RU2363536C1 - Способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала - Google Patents
Способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2363536C1 RU2363536C1 RU2007145999/15A RU2007145999A RU2363536C1 RU 2363536 C1 RU2363536 C1 RU 2363536C1 RU 2007145999/15 A RU2007145999/15 A RU 2007145999/15A RU 2007145999 A RU2007145999 A RU 2007145999A RU 2363536 C1 RU2363536 C1 RU 2363536C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- iron
- manganese
- catalytically active
- impregnation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области фильтрующих материалов. Способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала включает дробление и сортировку горелой породы с получением фракции 0,5-2,0 мм, пропитку породы вначале раствором марганцевокислого калия, а затем раствором железного купороса с образованием на поверхности горелой породы оксидов марганца, причем после пропитки раствором марганцевокислого калия осуществляют сушку при 150-200°С и охлаждают материал до комнатной температуры, и после пропитки раствором железного купороса также осуществляют сушку при 150-200°С. Изобретение позволяет повысить механическую прочность материала.
Description
Изобретение относится к способу получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала для очистки железо-марганецсодержащих природных и сточных вод.
Известен способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала для очистки железосодержащих подземных вод, загрузка которого последовательно обрабатывается водным раствором сульфата закиси железа (железного купороса) и раствором марганцевокислого калия (SU 941303, 07.07.1982).
Использование данного способа позволяет получить экономию дорогостоящего марганцевокислого калия. Образовавшаяся на поверхности зерен фильтрующей загрузки высокоактивная пленка, состоящая из оксидов железа и марганца, способствует окислению железа и марганца в воде.
Однако недостаточная прочность сцепления образующейся каталитической пленки с поверхностью зерен загрузки ограничивает гидравлическую нагрузку на фильтры и снижает их производительность. Накапливающийся в толще загрузки оксигидрат железа ухудшает эффект сорбции ионов марганца двуокисью МnO2 и снижает эффективность удаления марганца из воды.
Известен способ получения гранулированного фильтрующего материала путем измельчения, классификации до фракции 0,3-1,5 мм, отжига доломита при температуре 500-900°С, последующей его обработки раствором, содержащим ионы двухвалентного марганца при комнатной температуре, и сушки при 100-200°С (RU 2162737, 10.02.01).
Материал обладает сорбционной способностью и очищает воду от железа и марганца.
Однако получаемый данным способом материал имеет низкую механическую прочность (истираемость более 0,5%), что снижает его долговечность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала, включающий модификацию природного материала - дробленой и сортированной горелой породы раствором марганцевокислого калия, а затем вторым реагентом - сульфитом натрия, который способствует образованию на поверхности носителя оксидов марганца, и сушку (RU 2275335, 27.04.2006).
Горелая порода удовлетворяет всем стандартным требованиям, предъявляемым к фильтрующим материалам по механической прочности (истираемости, измельчаемости) и химической стойкости.
Недостатком данного способа является получение оксидных соединений марганца на поверхности зерен фильтрующей загрузки при комнатной температуре без подсушивания материала после пропитки раствором марганцевокислого калия и повторной сушки после пропитки вторым реагентом - сульфитом натрия при температурах, достаточных для образования прочной химической связи между образующимися оксидами и элементами поверхности зерен носителя. В результате происходит смыв оксидной пленки с поверхности зерен фильтрующего материала при его обратных промывках, что создает необходимость повторного проведения всех вышеприведенных в способе операций для восстановления каталитических свойств загрузки и увеличивает эксплуатационные затраты.
Высокая цена поставки восстанавливающего реагента - сульфита натрия, повышает себестоимость изготовления каталитически активного фильтрующего материала.
Технической задачей, решаемой изобретением, является разработка способа получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала, обеспечивающего технологическую эффективность очистки железо-марганецсодержащих природных и сточных вод, прочное сцепление оксидных соединений марганца с поверхностью зерен, износоустойчивость оксидной пленки при обратных промывках, невысокую стоимость изготовления материала и эксплуатации фильтрующей загрузки.
