RU2418743C2 - Способ улучшения поглощения вермикулитом ионов аммония, поглощающий материал, его применение и способы удаления аммония из окружающей среды - Google Patents
Способ улучшения поглощения вермикулитом ионов аммония, поглощающий материал, его применение и способы удаления аммония из окружающей среды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2418743C2 RU2418743C2 RU2008103832/05A RU2008103832A RU2418743C2 RU 2418743 C2 RU2418743 C2 RU 2418743C2 RU 2008103832/05 A RU2008103832/05 A RU 2008103832/05A RU 2008103832 A RU2008103832 A RU 2008103832A RU 2418743 C2 RU2418743 C2 RU 2418743C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vermiculite
- ammonium
- temperature
- heating
- absorbent material
- Prior art date
Links
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 title claims abstract description 171
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 title claims abstract description 163
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 163
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 54
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 title claims description 37
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 39
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 46
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 21
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 20
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 claims description 19
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 19
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 10
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 8
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 6
- 238000005906 dihydroxylation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 abstract 1
- 239000003516 soil conditioner Substances 0.000 abstract 1
- 239000002881 soil fertilizer Substances 0.000 abstract 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 12
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 12
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 12
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 6
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 4
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000005747 Carum carvi Nutrition 0.000 description 1
- 240000000467 Carum carvi Species 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N beta-cyclodextrin Chemical compound OC[C@H]([C@H]([C@@H]([C@H]1O)O)O[C@H]2O[C@@H]([C@@H](O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O3)[C@H](O)[C@H]2O)CO)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]3O[C@@H]1CO WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229910052634 enstatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- BBCCCLINBSELLX-UHFFFAOYSA-N magnesium;dihydroxy(oxo)silane Chemical compound [Mg+2].O[Si](O)=O BBCCCLINBSELLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
- C05D9/00—Other inorganic fertilisers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/36—Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
- C01B33/38—Layered base-exchange silicates, e.g. clays, micas or alkali metal silicates of kenyaite or magadiite type
- C01B33/42—Micas ; Interstratified clay-mica products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S210/00—Liquid purification or separation
- Y10S210/902—Materials removed
- Y10S210/903—Nitrogenous
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S71/00—Chemistry: fertilizers
- Y10S71/903—Soil conditioner
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к адсорбентам на основе вермикулита. Необработанный вермикулит нагревают при температуре, при которой происходит третья стадия дегидратации вермикулита, при этом нагревание осуществляют до температуры, при которой межплоскостное расстояние вермикулита Cd002 составляет 9,9-12 Å. Предложено применение полученного вермикулита в качестве поглощающего материала, а также в качестве удобрения/кондиционера для почвы. Изобретение позволяет повысить сорбционную способность вермикулита по отношению к аммонию. 6 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу улучшения поглощения вермикулитом ионов аммония, новому поглощающему материалу, его применению и способу удаления ионов аммония из окружающей среды, описанным в преамбулах независимых пунктов формулы изобретения, представленной ниже.
Уровень техники
Вермикулит представляет собой пластинчатый алюмосиликат из группы гидрослюды, принадлежащей к моноклинной кристаллической системе. В природе вермикулит образуется под влиянием атмосферных воздействий или гидротермального процесса за счет слюды. Упрощенная общая химическая формула вермикулита может быть выражена как (М+,М2+)0,45-0,75 AM(Y2+,Y3+)5-6 O [(Al, Si)8 O20]T(OH)4 T8×H2OA, в которой структурные сайты обозначены буквами А, О и Т. А означает промежуточный слой, О - удвоенный октаэдрический координированный сайт, а Т - структурообразующий тетраэдрический координированный сайт. Более того, в общей формуле М+ означает в основном катион К+, Na+ или NH4 +, а М2+ означает катион, обычно Mg2+. Иногда в сайте А могут присутствовать небольшие количества катионов Са2+ и Ва2+. Mg2+ и Fe2+ занимают Y2+-позиции, Fe3+ и Al3+ занимают Y3+-позиции.
В структуре вермикулита сайты О и Т следуют один за другим в соотношении 1:2, образуя слоистую структуру с промежуточным слоем между каждыми двумя одинарными Т-О-Т-последовательностями. Схематическое изображение слоистой структуры вермикулита представлено на фиг.1.
Во всех структурных единицах вермикулита обычно происходят изоморфные замещения. Размер промежуточного слоя в направлении С, обычно измеряемый в виде основного пространственного расстояния Cd002, варьируется в зависимости от размещения катиона в промежуточном слое. В зависимости от межплоскостного расстояния различные катионы предпочтительно занимают промежуточный слой структуры вермикулита. Ионы магния, обычно занимающие большую часть сайтов промежуточного слоя, могут быть замещены, например, ионами калия, натрия, рубидия, кальция, бария или аммония. Кристаллическая структура также может иметь вакансии. В промежуточном слое могут происходить реакции гидратации-дегидратации.
В промежуточном сайте структуры вермикулита могут также находиться водные слои. Псевдогексагональные кольца в удвоенном тетраэдрическим сайте координированы ОН-группами. Во время нагревания до температуры приблизительно 1100°С вермикулит дегидратируется и расслаивается. Во время нагревания необработанный вермикулит проходит через пять дискретных структурных трансформаций, вызываемых ступенчатой дегидратацией вермикулита. Каждая стадия дегидратации соответствует сокращению размеров решетки кристалла вермикулита, например, измеряемых в виде Cd002. Первые три стадии дегидратации являются обратимыми, при этом вторая и третья стадии дегидратации происходят при температурных интервалах, составляющих 190-280°С и 300-440°С соответственно. Последние две стадии дегидратации/дегидроксилирования являются необратимыми, приводя к последующему разложению вермикулита до талька и, далее, до энстатита Mg2Si2O6. Во время первых трех стадий из решетки выделяется H2O, однако во время последних двух стадий из решетки выделяется ОН. Обратимо дегидратированный вермикулит может быть гидратирован опять в водный раствор, при этом сжатая решетка вновь расширяется до исходного состояния.
