtained by electric blasting of aluminum wire in a nitrogen medium was placed in a glass; an HCl solution was added dropwise to pH 4.
2. Обрабатывали ультразвуком 25 мин.2. Treated with ultrasound for 25 minutes.
3. Добавляли 48 мл раствора FeCl3 (концентрация 90 г/л в расчете на гетит) и при дальнейшем воздействии ультразвука добавляли 35 мл концентрированного раствора NH3. Обрабатывали ультразвуком 25 мин.3. Added 48 ml of a solution of FeCl 3 (concentration of 90 g / l calculated for goethite), and with further exposure to ultrasound, 35 ml of a concentrated solution of NH 3 was added. Treated with ultrasound for 25 minutes.
4. В стакан добавляли 20 мл 10%-ного раствора NH4Cl, нагревали до кипения и кипятили 15 мин.4. 20 ml of a 10% NH 4 Cl solution was added to the beaker, heated to boiling, and boiled for 15 minutes.
5. После охлаждения отфильтровывали, промывали дистиллированной водой.5. After cooling, it was filtered off, washed with distilled water.
6. Полученную массу сушили в микроволновой печи на 650 Вт в течение 20 мин.6. The resulting mass was dried in a 650 W microwave for 20 minutes.
7. Высушивали в печи в течение 6 часов при 250°С.7. Dried in an oven for 6 hours at 250 ° C.
8. Охлаждение вели в эксикаторе над гранулированным NaOH.8. Cooling was carried out in a desiccator over granular NaOH.
Получен композиционный сорбирующий материал, содержащий 33% гетита, удельная поверхность композиционного сорбирующего материала 280 м2/г. Материал измельчали, отбирали фракцию 0,3-0,5 мм и испытывали на эффективность удаления (поглощения) мышьяка из воды (результаты приведены ниже в таблице).A composite sorbent material containing 33% goethite was obtained; the specific surface of the composite sorbent material was 280 m 2 / g. The material was crushed, a 0.3-0.5 mm fraction was taken and tested for the efficiency of removal (absorption) of arsenic from water (the results are shown in the table below).
Пример 3Example 3
1. В стакан поместили 9,00 г оксида алюминия, воду до 500 мл, концентрированный раствор HNO3 до pH 4.1. 9.00 g of alumina, water up to 500 ml, concentrated HNO 3 solution to pH 4 were placed in a glass.
2. Обработали ультразвуком в течение 5 мин.2. Treated with ultrasound for 5 minutes.
3. Приливали 28,8 мл раствора FeCl3 (концентрация 280 г/л).3. 28.8 ml of FeCl 3 solution (concentration 280 g / l) was added.
4. Обработали ультразвуком 5 мин.4. Treated with ultrasound for 5 minutes.
5. При перемешивании приливали по каплям концентрированный раствор (1:2) NH3 до рН 9-10.5. With stirring, a concentrated solution of (1: 2) NH 3 was added dropwise to a pH of 9-10.
6. Обработали ультразвуком 30 мин и при нагревании до 60°С.6. Was treated with ultrasound for 30 minutes and when heated to 60 ° C.
7. После охлаждения отфильтровывали, промывали дистиллированной водой.7. After cooling, it was filtered off, washed with distilled water.
8. Полученную массу сушили в микроволновой печи на 550 Вт в течение 15 мин.8. The resulting mass was dried in a 550 W microwave for 15 minutes.
9. Высушивали в печи в течение 6 часов при 200°С.9. Dried in an oven for 6 hours at 200 ° C.
10. Охлаждали в эксикаторе над гранулированным NaOH.10. Cooled in a desiccator over granular NaOH.
Получен материал, содержащий 23% гетита, удельная поверхность композиционного сорбирующего материала 250 м2/г. Материал измельчали, отбирали фракцию 0,3-0,5 мм и испытывали на эффективность удаления (поглощения) мышьяка из воды (результаты приведены ниже в таблице).A material was obtained containing 23% goethite, the specific surface of the composite sorbent material was 250 m 2 / g. The material was crushed, a 0.3-0.5 mm fraction was taken and tested for the efficiency of removal (absorption) of arsenic from water (the results are shown in the table below).
Пример 4Example 4
1. В стакан поместили 9,00 г оксида алюминия, воду до 500 мл, концентрированную HNO3 до рН 4.1. 9.00 g of alumina, water up to 500 ml, concentrated HNO 3 to pH 4 were placed in a glass.
2. Обработали ультразвуком 5 мин.2. Treated with ultrasound for 5 minutes.
3. Прилили 28,8 мл раствора FeCl3 (концентрация 90 г/л) и 5 мл раствора хлорида марганца MnCl2 (70 мг/л).3. 28.8 ml of FeCl 3 solution (concentration 90 g / l) and 5 ml of manganese chloride MnCl 2 solution (70 mg / l) were added.
4. Обработали ультразвуком 5 мин.4. Treated with ultrasound for 5 minutes.