Для решения поставленной технической задачи в способе получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала, включающем дробление и сортировку горелой породы с получением фракции 0,5-2,0 мм, пропитку породы вначале раствором марганцевокислого калия, а затем раствором, приводящим к образованию на поверхности горелой породы оксидов марганца, отличающемся тем, что в качестве раствора, приводящего к образованию на поверхности горелой породы оксидов марганца, используют раствор железного купороса, при этом после пропитки раствором марганцевокислого калия осуществляют сушку при 150-200°С и охлаждают материал до комнатной температуры, и после пропитки раствором железного купороса осуществляют сушку при 150-200°С.
Получаемый предлагаемым способом каталитически активный зернистый фильтрующий материал имеет на поверхности зерен прочно закрепленную, стойкую к разрушению при периодических обратных промывках и регенерациях оксидную пленку. Применение в качестве восстанавливающего реагента более дешевого - железного купороса, вместо сульфита натрия, используемого в способе по прототипу, снижает себестоимость изготовления каталитически активного фильтрующего материала.
Окислительная емкость фильтрующего материала при совместной очистке подземной воды от железа и марганца составляет около 1,2 г на 1 литр материала по железу, что превышает известные импортные катализаторы окисления Green sand и Birm.
Регенерация загрязненного каталитического материала, получаемого предлагаемым способом в процессе эксплуатации, осуществляется путем его предварительной водяной промывки и последующей регенерации с помощью раствора перманганата калия (KMnO4).
Пример. На предприятии г.Новосибирска были изготовлены два фильтрующих материала, в которых в качестве исходного природного материала использована дробленая и сортированная горелая порода фракции 0,5-2,0 мм (Киселевское месторождение Кемеровской области). Первый материал был модифицирован способом, соответствующим прототипу, - пропиткой природного материала сначала раствором марганцевокислого калия, а затем вторым реагентом - сульфитом натрия без промежуточной подсушки при 150-200°С после обработки марганцевокислым калием перед пропиткой вторым реагентом и завершающего подсушивания при той же температуре.
Второй материал был модифицирован заявляемым способом с помощью марганцевокислого калия и железного купороса с промежуточной и завершающей сушкой при температуре 150-200°С в нижеприведенной последовательности операций. Сначала материал из горелых пород был пропитан 2-3%-ым раствором марганцевокислого калия (КМnO4) в барабанном преципитаторе при температуре 20-40°С из расчета 1 л раствора на 10-20 кг носителя. Во время пропитки проводилось постоянное перемешивание загрузки, раствор подавался через разбрызгивающую насадку. Далее материал был помещен в барабанную сушилку и высушен при температуре 150-200°С в течение 15-30 мин. Затем загрузка была охлаждена до 20-30°С и помещена в преципитатор, где пропитана 0,3-0,8%-ным раствором железного купороса (FeSO4·7Н2О) из расчета 1 л раствора на 10-20 кг загрузки. Затем материал был высушен при температуре 150-200°С при постоянном перемешивании в течение 20-30 мин.
Исследование технологических свойств материалов, полученных предлагаемым и известным способом, проведено на станции очистки железо-марганецсодержащих подземных вод Новосибирского Академгородка. Экспериментальная установка по очистке вод включала в себя аэратор, две ступени фильтров и оборудование по промывке и регенерации фильтрующих загрузок. Первая ступень скорого фильтрования была предназначена для предварительной очистки воды от соединений железа на обычной немодифицированной загрузке из горелой породы, а вторая - для окончательного удаления железа и растворенного марганца из воды на каталитически активном зернистом материале, полученном способом по прототипу в первой серии опытов, и на материале, изготовленном по заявляемому способу, - во второй серии опытов. Материал, полученный способом, указанным в прототипе, несмотря на высокие первоначальные показатели удаления железа и марганца из очищаемой подземной воды, после проведения обратной промывки загрузки от осадка окисленного железа и марганца с интенсивностью 15 л/(с·м2) в течение 10 минут потерял свою каталитическую активность и снизил эффективность очистки воды. Дальнейшая его эксплуатация требовала проведения полного восстановления каталитической пленки с повторением операций, указанных в прототипе.
