RU2490058C1 - Способ получения сорбентов - Google Patents
Способ получения сорбентов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490058C1 RU2490058C1 RU2012106360/05A RU2012106360A RU2490058C1 RU 2490058 C1 RU2490058 C1 RU 2490058C1 RU 2012106360/05 A RU2012106360/05 A RU 2012106360/05A RU 2012106360 A RU2012106360 A RU 2012106360A RU 2490058 C1 RU2490058 C1 RU 2490058C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorption
- active
- sorbents
- temperature
- sorbent
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии синтеза неорганических сорбентов, которые могут быть использованы в экологии, водоподготовке, радиохимии и переработке жидких радиоактивных отходов. Способ получения неорганических сорбентов включает обработку пористого носителя, выбранного из стеклянного порошка, активного угля или силикагеля водной суспензией сорбционно активного нерастворимого соединения, выбранного из ряда: ферроцианид никеля, гидроксид алюминия, сульфид меди, при воздействии ультразвукового излучения мощностью от 50 до 200 Вт и частотой от 22 до 60 кГц при температуре 70-90°C. Техническим результатом является получение механически устойчивых неорганических сорбентов с высоким содержанием активного вещества. 3 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к химической технологии, в частности к технологии синтеза неорганических сорбентов, которые могут быть использованы в экологии, водоподготовке, радиохимии и переработке жидких радиоактивных отходов.
В настоящее время для извлечения радионуклидов и других микрокомпонентов из водных растворов используют несколько типов неорганических сорбентов: природные и искусственные цеолиты, гидроксиды циркония, титана, олова и железа, фосфаты и фосфоромолибдаты многовалентных элементов и т.п. Для концентрирования из водных растворов изотопов цезия, рубидия, и таллия наиболее эффективны ферроцианидсодержащие сорбенты. Практически все данные сорбционные материалы агломерированы из частиц размером 10-100 нм, что позволяет отнести их наноматериалам.
Известны способы получения наносорбентов на основе гидроксидов титана, олова и циркония, включающие электролитическое получение золей данных металлов, диспергирование золей в раствор аммиака, отмывку и сушку полученного материала (Шарыгин Л.М. Золь-гель технология получения наноматериалов. Екатеринбург: УрО РАН, 2011 г. С.106). Эти технологии требуют использования сложного оборудования, энергоемки и дороги.
Известны способы получения нанокомпозитных неорганических сорбентов на основе ферроцианидов переходных металлов, включающие обработку пористых носителей растворами солей переходных металлов, затем растворами ферроцианидов щелочных металлов, приводящих к образованию на поверхности носителей слоев ферроцианидов переходных металлов (патент РФ №2320406, патент РФ №2113024, патент РФ №2054316, патент РФ №2007210). Нерастворимые ферроцианиды переходных металлов имеют величину отдельной кристаллической ячейки около 1 нм, обладают огромной специфичностью к ионам цезия, прочно удерживая их в пустотах кристаллической решетки, и широко применяются для извлечения радионуклидов цезия при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО).
Главным недостатком вышеперечисленных способов получения сорбентов является низкая механическая прочность слоев ферроцианидов, осажденных на поверхность носителей и большое количество жидких отходов и промывных вод, образующихся в процессе получения сорбентов.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и назначению является известный способ получения гранулированных наносорбентов, включающий нанесение на носитель (глауконит) сорбционно активного нановещества (терморасширенный углерод) и облучение полученной смеси инфракрасным и СВЧ излучением (патент РФ №2428249, опубл. 10.09.2011). Недостатком данного способа является многостадийность, сложность аппаратурного оформления, а также применение энергозатратной высокотемпературной обработки (до 1000°C), что приводит к резкому сокращению сорбционной поверхности материала и, соответственно, к ухудшению сорбционных свойств. Кроме того, этим способом нельзя получать неорганические сорбенты на основе сульфидов, гидроксидов, ферроцианидов и т.п.металлов, так как при температуре выше 150°C начинается их термическое разрушение.
Целью заявляемого изобретения является разработка экономичного способа получения высокоэффективных неорганических сорбентов с повышенной механической устойчивостью.
Поставленная цель достигается тем, что пористый носитель, имеющий развитую капиллярную структуру, состоящую из макро- и микрокапилляров, обрабатывают водной суспензией сорбционно активного материала, в качестве которого используют неорганические сорбенты, а именно, ферроцианид никеля, или гидроксид циркония или сульфид меди при воздействии акустических (ультразвуковых) колебаний и температуре 70-90°C.
Под воздействием ультразвука в носителе увеличивается объем капиллярной структуры, образуются новейшие поры, удаляются газовые пробки из капилляров. Повышение температуры до 70-90°C ускоряет эти процессы.