5. При перемешивании прилили по каплям концентрированный раствор (1:2) NH3 до рН 9-10.5. With stirring, a concentrated solution of (1: 2) NH 3 was added dropwise to a pH of 9-10.
6. Обработали ультразвуком 30 мин и при нагревании до 60°С.6. Was treated with ultrasound for 30 minutes and when heated to 60 ° C.
7. После охлаждения отфильтровали, промывали дистиллированной водой.7. After cooling, it was filtered, washed with distilled water.
8. Полученную массу сушили в MB печи на 550 Вт 15 мин.8. The resulting mass was dried in an MB oven for 550 W for 15 minutes.
9. Высушивали в печи 6 часов при 200°С.9. Dried in an oven for 6 hours at 200 ° C.
10. Охлаждали в эксикаторе над гранулированным NaOH.10. Cooled in a desiccator over granular NaOH.
Получен материал, содержащий 23% гетита и 10% оксида марганца (IV), удельная поверхность композиционного сорбирующего материала 280 м2/г. Материал измельчали, отбирали фракцию 1-3 мм и испытывали на эффективность удаления (поглощения) мышьяка из воды (результаты приведены ниже в таблице).A material was obtained containing 23% goethite and 10% manganese (IV) oxide, the specific surface of the composite sorbent material was 280 m 2 / g. The material was crushed, a 1-3 mm fraction was taken and tested for the efficiency of removal (absorption) of arsenic from water (the results are shown in the table below).
Пример 5Example 5
1. В стакан поместили 9,00 г оксида алюминия, воду до 500 мл, концентрированную HNO3 до рН 4.1. 9.00 g of alumina, water up to 500 ml, concentrated HNO 3 to pH 4 were placed in a glass.
2. Обработали ультразвуком 5 мин.2. Treated with ultrasound for 5 minutes.
3. Прилили 10,0 мл раствора ZrOCl2 (концентрация 260 г/л).3. Poured 10.0 ml of a solution of ZrOCl 2 (concentration 260 g / l).
4. Обработали ультразвуком 5 мин.4. Treated with ultrasound for 5 minutes.
5. При перемешивании прилили по каплям концентрированный раствор (1:2) NH3 до рН 9-10.5. With stirring, a concentrated solution of (1: 2) NH 3 was added dropwise to a pH of 9-10.
6. Обработали ультразвуком 30 мин и при нагревании до 60°С.6. Was treated with ultrasound for 30 minutes and when heated to 60 ° C.
7. После охлаждения отфильтровали, промывали дистиллированной водой.7. After cooling, it was filtered, washed with distilled water.
8. Полученную массу сушили в MB печи на 550 Вт 15 мин.8. The resulting mass was dried in an MB oven for 550 W for 15 minutes.
9. Высушивали в печи 6 часов при 200°С.9. Dried in an oven for 6 hours at 200 ° C.
10. Охлаждали в эксикаторе над гранулированным NaOH.10. Cooled in a desiccator over granular NaOH.
Получают материал, содержащий 23% оксида циркония, удельная поверхность композиционного сорбирующего материала 260 м2/г. Материал измельчали, отбирали фракцию 1-3 мм и испытывали на эффективность удаления (поглощения) мышьяка из воды (результаты приведены ниже в таблице).Get a material containing 23% zirconium oxide, the specific surface of the composite sorbent material 260 m 2 / year The material was crushed, a 1-3 mm fraction was taken and tested for the efficiency of removal (absorption) of arsenic from water (the results are shown in the table below).
Испытание на поглощение мышьяка проводили по следующей методике: через колонку диаметром 5 мм, содержащую сорбирующего материал, насыпанный слоем 30 мм, со скоростью 3,0 мл/мин (5,0 мин-1) пропускали раствор калия мышьяково-кислого с содержанием мышьяка 300 мкг/л, периодически отбирая пробы для определения содержания мышьяка. Расчет проводили по методу Томаса [Reynolds T.M., Richards P.A. // Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. 1996. Boston: PWS Publising Co], который позволяет определить сорбционную емкость материала и скорость адсорбции.The arsenic absorption test was carried out according to the following procedure: a solution of arsenic acid potassium with an arsenic content of 300 was passed through a column with a diameter of 5 mm containing a sorbent material sprinkled with a layer of 30 mm at a speed of 3.0 ml / min (5.0 min -1 ) μg / l, periodically taking samples to determine the arsenic content. The calculation was performed according to the method of Thomas [Reynolds TM, Richards PA // Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. 1996. Boston: PWS Publising Co], which allows to determine the sorption capacity of the material and the rate of adsorption.