Известно, что вермикулит обладает способностью включать в свою структуру аммоний. Однако коммерчески доступные расширенные вермикулиты и содержащие вермикулит продукты поглощают аммоний недостаточно активно для того, чтобы они могли быть использованы для коммерческого удаления ионов аммония из среды.
В природе ионы аммония выполняют функцию питательного вещества. Поэтому удаление избытка ионов аммония, например, из сточной воды, до ее возвращения в окружающую среду, для того чтобы избежать эвтрофикации, является важным. Целесообразной является разработка поглощающего материала, способного быстро поглощать относительно большие количества ионов аммония. Также целесообразной является разработка поглощающего материала, который может быть использован и после поглощения аммония, вместо выбрасывания его в виде отходов.
Задачи и сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является сведение к минимуму или даже полное устранение вышеупомянутых проблем.
Таким образом, задачей изобретения является разработка способа улучшения способности вермикулита абсорбировать ионы аммония.
Другой задачей настоящего изобретения является разработка поглощающего материала, эффективно связывающего ионы аммония, нейтрализуя их в кристаллической структуре.
Для достижения вышеупомянутых задач настоящее изобретение отличается тем, что описано в отличительной части независимых пунктов формулы изобретения, представленной ниже.
Типичный способ улучшения поглощения вермикулитом аммония согласно данному изобретению включает нагревание необработанного вермикулита до температуры, при которой происходит третья стадия дегидратации вермикулита, при этом используемая температура ниже температуры, при которой происходит четвертая стадия дегидратации/дегидроксилирования вермикулита.
Согласно данному изобретению вермикулит, полученный в соответствии с настоящим изобретением, обычно используют в качестве поглотителя аммония.
Согласно данному изобретению типичный поглощающий материал включает вермикулитный материал и добавки, при этом вермикулитный материал включает по меньшей мере 50% вермикулита, обработанного на третьей стадии дегидратации, но не на четвертой стадии дегидратации/дегидроксилирования.
Типичный способ удаления аммония из окружающей среды согласно данному изобретению включает смешивание поглощающего материала в соответствии с настоящим изобретением с окружающей средой, такой как почва, газ, сточные воды, а затем предоставление возможности поглощающему материалу взаимодействовать с такой средой с целью удаления ионов аммония до желаемого уровня.
Подробное описание изобретения
К удивлению было обнаружено, что при нагревании вермикулита до температуры, при которой происходит третья стадия дегидратации вермикулита, кристаллическая структура вермикулита становится оптимальной для поглощения ионов аммония. Точная температура третьей стадии дегидратации может быть определена, например, при помощи термогравиметрического анализа, TG, хорошо известного специалисту в данной области техники. Интервал температур, при котором происходит третья структурная трансформация, может быть различным для различных видов вермикулита. Согласно данному изобретению температура нагревания ниже температуры, при которой происходит четвертая стадия дегидратации вермикулита, таким образом позволяя избежать образования неэффективного вермикулитного материала.
Частицы вермикулита, получаемые согласно настоящему изобретению, обладают явно повышенной способностью поглощать ионы аммония из окружающей среды, например из сточной воды, по сравнению с полученными известными способами расслоенными вермикулитами. Предположительно, без связывания теорией, при нагревании вермикулита до температуры, при которой происходит третья стадия дегидратации, межплоскостное расстояние вермикулита, т.е. основное пространственное расстояние, Cd002, снижается до величины, составляющей 9,9-10,5 Å. Когда такому вермикулиту затем дают регидратироваться в богатой аммонием среде, кристаллическая решетка минерала вновь расширяется до первоначального насыщенного водой состояния. Во время процесса регидратации ширина промежуточного слоя увеличивается, приближаясь к 14,4 Å, т.е. приблизительно к ширине промежуточного слоя исходного гидратированного вермикулита. Структура обычно стабилизируется в интервале Cd002, составляющем 11,4-11,8 Å. Во время такого расширения ширина промежуточного слоя проходит через промежуточную величину Cd002 = 11,24 Å. Данная величина является теоретически оптимальной для поглощения молекул аммония с позиций прямого катионного обмена в промежуточном слое структуры решетки вермикулита. Следовательно, как число молекул аммония, поглощенных кристаллической решеткой вермикулита, так и скорость поглощения аммония относительно частиц вермикулита, нагреваемых согласно настоящему изобретению, повышается. Таким образом, ионы аммония эффективно и обратимо связываются в кристаллической структуре вермикулита, полученного согласно настоящему изобретению.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения нагревание осуществляют до температуры, при которой межплоскостное расстояние вермикулита Cd002 составляет 9,9-12 Å, предпочтительно 10-11,5 Å, более предпочтительно 10-11,2 Å. Межплоскостное расстояние вермикулита может быть определено при помощи дифракции рентгеновских лучей, известной специалисту в данной области техники.