Сорбционно активный материал при воздействии ультразвуковых колебаний в растворе не агломерируется, сохраняет максимально дисперсное состояние, что приводит к равномерному и полному заполнению этим материалом всей капиллярной структуры носителя. Ультразвуковые волны оказывают давление на поверхность раздела двух сред, вызывают сжатие и растяжение пор и капилляров носителя, что облегчает проникновение и закрепление в них наночастиц сорбционного материала.
Таким образом, осуществление заявляемого способа позволяет получать неорганические композитные сорбенты, состоящие из пористого носителя, капилляры которого максимально заполнены сорбционно активным наноматериалом.
Ниже приведены примеры осуществления заявляемого способа, а также результаты испытаний полученных сорбентов.
Пример 1.
Готовят водную суспензию сорбционно активного вещества - ферроцианида никеля путем смешения 1 моля K4[Fe(CN)6] и 1 моля NiSO4*7H2O в одном литре дистиллированной воды при интенсивном перемешивании. В емкость с полученной суспензией добавляют 500 см3 дробленого стекла с размером частиц 0,2-2,0 мм, нагревают до 80°C и облучают в течение 4-х часов ультразвуковым источником мощностью 100 Вт и интенсивностью 4 Вт/см2 при частоте 27 кГц, поддерживая постоянную температуру 80°C. Полученный таким образом сорбент отделяют от раствора на сите и сушат при 105°C до постоянного веса.
Химический анализ сорбента показал, что он содержит 26% ферроцианида никеля.
В таблице 1 представлены результаты проведенных исследований сорбционных свойств и механической устойчивости композитного ферроцианида никеля, полученного при разных режимах заявляемого способа.
Таблица 1 | ||||||
№ | Температура, °С | Время, час | Мощность излучателя, Вт | Частота ультразвука, кГц | Кд цезия, см3/г | Механическая устойчивость, % |
1 | 80 | 4 | 100 | 27 | 31200 | 99,5 |
2 | 70 | 2 | 50 | 22 | 28900 | 99,4 |
3 | 90 | 6 | 200 | 60 | 32200 | 99,5 |
4 | 60 | 4 | 100 | 30 | 26100 | 98,0 |
5 | 80 | 1 | 200 | 40 | 26200 | 97,4 |
6 | 80 | 3 | 40 | 27 | 26300 | 97,6 |
7 | 70 | 4 | 150 | 20 | 22100 | 96,5 |
8 | 80 | 7 | 250 | 50 | 26500 | 93,2 |
9 | 80 | 4 | 100 | 62 | 26400 | 92,3 |
10 | 100 | 4 | 100 | 30 | 25400 | 91,8 |
Сорбенты, полученные в режимах 1-10, испытывали для оценки эффективности сорбции радионуклида цезия - 137 из раствора, близкого по составу к ЖРО АЭС, содержащего: 250 г/дм3 нитрата натрия, 20 г/дм3 карбоната натрия, 20 г/дм3 тетрабората натрия, подщелоченного до pH=12,0.
Сорбцию проводили в статическом режиме при соотношении Т:Ж=1:1000 (1 г сорбента в 1000 см3 раствора) и времени контакта 48 часов.
Механическую устойчивость определяли в %-ном отношении содержания активного сорбирующего вещества в композите после перемешивания 5 г сорбента в 500 см3 дистиллированной воды механической мешалкой со скоростью 500 об/мин, в течение 1 часа к исходному содержанию.
Полученные значения коэффициентов распределения (Кд) Cs-137 и механической прочности приведены в Таблице 1.
Представленные в Таблице 1 результаты показывают, что сорбенты, полученные по заявляемому способу (№1-3) имеют более высокую механическую устойчивость и лучшие сорбционные характеристики по отношению к радионуклидам цезия.
При более низких, чем рекомендуемые, значениях температуры и времени обработки, мощности и частоты ультразвукового излучения (примеры в №4-7) получают сорбенты с низкой сорбционной активностью и меньшей механической устойчивостью. При превышении рекомендуемых в заявляемом способе значений температуры, времени обработки, частоты, мощности облучения происходит частичное нарушение капиллярной структуры носителя, что снижает механическую устойчивость композита и ухудшает сорбционные характеристики (№8-10).
Пример 2.
Готовят водную суспензию сорбционно активного материала - гидроксида циркония путем подщелачивания 1 М раствора ZrOCl2 с pH=0,5 до pH=6,0, добавляя в него по каплям 10% NaOH при интенсивном перемешивании.