Материал, полученный заявляемым способом, показал себя эффективным катализатором окисления растворенных в воде соединений железа и марганца. При концентрации железа и марганца в исходной воде до 5 и 0,5 мг/л соответственно их остаточное содержание в очищенной воде составляло не более 0,1 мг/л. При совместной очистке от железа и марганца окислительная мощность по железу составила около 1,20 гFe/л материала, по марганцу - 0,2 гМn/л. При снижении качества очищаемой воды ниже предельно-допустимой концентрации по марганцу (0,1 мг/л) проводилась обратная водяная промывка и регенерация загрузки. Обратная промывка осуществлялась пропуском обратного потока промывной воды снизу вверх через загрузку с интенсивностью 15 л/(с·м2). Регенерация заключалась в обработке материала марганцевокислым калием путем фильтрования раствора КМnО4 с концентрацией 0,05% сверху вниз через его загрузку. Потребное весовое количество КМnO4 для регенерации - 2 г/л материала загрузки. Время регенерации - 0,5 часа. После обратной промывки в течение 10 минут и последующей регенерации загрузки исходные свойства модифицированного материала сохранились. В ходе испытаний были проведены 35 фильтроциклов различной продолжительности, загрузка находилась в работе в течение 90 дней. Никаких признаков дезактивации материала (снижения эффективности) при условии проведения периодических промывок и регенераций в отношении удаления железа и марганца из очищаемой воды не наблюдалось. Высокая технологическая эффективность, повышение износоустойчивости и срока службы каталитически активного фильтрующего материала, изготовленного по заявляемому способу, позволили снизить затраты на дорогостоящие реагенты и стоимость эксплуатации.
Таким образом, достигнуто решение технической задачи изобретения - разработан способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала, обеспечивающего технологическую эффективность очистки железо-марганецсодержащих природных и сточных вод, прочное сцепление оксидных соединений марганца с поверхностью зерен, износоустойчивость оксидной пленки при обратных промывках, невысокую стоимость изготовления материала и эксплуатации фильтрующей загрузки.
Claims (1)
- Способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала, включающий дробление и сортировку горелой породы с получением фракции 0,5-2,0 мм, пропитку породы вначале раствором марганцово-кислого калия, а затем раствором, приводящим к образованию на поверхности горелой породы оксидов марганца, отличающийся тем, что в качестве раствора, приводящего к образованию на поверхности горелой породы оксидов марганца, используют раствор железного купороса, при этом после пропитки раствором марганцово-кислого калия осуществляют сушку при 150-200°С и охлаждают материал до комнатной температуры, и после пропитки раствором железного купороса осуществляют сушку при 150-200°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007145999/15A RU2363536C1 (ru) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007145999/15A RU2363536C1 (ru) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2363536C1 true RU2363536C1 (ru) | 2009-08-10 |
Family
ID=41049488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007145999/15A RU2363536C1 (ru) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2363536C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484021C1 (ru) * | 2011-12-05 | 2013-06-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Устройство для фильтрации вод различного генезиса и способ подготовки сорбирующего материала |