Вермикулит, используемый согласно настоящему изобретению, может иметь естественное происхождение или может быть получен синтетическим способом. В качестве исходного материала может быть использован концентрат необработанного натурального вермикулита. Согласно одному из предпочтительных вариантов вермикулиты, используемые в данном изобретении, представляют собой вермикулиты, содержащие намного больше катионов магния, чем других катионов, либо содержащие почти одни катионы магния в промежуточном слое, при этом оставшиеся вакансии в нем свободны. Могут быть также использованы богатые магнием вермикулиты с небольшим количеством замещений катионами калия в промежуточном слое. При анализе содержание калия обычно составляет 0,1-2,7 мас.%. Способность вермикулита поглощать аммоний снижается в том случае, когда содержание калия в промежуточном слое становится, как показывает анализ, значительным, обычно 4-5 мас.% или выше.
Согласно другому варианту настоящего изобретения нагревание осуществляют в температурном интервале, составляющем 300-460°С, как правило, 350-460°С, иногда 380-450°С, обычно 400-460°С, более обычно 420-460°С, предпочтительно 420-440°С. В некоторых вариантах нагревание осуществляют при температурном интервале, составляющем 405-455°С, обычно 410-445°С, даже 415-440°С.
Согласно одному из вариантов данного изобретения загрязняющие примеси удаляют из необработанного концентрата вермикулита до нагревания. Загрязняющие примеси, имеющие магнитный характер, например оксиды железа, могут быть удалены при помощи способа, основанного на магнитной восприимчивости.
Отсутствует необходимость измельчения, например, путем дробления необработанных частиц вермикулита до термической обработки. Частицы любого выпускаемого для коммерческих целей размера могут быть обработаны согласно настоящему изобретению. Размер частиц обрабатываемого вермикулита может варьироваться от 10 мкм до 5 см. Согласно другому варианту осуществления данного изобретения необработанный вермикулит измельчают до размера частиц или зерен, составляющего 200 мкм - 4 мм до нагревания, предпочтительно до размера зерен, составляющего 1-4 мм до нагревания.
Согласно настоящему изобретению для получения оптимальных параметров кристаллов в вермикулитном материале химической обработки не требуется. Таким образом, поглощающий материал согласно настоящему изобретению может быть получен всего лишь путем использования описанной термической обработки без каких-либо стадий химического процесса.
Согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения такой поглощающий материал включает вермикулитный материал и добавки. В качестве добавки может быть использован песок или коммерческий расслоенный вермикулит либо другой подходящий нереакционноспособный материал. Поглощающий материал включает по меньшей мере 20 мас.%, обычно по меньшей мере 40 мас.%, более обычно по меньшей мере 50 мас.%, иногда даже более 70 мас.% вермикулитного материала, обработанного на третьей стадии дегидратации, но не четвертой стадии дегидратации.
Небольшой размер зерен обеспечивает наличие большой площади поверхности для быстрых реакций во время нагревания, а также для быстрых реакций во время поглощения аммония. Большая поверхность площади также обеспечивает наличие большей площади, доступной для реакций. Однако предпочтительно, чтобы размер зерен был достаточно большим, для предотвращения аморфикации и агломерации. Согласно одному из вариантов окружающую среду, с которой смешивают поглощающий материал, нагревают во время удаления ионов аммония. Окружающая среда может быть нагрета, например, до 50°С.
Согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения реакции поглощения аммония отводят для завершения 2-48 часов. Поскольку вермикулит согласно данному изобретению имеет оптимальную структуру решетки для поглощения ионов аммония, реакция поглощения протекает очень быстро. Эффективность такой реакции может быть повышена путем перемешивания. Скорость реакции поглощения зависит от среды, в которой ее осуществляют, а также от концентрации ионов аммония в среде. Предполагается, что реакция поглощения может быть почти полностью завершена в течение 1 или 2 часов после добавления вермикулита.
Удаление аммония предпочтительно осуществляют при рН 2-9, обычно при рН 4-7,5, наиболее обычно при рН 6-7,5.
Поглощающий материал согласно данному изобретению может быть использован для поглощения и удаления ионов аммония в различных средах. Он может быть использован для удаления ионов NH4 + из промышленных, сельскохозяйственных или бытовых сточных вод либо из других NH4 +-содержащих сред, таких как газы. Он может быть также использован для аммониевого ионного обмена или для поглощения в промышленных и научных целях.
Поглощающий материал, получаемый согласно настоящему изобретению, также может быть использован для очистки отработанных газов и газов на промышленных установках, таких как установки по сжиганию мусора и т.д., путем абсорбции ионов NH4 + из газов.
Поглощающий материал также может быть использован в качестве защитного материала в потенциально опасных видах промышленности, таких как заводы по производству аммиака и хлорида аммония. Он также может быть использован в цистернах для перевозки аммиака в виде контейнеров с двойной герметизацией, наружные стороны которых заполнены поглощающим материалом. В случае опасных утечек аммиака поглощающий материал может быть использован в качестве быстрого и эффективного поглотителя, имеющегося в большом количестве.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения поглощающий материал согласно данному изобретению может быть использован также для поглощения образующегося из мочевины NH4 + путем использования его в качестве компонента песка для кошек или в качестве поглощающего материала в мобильных туалетах или т.п.
Согласно одному из интересных вариантов поглощающий материал может быть использован для удаления ионов NH4 + из фильтрационных вод полей и лесов с внесенными в них удобрениями, часто перенасыщенными аммонием. Таким образом, поглощающий материал может быть использован в качестве кондиционера для почвы, стабилизирующего количество свободного NH4 + на полях и/или в лесах, удобренных аммонием.