В емкость с полученной суспензией гидроксида циркония, объемом 2 дм3 засыпают 500 см3 активированного кокосового угля марки КАУСОРБ-221. В центр данной емкости помещают ультразвуковой излучатель мощностью 200 Вт с частотой излучения 50 кГц. Облучение ведут с интенсивностью 7-8 Вт/см2 в течение 3-х часов, поддерживая постоянную температуру 90°C. Полученный таким образом, композитный сорбент отделяют от раствора на сите и сушат при 105°C до постоянного веса. Содержание гидроксида циркония в полученном сорбенте составляет 30%.
В таблице 2 приведены сорбционные характеристики образцов неорганического сорбента гидроксида циркония на активированном угле, полученных в различных режимах заявляемым способом. Сорбционные свойства образцов оценивались по эффективности сорбции радионуклида сурьма-125 из раствора, близкого по составу к ЖРО АЭС типа ВВР, содержащего: 250 г/дм5 нитрата натрия, 20 г/дм3 карбоната натрия, 20 г/дм3 тетрабората натрия, подщелоченного до pH=11,8.
Сорбцию проводили в статическом режиме при соотношении Т:Ж=1:1000 (1 г сорбента в 1000 см3 раствора) и времени контакта 48 часов.
Механическую устойчивость определяли в % отношении содержания активного сорбирующего вещества в композите после перемешивания 5 г сорбента в 500 см3 дистиллированной воды механической мешалкой со скоростью 500 об/мин в течение 1 часа к исходному содержанию.
Полученные значения коэффициентов распределения (Кд) Sb-125 и механической устойчивости приведены в Таблице 2.
Таблица 2 | ||||||
№ | Температура, °С | Время, час | Мощность излучателя, Вт | Частота ультразвука, кГц | Кд Sb-125, см3/г | Механическая устойчивость, % |
1 | 90 | 3 | 200 | 50 | 10300 | 99,5 |
2 | 80 | 2 | 150 | 60 | 11200 | 99,8 |
3 | 70 | 6 | 50 | 22 | 11800 | 99,6 |
4 | 80 | 4 | 40 | 30 | 8400 | 98,1 |
5 | 60 | 3 | 50 | 27 | 7900 | 98,4 |
6 | 70 | 1 | 80 | 33 | 8000 | 98,0 |
7 | 80 | 3 | 70 | 20 | 8100 | 98,2 |
8 | 100 | 4 | 100 | 50 | 7480 | 90,2 |
9 | 90 | 7 | 200 | 60 | 8200 | 92,3 |
10 | 80 | 6 | 220 | 50 | 6900 | 88,8 |
11 | 90 | 6 | 200 | 65 | 7300 | 90,6 |
Из представленных в Таблице 2 данных видно, что сорбенты, полученные в режиме заявляемого способа (№1-3), обладают наилучшими характеристиками.
При более низких, чем рекомендуемые, значениях температуры и времени обработки, мощности и частоты ультразвукового излучения (№4-7) получаются сорбенты с невысокой эффективностью сорбции Sb-125 и меньшей механической устойчивостью. При превышении рекомендуемых в заявляемом способе значений температуры, времени обработки, частоты и мощности облучения происходит частичное нарушение капиллярной структуры носителя, что снижает механическую устойчивость композита и ухудшает сорбционные характеристики (№8-11).
Пример 3.
Готовят водную суспензию сорбционно активного материала-сульфида меди путем смешивания 1 литра 1 М раствора сульфата меди с 1 литром 1 М раствора сульфида натрия при интенсивном перемешивании. В 4-литровую емкость, содержащую полученную суспензию сульфида меди вносят 1 литр силикагеля марки МСКГ. В центр данной емкости помещают ультразвуковой излучатель. При мощности излучения 150 Вт, интенсивности излучения 5 Вт/см2 и частоте излучения 50 КГц осуществляют процесс получения композитного сорбента при температуре 80°C в течение 4-х часов. Изготовленный таким образом сорбент отделяют от раствора на сите и сушат при 105°C до постоянного веса.
В таблице 3 приведены сорбционные характеристики образцов, полученных в различных режимах заявляемым способом. Сорбционные свойства образцов оценивались по эффективности сорбции кадмия из водопроводной воды с исходным содержанием кадмия 1 мг/дм3.
Сорбцию проводили в статическом режиме при соотношении Т:Ж=1:1000 (1 г сорбента в 1000 см3 раствора) и времени контакта 48 часов.
Механическую устойчивость определяли в %-ном отношении содержания активного сорбирующего вещества в композите после перемешивания 5 г сорбента в 500 см3 дистиллированной воды механической мешалкой со скоростью 500 об/мин в течение 1 часа к исходному содержанию.
Полученные значения коэффициентов распределения (Кд) кадмия и механической устойчивости приведены в Таблице 3.