RU2483798C1 (ru) * | 2011-11-03 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ получения сорбента для очистки воды |
RU2528253C1 (ru) * | 2013-02-13 | 2014-09-10 | Ольга Алексеевна Полозова | Способ получения гранулированной фильтрующей загрузки производственно-технологических фильтров для очистки скважинной воды |
RU2574754C1 (ru) * | 2014-12-02 | 2016-02-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Фильтрующий материал для очистки питьевой воды |
CN115178233A (zh) * | 2022-05-28 | 2022-10-14 | 天津正达科技有限责任公司 | 一种以大宗固废为原料的除氨氮硬质材料及其制备方法 |
-
2007
- 2007-12-10 RU RU2007145999/15A patent/RU2363536C1/ru active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483798C1 (ru) * | 2011-11-03 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ получения сорбента для очистки воды |
RU2484021C1 (ru) * | 2011-12-05 | 2013-06-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Устройство для фильтрации вод различного генезиса и способ подготовки сорбирующего материала |
EA020502B1 (ru) * | 2011-12-05 | 2014-11-28 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Устройство для фильтрации вод различного генезиса и способ подготовки сорбирующего материала |
RU2528253C1 (ru) * | 2013-02-13 | 2014-09-10 | Ольга Алексеевна Полозова | Способ получения гранулированной фильтрующей загрузки производственно-технологических фильтров для очистки скважинной воды |
RU2574754C1 (ru) * | 2014-12-02 | 2016-02-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Фильтрующий материал для очистки питьевой воды |
CN115178233A (zh) * | 2022-05-28 | 2022-10-14 | 天津正达科技有限责任公司 | 一种以大宗固废为原料的除氨氮硬质材料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4538314B2 (ja) | 鉄、マンガンおよびヒ素を含有する水処理の方法 | |
CN106215932B (zh) | 一种新型臭氧催化剂及其制备方法 | |
Ma et al. | Treatment of stabilized landfill leachate by Fenton-like process using Fe3O4 particles decorated Zr-pillared bentonite | |
Nasuha et al. | Dark-Fenton oxidative degradation of methylene blue and acid blue 29 dyes using sulfuric acid-activated slag of the steel-making process | |
KR20020043946A (ko) | 산화 촉매 및 그 제조방법, 그 산화 촉매를 재활용하는방법 및 그 산화 촉매를 이용한 폐수 처리 방법 | |
RU2363536C1 (ru) | Способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего материала | |
CN102502944A (zh) | 一种赤泥基多相催化臭氧氧化除污染技术 | |
Hashemian | MnFe2O4/bentonite nano composite as a novel magnetic material for adsorption of acid red 138 | |
Krstić | Some effective methods for treatment of wastewater from Cu production | |
JP3950923B2 (ja) | 水浄化方法及びそのシステム | |
CN100593431C (zh) | 羟基氧化铁改性滤料的制备方法及应用 | |
US5395534A (en) | Water filtration medium and method of use | |
US20070213211A1 (en) | Process for producing inorganic particles for selectively removing contaminants from fluids | |
RU2275335C2 (ru) | Фильтрующий материал для очистки воды от марганца и железа, способ его получения и способ очистки воды от марганца и железа | |
CN1247466C (zh) | 一种利用磁性吸附剂处理水的工艺 | |
RU2297983C1 (ru) | Способ очистки природных и сточных вод фильтрованием | |
CN102276084B (zh) | 一种工业废水脱色处理工艺 | |
Skolubovich et al. | Clear of underground water from ferric and manganese modified filtering material active pink sand | |
RU2361822C2 (ru) | Способ очистки воды от сероводорода и сульфидов | |
PL196121B1 (pl) | Sposób odżelaziania żelazistych wód mineralnych bogatych w dwutlenek węgla | |
CN114349149A (zh) | 利用高炉渣降解亚甲基蓝染料废水的方法 | |
CN113680383A (zh) | 一种空气中醛类和苯系物净化复合材料及其制备方法和应用 | |
CN112495339A (zh) | 一种改性沸石吸附锰离子的方法 | |
CN114534741B (zh) | 凹凸棒石/二氧化锰/四氧化三铁纳米复合材料及其制备方法和应用 | |
RU128832U1 (ru) | Фильтр для каталитической очистки природных и сточных вод от органических загрязнений |