Испытание на поглощение Pb(II) на сорбенте по примеру 1 через колонку диаметром 5 мм, содержащую сорбирующий материал, насыпанный слоем 60 мм, со скоростью 6,0 мл/мин (5,0 мин-1) пропускали раствор нитрата свинца с содержанием свинца 150 мкг/л, периодически отбирая пробы для определения содержания свинца. Расчет сорбционной емкости проводили по количеству поглощенного свинца на единицу массы сорбента. Сорбционная емкость сорбента 4,37 мг/г.The test for the absorption of Pb (II) on the sorbent according to example 1 through a column with a diameter of 5 mm containing a sorbent material sprinkled with a layer of 60 mm, at a rate of 6.0 ml / min (5.0 min -1 ) a lead nitrate solution with a lead content was passed 150 μg / l, periodically taking samples to determine the lead content. Calculation of the sorption capacity was carried out by the amount of lead absorbed per unit mass of the sorbent. The sorption capacity of the sorbent is 4.37 mg / g.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136119/15A RU2313387C2 (en) | 2005-11-21 | 2005-11-21 | Composite-type sorption material and a method for preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136119/15A RU2313387C2 (en) | 2005-11-21 | 2005-11-21 | Composite-type sorption material and a method for preparation thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005136119A RU2005136119A (en) | 2007-06-10 |
| RU2313387C2 true RU2313387C2 (en) | 2007-12-27 |
Family
ID=38311927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005136119/15A RU2313387C2 (en) | 2005-11-21 | 2005-11-21 | Composite-type sorption material and a method for preparation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2313387C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2455232C2 (en) * | 2010-07-09 | 2012-07-10 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Adsorbent-desiccant and preparation method thereof |
| RU2560432C2 (en) * | 2013-05-20 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Agglomerated metal oxyhydroxides and use thereof |
-
2005
- 2005-11-21 RU RU2005136119/15A patent/RU2313387C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2455232C2 (en) * | 2010-07-09 | 2012-07-10 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Adsorbent-desiccant and preparation method thereof |
| RU2560432C2 (en) * | 2013-05-20 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Agglomerated metal oxyhydroxides and use thereof |
| US10105318B2 (en) | 2013-05-20 | 2018-10-23 | Institute Of Strength Physics And Materials Science Of Siberian Branch Russian Academy Of Sciences (Ispms Sb Ras) | Low-dimensional structures of organic and/or inorganic substances and use thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005136119A (en) | 2007-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Efficient removal of Pb (II) ions using manganese oxides: the role of crystal structure | |
| Sounthararajah et al. | Adsorptive removal of heavy metals from water using sodium titanate nanofibres loaded onto GAC in fixed-bed columns | |
| Gai et al. | A comprehensive review of adsorbents for fluoride removal from water: performance, water quality assessment and mechanism | |
| RU2336946C2 (en) | Sorbent for heavy metals, method of its production and method of water purification | |
| Wang et al. | 3D porous Ca-modified Mg-Zr mixed metal oxide for fluoride adsorption | |
| Zong et al. | Facile synthesis of potassium copper ferrocyanide composite particles for selective cesium removal from wastewater in the batch and continuous processes | |
| US7473369B2 (en) | Methods of preparing a surface-activated titanium oxide product and of using same in water treatment processes | |
| US4923843A (en) | Peptized activated carbon/alumina composite | |
| JP5482979B2 (en) | Adsorbent | |
| US20040007531A1 (en) | Hydrous zirconium oxide, hydrous hafnium oxide and method of making same | |
| WO2012077033A2 (en) | Organic-inorganic composite material for removal of anionic pollutants from water and process for the preparation thereof | |
| Periyasamy et al. | Hydrothermal synthesis of hydrocalumite assisted biopolymeric hybrid composites for efficient Cr (VI) removal from water | |
| Raghav et al. | Trimetallic oxide entrapped in alginate polymeric matrix employed for adsorption studies of fluoride | |
| JP5363817B2 (en) | Liquid processing apparatus and liquid processing method using hydrotalcite-like granular material | |
| Emam et al. | Adsorption study of some heavy metal ions on modified kaolinite clay | |
| Aragaw | Recycling electro-coagulated sludge from textile wastewater treatment plants as an adsorbent for the adsorptions of fluoride in an aqueous solution | |
| JP7274207B2 (en) | Column filler containing corolla-shaped aggregated particles of layered double hydroxide and separation device filled with the same | |
| WO2007013909A2 (en) | Air filtration media comprising metal-doped precipitated silica materials | |
| JPH05508342A (en) | Alumina-containing acid adsorbent and its manufacturing method | |
| RU2313387C2 (en) | Composite-type sorption material and a method for preparation thereof | |
| CN109071349B (en) | Particulate composition and filter for purifying water | |
| WO2007013908A2 (en) | Air filtration media comprising metal-doped precipitated silica materials | |
| WO2017081857A1 (en) | Adsorption-member support body | |
| JPS5824338A (en) | Adsorbent | |
| Janitabar Darzi et al. | Green removal of toxic Th (IV) by amino-functionalized mesoporous TiO2-SiO2 nanocomposite |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 36-2007 FOR TAG: (73) |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100616 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191122 |