Поглощающий материал согласно настоящему изобретению также может быть использован в качестве нейтрализующего аммоний вещества в фильтровальных установках, для очистки загрязненной аммонием воды или подземной воды, равно как и в высокотехнологичном химическом производстве, для осуществления ионного обмена аммония. Кроме того, насыщенный аммонием поглощающий материал может быть использован в качестве удобрения для почв, а также для их кондиционирования.
Вермикулит, полученный согласно настоящему изобретению, предпочтительно хранят в герметичном, водонепроницаемом контейнере, для того чтобы свести к минимуму регидратацию обработанного вермикулита.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения вермикулитный материал, обработанный согласно данному изобретению, может быть также использован для удобрения полей, тепличных плантаций, питомников, рассадочных грядок, лесов или т.п. Как упомянуто выше, подвергнутый термической обработке вермикулит согласно настоящему изобретению очень эффективно поглощает ионы аммония. Однако такие ионы не связываются необратимо со структурой вермикулита, а медленно высвобождаются из нее, например, при подходящих условиях температуры и влажности благодаря влиянию на вермикулит атмосферных воздействий, его микробиологической активности, ионному обмену и т.д. Вермикулитный материал, полученный согласно настоящему изобретению, может быть смешан с добавкой, такой как аммоний, и такой материал с добавкой может быть использован в качестве азотного удобрения для различных растений или в качестве кондиционера для почвы. Вермикулит с добавкой смешивают, например, с основой для выращивания или рассевают в лесу. В нормальных условиях влажности почвы аммоний медленно высвобождается из структуры вермикулита и становится доступным для биологических процессов в растениях.
В соответствии с одним из вариантов поглощающий материал согласно данному изобретению может быть использован для очистки богатых аммонием потоков или отработанных газов. После выполнения своей поглощающей функции богатый аммонием поглощающий материал может быть удален из процесса очистки и вновь использован в качестве азотного удобрения. Это снижает количество отходов, образующихся в процессах удаления аммония, и позволяет целесообразно использовать удаленный аммоний.
Обычно размер частиц вермикулитного материала, к которому добавляют аммоний с целью удобрения, составляет 0,5-10 мм, обычно 0,75-5 мм, предпочтительно 1-3 мм. Обычно содержание аммония в вермикулите, к которому он добавлен, составляет приблизительно от 1 до 3 мас.%.
ПРИМЕРЫ
ПРИМЕР 1
Предварительная обработка образцов
Вермикулиты, используемые в данном эксперименте, представляют собой промышленные концентраты вермикулитной руды, коммерчески доступные в больших количествах. Такие концентраты могут содержать различные количества загрязняющих примесей.
Подготовку образцов начинают с удаления загрязняющих примесей из рудного концентрата путем ручной породоотборки. Затем рудный концентрат измельчают при помощи ножевой дробилки при комнатной температуре. Измельчение осуществляют сухим способом. Измельченные образцы просеивают, получая образцы с размером зерен, составляющим 75-125 мкм, используемые во всех экспериментах.
При необходимости загрязняющие примеси дополнительно отделяют от измельченных образцов при помощи изодинамического сепаратора Франца, разделение в котором основано на магнитной восприимчивости.
Термическая обработка образцов
Образцы, включающие измельченные и просеянные зерна вермикулита, нагревают в камерной печи Линдберга до температур, составляющих до 1100°С, или в муфельной печи Heraeus до температур, составляющих до 1500°С. После термической обработки образцы охлаждают в эксикаторе, содержащем силикагель.
Подготовка образца
1 или 2 грамма образца вермикулита помещают в 100- или 200-мл бутылку и добавляют раствор, содержащий 10000 млн д. NH4 +. Бутылки герметично закрывают и выдерживают в течение 24 или 48 часов при температуре, составляющей 20°С. После этого избыток аммония удаляют с поверхностей зерен, дважды промывая образец вермикулита 100 мл деионизированной воды. Затем образец сушат в печи при температуре, составляющей 40°С, в течение 24 часов. Подготовленные образцы хранят в пластиковых, воздухонепроницаемых ампулах.
Анализ образцов
Образцы анализируют методом анализа с использованием индуцированной частицами гамма-лучевой эмиссии (PIGE). образцы облучают 4,2 MeV протонным лучом в атмосфере Не, при этом переходы в ядре атома вызывают γ-радиацию. Излучаемую радиацию измеряют при помощи детектора HPGe, а полученный спектр анализируют с использованием программы SAMPO 90 для анализа гамма-спектра. Для определения концентрации азота используют γ-радиацию при 2313 keV с реакцией перехода 14N(p,p'γ)14N.
Влияние температуры нагревания
на способность вермикулита поглощать аммоний
Образцы Mg-вермикулита, обозначенного как KDR, обрабатывают при различных температурах и сравнивают их способность поглощать ионы аммония. Результаты представлены в таблице 1.
Может быть сделан вывод о том, что поглощение ионов аммония вермикулитами, полученными согласно настоящему изобретению, безусловно повышается по сравнению с необработанным вермикулитом, не подвергнутым термической обработке. Поглощение аммония повышается почти в четыре раза по сравнению с поглощением традиционно подвергнутого термической обработке вермикулита. Количество аммония приведено в мас.% от общего содержания азота в вермикулитном материале.
Таблица 1 | |
Способность вермикулита, обработанного при различных температурах, поглощать аммоний | |
Температура/°С | %-N |
20 | 0,59 |
120 | 0,697 |
220 | 0,702 |
440 | 0,836 |
660 | 0,715 |
770 | 0,124 |
940 | 0,223 |
1150 | 0,118 |
В другом эксперименте различные виды необработанных и подвергнутых традиционной термической обработке вермикулитов сравнивают с вермикулитным материалом, подвергнутым термической обработке при различных температурах. Образцы номера 1-3 включают необработанный, сырой вермикулитный материал. Образцы вермикулита номера 4-7 подвергают термической обработке при различных температурах в течение 4 часов. Такие образцы включают коммерчески доступный расслоенный вермикулитный материал. рН образцов составляет около 7,1. Образцы вермикулитов VMP/KDR, Vermipu, Grace VXC и Palabora, использованные в экспериментах, имеют различные химические и структурные свойства. Результаты представлены в таблице 2.
Может быть сделан вывод о том, что термическая обработка при 410°С улучшает способность образцов вермикулита к поглощению аммония по сравнению с различными видами необработанных или коммерчески доступных вермикулитов или образцов, обработанных при других температурах. Количество аммония приведено в мас.% от общего содержания азота в вермикулитном материале.
Таблица 2 | |||
Влияние температуры нагревания
на способность вермикулита поглощать аммоний |
|||
# образца | Обработка, Т/°С | %-N | Вермикулитный материал |
1 | 20 | 0,3 | Необработанный вермикулит Grace VXC |
2 | 20 | 1,1 | Необработанный вермикулит VMP/KDR |
3 | 20 | 0,6 | Необработанный вермикулит Palabora |
4 | 120 | 1,2 | Вермикулит KDR |
5 | 250 | 1,3 | Вермикулит VMP/KDR |
6 | 410 | 2,0-3,0 | Вермикулит VMP/KDR |
7 | 650 | 1,7 | Вермикулит VMP/KDR |
8 | ~1000 | 1,6 | Расслоенный (в течение короткого времени) коммерческий Vermipu |
9 | ~1000 | 1,1-1,3 | Расслоенный коммерческий вермикулит Palabora |
10 | ~1000 | 0,3 | Расслоенный коммерческий вермикулит Grace VCX |
Влияние продолжительности нагревания
на способность вермикулита поглощать аммоний
Образцы вермикулита нагревают при температуре, составляющей 420°С, и выдерживают при данной температуре в течение различных периодов времени для того, чтобы определить влияние продолжительности нагревания на способность вермикулита поглощать аммоний. Результаты представлены в таблице 3. Количество аммония приведено в мас.% от общего содержания азота в вермикулитном материале.
Таблица 3 | ||
Влияние продолжительности нагревания
на способность вермикулита поглощать аммоний |
||
Т/мин | Потеря воды, мас.% | %-N |
0 | 0 | 1,4 |
2 | 10 | 1,4 |
10 | 15 | 1,8 |
60 | 15 | 1,9 |
240 | 15 | 2,3 |
1440 | 15 | 2,6 |
Влияние рН на способность вермикулита поглощать аммоний
Была установлена способность необработанного и не подвергнутого термической обработке образца вермикулита поглощать ионы аммония при различных значениях рН. Результаты представлены в таблице 5.
Может быть сделан вывод о том, что рН не оказывает существенного влияния на способность необработанного вермикулитного материала поглощать ионы аммония, поскольку полученные результаты были относительно постоянными в рамках исследуемого диапазона рН. Что же касается подвергнутого термической обработке вермикулита, напротив, может быть сделан вывод о том, что рН оказывает влияние на способность вермикулита поглощать ионы аммония. Скорее всего, оптимальная величина рН составляет около рН 7.
Таблица 5 | |||
Влияние рН на способность вермикулита поглощать аммоний при 50°С |
|||
Отсутствие термической обработки | Термическая обработка при 440°С | ||
рН | %-N | рН | %-N |
2,4 | 1,4 | 2,4 | 2,3 |
5,0 | 1,3 | 5,0 | 2,4 |
7,2 | 0,9 | 7,2 | 2,9 |
8,5 | 1,1 | 8,5 | 1,7 |
9,5 | 1,2 | 9,5 | 1,1 |
11,5 | 0,7 | 11,5 | 0,6 |
Влияние температуры воды и размера зерен
на способность вермикулита поглощать аммоний
Целью данного эксперимента является определение влияния температуры воды и размера зерен на способность подвергнутых термической обработке вермикулитов поглощать аммоний.
Для эксперимента используют Mg-вермикулиты, обозначенные как образцы CU и VMP/KDR. Было исследовано три различных диапазона размера зерен: <75 мкм, 75-125 мкм и 2-4 мм. Вермикулитные материалы подвергают термической обработке при температуре, составляющей 410°С.
Прежде всего, поглощение вермикулитами ионов аммония исследуют при температуре, составляющей 50°С и обеспечиваемой тепловой баней.
Сравнительные данные были получены в результате экспериментов, проводимых при температуре 20°С с использованием вермикулита, имеющего размер зерен 75-125 мкм. В таблице сравнительные примеры обозначены как сравнительный пример 1 и сравнительный пример 2.
Таблица 6 | |||
Влияние нагревания и размера зерен на способность вермикулита поглощать аммоний при 50°С |
|||
Размер зерен | |||
Вермикулитный материал | <75 мкм | 75-125 мкм | 2-4 мм |
Образец CU | 1,6%-N | 1,8%-N | 1,9%-N |
Образец KDR | 2,7%-N | 2,7%-N | 3,0%-N |
Образец CU (сравнительный пример 1) | ~1,5%-N | ||
Образец KDR (сравнительный пример 2) | 2,0-2,5%-N |
Может быть сделан вывод о том, что повышение температуры несколько улучшает поглощающую способность обработанного вермикулита. Размер зерен не играет существенной роли в данном эксперименте, поскольку абсорбция происходит в течение 24 часов при используемом размере зерен.
ПРИМЕР 2
Поглощающий материал, полученный согласно настоящему изобретению, сравнивают с подвергнутым традиционной термической обработке вермикулитом для того, чтобы определить его способность удалять ионы аммония из сточной воды. Готовят четыре образца, обозначенные как А1, А2, С1 и С2, включающие поглощающий материал согласно данному изобретению, а также четыре сравнительных образца В1, В2, D1 и D2, включающие традиционно полученный расширенный вермикулит. Также готовят два слепых образца О1 и О2.
Вначале среднее содержание ионов аммония в используемой сточной воде составляло 1646 мг/л.
200 г поглощающего материала, имеющего размер частиц, составляющий 250-500 мкм, помещают в колбу и к нему добавляют 2100 мл сточной воды. Температуру поддерживают на уровне 50°С. Образцы хранят при перемешивании со скоростью 200 об./мин.
Сравнительные образцы получают подобным способом.
Образцы А1, А2, В1 и В2 хранят в закрытых колбах, а образцы С1, С2, D1 и D2 - в открытых колбах.
Результаты представлены на фиг.2. Может быть сделан вывод о том, что поглощение поглощающим материалом согласно настоящему изобретению ионов аммония из сточной воды явно более эффективно, чем поглощение ионов аммония известным вермикулитным материалом. В течение двух часов наблюдалось снижение содержания ионов аммония с 1600 мг/л до 850 мг/л коммерческим вермикулитом и до 600 мг/мл вермикулитом, полученным согласно данному изобретению.
ПРИМЕР 3
Эксперименты в теплице
Эксперименты в теплице были проведены с целью определения эффективности смешанного с аммонием вермикулита, подвергнутого термической обработке согласно настоящему изобретению, в качестве азотного удобрения.
Были использованы семена из следующих источников: ель - из Högseröd FP31 Assi Domän АВ и сосна - из Hortlax pl 401 S94/0385 SCA.
Для экспериментов был использован вермикулит KDR, подвергнутый термической обработке при температуре 440°С и имеющий размер зерен 1-2 мм. До экспериментов в теплице часть вермикулитного материала была использована для обработки сточной воды с установки для получения биогаза, при этом к ней были добавлены, т.е. абсорбированы ее структурой, ионы аммония. Было установлено, что содержание влаги при температуре +105°С составляет 12 и 5 мас.% соответственно в вермикулите с добавлением и без добавления аммония.
Были использованы следующие субстратные смеси:
С50 = 50/50 об.% песка/вермикулита без добавок
D50 = 50/50 об.% песка/вермикулита с добавлением аммония
С100 = 100% вермикулита без добавок
D100 = 100% вермикулита с добавлением аммония
Размер зерен использованного песка составляет 0,9 мм ± 0,1 мм.
Были использованы ящики для выращивания модели Panth со 121 контейнером. Площадь четырех ящиков составляет 1 м2.
К субстратным смесям без добавок добавляют воду в количестве 300 мл/л, а к субстратным смесям с добавками - в количестве 230 мл/л. После добавления воды к субстратным смесям без добавок в течение нескольких минут наблюдается повышение температуры от 20 до 65°С. Субстратной смесью заполняют 30 контейнеров, по 55-60 мл в контейнере для обработки.
В каждый контейнер засевают по 2 зерна. Контейнеры регулярно поливают. Для того чтобы сохранить высокую влажность воздуха, ящики для выращивания покрывают пластиком, который заменяют тканью после того, как через неделю начинается появление проростков, которую удаляют еще через неделю. Температура выращивания составляет около 20°С, а продолжительность дня >18 часов. Ящики для выращивания поливают через регулярные промежутки времени. В контейнерах с 2 живыми проростками один из проростков удаляют через 5 недель в ящиках с сосной и через 7 недель в ящиках с елью. Через 19 недель по 10 проростков каждого вида произвольно отбирают, срезают над поверхностью субстрата и фотографируют по отдельности. После сушки при 70°С в течение 24 часов определяют массу сухого вещества.
Через 5 недель половину ящиков раз в неделю поливают питательным раствором, включающим фосфор, калий, магний и бор в следующих количествах:
Фосфор: | 0,2-0,49 г/м2/неделя |
Калий: | 1,04-2,5 г/м2/неделя |
Бор: | 0,004-0,008 г/м2/неделя |
Магний: | 0,10 г/м2/неделя |
В течение периода роста используемое количество фосфора, калия и бора повышают, а количество магния остается постоянным.
Через 5 месяцев роста иголки проростков сосен и елей, растущих в субстратных смесях, включающих вермикулит с добавками, т.е. D50 и D100, имели содержание азота более 3% без полива вышеописанным питательным раствором.
Иголки проростков сосен и елей, которые росли в субстратных смесях, включающих вермикулит с добавками, т.е. D50 и D100, и которые поливались питательным раствором, имели содержание азота более 2%.
Что касается других субстратных смесей, включающих вермикулит без добавок, содержание азота в иголках проростков составляло от 0,8 до 1,4% независимо от полива питательным раствором.
Вес проростка сосны через 5 месяцев выращивания в субстратной смеси, включающей чистый вермикулит с добавками, т.е. D100, составлял 131 мг, а ели - 78 мг. Вес проростка сосны, выращенного в субстратной смеси, включающей вермикулит с добавками и песчаную смесь, т.е. D50, составлял 118 мг, а ели - 60 мг. Оба результата были получены без полива питательным раствором.
Вес проростков сосны в субстратной смеси, включающей чистый вермикулит с добавками, т.е. D100, составлял 350 мг, и 763 мг в субстратной смеси, включающей как вермикулит с добавками, так и песок, т.е. D50. В обоих случаях проростки выращивали при поливе питательным раствором.
Вес проростков ели составлял около 280 мг, одинаковый при выращивании как в субстратной смеси D50, так и D100.
Вес проростка сосны, выращенного в субстратной смеси, включающей чистый вермикулит без добавок, т.е. С100, составлял 61 мг, а ели - 35 мг. Вес проростка сосны, выращенного в субстратной смеси, включающей вермикулит без добавок и песчаную смесь, т.е. С50, составлял 75 мг, а ели - 39 мг. Оба результата были получены без полива питательным раствором.
Соответствующий вес проростков сосны, поливаемых питательным раствором, составил 121 мг, а ели - 52 мг, и 97 мг проростка сосны и 54 мг проростка ели, выращенных в субстратных смесях С100 и С50 соответственно.
Таким образом, может быть сделан вывод о том, что вермикулитный материал, подвергнутый термической обработке согласно настоящему изобретению, способен поглощать аммоний из сточной воды с установки для получения биогаза и высвобождать поглощенный аммоний при использовании в качестве удобрения. Таким образом, вермикулит согласно настоящему изобретению может быть использован для очистки от аммония или его удаления из богатых аммонием сред, а затем вермикулит с добавленным к нему аммонием может быть повторно использован для улучшения почв, нуждающихся в азоте.
Проростки ели и сосны растут существенно лучше в субстрате, включающем вермикулит с добавленным к нему аммонием согласно настоящему изобретению. Такие проростки способны поглощать аммоний, абсорбированный на вермикулите, и использовать его для своих биологических процессов.
Следует отметить, что сущность настоящего изобретения может быть выражена в виде различных вариантов, из которых здесь описаны лишь немногие. Для специалиста в данной области техники очевидно, что существуют другие варианты, не нарушающие сущности данного изобретения. Таким образом, описанные варианты являются иллюстративными и не должны рассматриваться как ограничивающие.
Claims (12)
1. Способ улучшения поглощения вермикулитом аммония, включающий нагревание необработанного вермикулита, отличающийся тем, что нагревание осуществляют при температуре, при которой происходит третья стадия дегидратации вермикулита, при этом такая температура ниже температуры, при которой происходит четвертая стадия дегидратации/дегидроксилирования вермикулита, так что нагревание осуществляют до температуры, при которой межплоскостное расстояние вермикулита Cd002 составляет 9,9-12 А.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагревание осуществляют до температуры, при которой межплоскостное расстояние вермикулита Cd002 составляет 10-11,5 А.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагревание осуществляют при температурном интервале, составляющем 300-460°С, предпочтительно при температурном интервале, составляющем 420-460°С.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что загрязняющие примеси удаляют из необработанного вермикулита до нагревания.
5. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что необработанный вермикулит измельчают до размера, составляющего 200 мкм - 4 мм до нагревания.
6. Применение вермикулита, полученного по любому из пп.1-5, в качестве поглотителя аммония.
7. Поглощающий материал, включающий вермикулитный материал и добавки, отличающийся тем, что по меньшей мере 50% вермикулитного материала составляет вермикулит, полученный по любому из пп.1-5, причем вермикулит подвергнут третьей стадии дегидратации, но не четвертой стадии дегидратации/дегидроксилирования.
8. Поглощающий материал по п.7, отличающийся тем, что размер зерен данного материала составляет 200 мкм - 4 мм.
9. Способ удаления аммония из окружающей среды, отличающийся тем, что поглощающий материал по п.7 смешивают с окружающей средой, такой как почва, газ, сточные воды, а затем предоставляют возможность поглощающему материалу взаимодействовать со средой с целью удаления ионов аммония до желательного уровня.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что окружающую среду нагревают во время удаления ионов аммония.
11. Применение вермикулита, полученного по любому из пп.1-5 и смешанного с аммонием, в качестве удобрения или кондиционера для почвы.
12. Вермикулит, полученный по способу по любому из пп.1-5.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20050700A FI20050700A0 (fi) | 2005-07-01 | 2005-07-01 | Menetelmä vermikuliitin ammoniumionien oton parantamiseksi, absorptiomateriaali, sen käyttö ja menetelmä ammoniumin poistamiseksi ympäristöstä |
FI20050700 | 2005-07-01 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008103832A RU2008103832A (ru) | 2009-08-10 |
RU2418743C2 true RU2418743C2 (ru) | 2011-05-20 |
Family
ID=34803171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008103832/05A RU2418743C2 (ru) | 2005-07-01 | 2006-06-30 | Способ улучшения поглощения вермикулитом ионов аммония, поглощающий материал, его применение и способы удаления аммония из окружающей среды |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7927039B2 (ru) |
EP (1) | EP1954628B1 (ru) |
DK (1) | DK1954628T3 (ru) |
FI (1) | FI20050700A0 (ru) |
PL (1) | PL1954628T3 (ru) |
RU (1) | RU2418743C2 (ru) |
WO (1) | WO2007003689A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112872025A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-01 | 四川九哈科技股份有限公司 | 一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法 |
US11981949B1 (en) * | 2023-06-21 | 2024-05-14 | King Faisal University | Jute filters to reduce ammonia inhibition effects of chicken manure for biogas production |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3677939A (en) | 1970-10-30 | 1972-07-18 | Arvind S Patil | Process for the use of vermiculite in waste water renovation |
JPS56136648A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-26 | Taki Chem Co Ltd | Chemical agent for water treatment |
US4952388A (en) * | 1988-03-11 | 1990-08-28 | Corning Incorporated | Method of treating phyllosilicates |
US5082813B1 (en) | 1989-01-06 | 1998-06-02 | Petr Taborsky | Aluminiosilicates with modified cation affinity |
JPH0655276B2 (ja) | 1990-02-28 | 1994-07-27 | 富田製薬株式会社 | アンモニウムイオン選択性吸着剤の製造法 |
US5254410A (en) | 1991-04-18 | 1993-10-19 | Minnesota Mining & Manufacturing Company | Partially dehydrated vermiculite flakes and method of making same |
US6656439B2 (en) * | 1998-07-31 | 2003-12-02 | Université Catholique de Louvain | Pillared trioctahedral micas and/or vermiculites |
US7288499B1 (en) * | 2001-04-30 | 2007-10-30 | Ada Technologies, Inc | Regenerable high capacity sorbent for removal of mercury from flue gas |
-
2005
- 2005-07-01 FI FI20050700A patent/FI20050700A0/fi not_active Application Discontinuation
-
2006
- 2006-06-30 PL PL06764460T patent/PL1954628T3/pl unknown
- 2006-06-30 RU RU2008103832/05A patent/RU2418743C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-06-30 US US11/993,771 patent/US7927039B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-30 WO PCT/FI2006/000234 patent/WO2007003689A1/en active Application Filing
- 2006-06-30 DK DK06764460.9T patent/DK1954628T3/da active
- 2006-06-30 EP EP06764460A patent/EP1954628B1/en not_active Not-in-force
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008103832A (ru) | 2009-08-10 |
US7927039B2 (en) | 2011-04-19 |
FI20050700A0 (fi) | 2005-07-01 |
WO2007003689A8 (en) | 2007-04-19 |
DK1954628T3 (da) | 2013-03-11 |
PL1954628T3 (pl) | 2013-05-31 |
EP1954628A1 (en) | 2008-08-13 |
WO2007003689A1 (en) | 2007-01-11 |
EP1954628B1 (en) | 2012-12-12 |
US20100132423A1 (en) | 2010-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6473273B2 (ja) | 鉄−シリコン−硫黄の多元素複合生物活性炭である重金属土壌調整剤の調製方法 | |
KR101933147B1 (ko) | 바이오차 및 미생물을 이용한 상토 조성물, 토양개량제, 유기질비료 및 그 제조 방법 | |
KR101933146B1 (ko) | 바이오차를 이용한 상토 조성물 및 그 제조 방법 | |
KR20190018184A (ko) | 바이오차를 이용한 입상형 토양개량제 및 비료 조성물 및 그 제조 방법 | |
KR102228276B1 (ko) | 바이오차를 활용한 유기 탄소 비료 조성물 및 그 제조 방법 | |
KR102032335B1 (ko) | 발전소 저회 및 비회 가공물을 이용한 생육보조 기능을 갖는 토양개량제 및 그 제조방법 | |
Fan et al. | Synthesis of zeolite A from fly ash and its application in the slow release of urea | |
RU2418743C2 (ru) | Способ улучшения поглощения вермикулитом ионов аммония, поглощающий материал, его применение и способы удаления аммония из окружающей среды | |
Girijaveni et al. | Zeolites are emerging soil amendments for improving soil physical and chemical properties in agriculture: A review | |
KR20110021084A (ko) | 토양개선제의 제조방법 | |
KR100864218B1 (ko) | 팽창질석을 이용한 토양개량제의 제조방법 | |
KR102056285B1 (ko) | 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제 | |
JPH01132318A (ja) | 重金属吸収抑制施肥方法 | |
Fields et al. | Developments in inorganic materials, synthetic organic materials and peat in soilless culture systems | |
Prisa | Study and evaluation of natural zeolite and dried zeolite for the cultivation of friggitello pepper | |
KR101327257B1 (ko) | 일라이트 광물이 함유된 친환경 토양개량제 및 그의 제조방법 | |
Gheorghe et al. | Bauxite residue safety disposal and possibilities to further utilization. Part 1. Acid soils remediation | |
KR101064458B1 (ko) | 돌로마이트를 시드로 하는 토버모라이트 수화물 미생물 담체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 토양개량용 미생물 제제 | |
KR100866341B1 (ko) | 일라이트 및 천연유기황화합물을 이용한 토양개량제의제조방법 | |
Prisa | Zeolites: A potential strategy for the solution of current environmental problems and a sustainable application for crop improvement and plant protection | |
JPS5986687A (ja) | 石炭灰を原料とするゼオライト系土壌改良剤の製造法 | |
KR102634037B1 (ko) | 식품신선도 유지를 위한 조성물 제조방법 및 그 방법에 의해 생성된 식품신선도유지 조성물 | |
RU2183058C1 (ru) | Субстрат для выращивания растений в защищенном грунте | |
Prisa et al. | Plant Growth-Promoting Rhizobacteria and Chabazite Zeolite in the growth stimulation and protection of Sedum palmeri and Sedum sieboldii from aphid and red spider mite attack | |
JPH01133992A (ja) | 重金属吸収抑制性肥料組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190701 |