Таблица 3 | ||||||
№ | Температура, °С | Время, час | Мощность излучателя, Вт | Частота ультразвука, КГц | Кд Cd, см3/г | Механическая устойчивость, % |
1 | 80 | 4 | 150 | 50 | 10900 | 99,7 |
2 | 70 | 5 | 100 | 60 | 10200 | 99,5 |
3 | 90 | 2 | 200 | 40 | 11400 | 99,6 |
4 | 60 | 3 | 100 | 27 | 8100 | 98,3 |
5 | 70 | 1 | 70 | 35 | 8300 | 98,0 |
6 | 80 | 2 | 40 | 23 | 8050 | 98,2 |
7 | 70 | 4 | 50 | 20 | 8500 | 98,4 |
8 | 100 | 6 | 100 | 35 | 6950 | 89,6 |
9 | 90 | 7 | 200 | 60 | 7200 | 90,2 |
10 | 80 | 6 | 250 | 60 | 7120 | 90,8 |
11 | 80 | 5 | 200 | 65 | 7290 | 89,0 |
Из представленных в Таблице 3 данных видно, что сорбенты, полученные в режиме заявляемого способа (№1-3), обладают наилучшими характеристиками.
При более низких, чем рекомендуемые, значениях температуры и времени обработки, мощности и частоты ультразвукового излучения (№4-7) получают сорбенты с невысокой эффективностью сорбции кадмия и меньшей механической устойчивостью. При превышении рекомендуемых в заявляемом способе значений температуры, времени обработки, частоты и мощности облучения происходит частичное нарушение капиллярной структуры носителя, что снижает механическую устойчивость композита и ухудшает сорбционные характеристики (№8-11).
Все эксперименты с ультразвуковым облучением проводили, используя ультразвуковую установку типа ИХ ТТ с регулируемыми в широких пределах мощностью и частотой ультразвуковых волн.
Claims (1)
- Способ получения композитных неорганических сорбентов, включающий обработку пористого носителя водной суспензией не растворимого в воде сорбционно активного неорганического материала, в качестве которого используют ферроцианид никеля, гидроксид циркония или сульфид меди, а в качестве пористого носителя служат стеклянный порошок, активированный уголь или силикагель, проводимую в ультразвуковом поле, отличающийся тем, что обработку ведут в ультразвуковом поле с частотой излучения от 22 до 60 кГц, мощностью 50-200 Вт при температуре 70-90°C в течение 2-6 ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012106360/05A RU2490058C1 (ru) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Способ получения сорбентов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012106360/05A RU2490058C1 (ru) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Способ получения сорбентов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2490058C1 true RU2490058C1 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=49162739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012106360/05A RU2490058C1 (ru) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Способ получения сорбентов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2490058C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545711C1 (ru) * | 2013-11-20 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технопарк" | Энтеросорбент и способ его получения |
RU2618705C2 (ru) * | 2015-09-24 | 2017-05-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения композитных сорбентов, селективных к радионуклидам цезия |
RU2710334C2 (ru) * | 2018-04-02 | 2019-12-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU668697A1 (ru) * | 1976-08-03 | 1979-06-25 | Институт Химии Нефти И Природных Солей Ан Казахской Сср | Способ известковани природного сорбента |
SU1125044A1 (ru) * | 1982-10-15 | 1984-11-23 | Научно-Исследовательский Институт Камня И Силикатов | Способ получени туфового сорбента дл хроматографии |
SU1560306A1 (ru) * | 1988-02-17 | 1990-04-30 | Предприятие П/Я М-5817 | Способ получени поглотител аммиака |
US6334963B1 (en) * | 1998-01-13 | 2002-01-01 | Commisariat A L'energie Atomique | Absorbent neutronic composite material and method for producing same |
RU2242276C1 (ru) * | 2003-11-27 | 2004-12-20 | Лисецкий Владимир Николаевич | Сорбент и способ его получения |
US6903040B2 (en) * | 2001-05-10 | 2005-06-07 | Akzo Nobel Nv | Continuous process and apparatus for the efficient conversion of inorganic solid particles |
-
2012
- 2012-02-21 RU RU2012106360/05A patent/RU2490058C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU668697A1 (ru) * | 1976-08-03 | 1979-06-25 | Институт Химии Нефти И Природных Солей Ан Казахской Сср | Способ известковани природного сорбента |
SU1125044A1 (ru) * | 1982-10-15 | 1984-11-23 | Научно-Исследовательский Институт Камня И Силикатов | Способ получени туфового сорбента дл хроматографии |
SU1560306A1 (ru) * | 1988-02-17 | 1990-04-30 | Предприятие П/Я М-5817 | Способ получени поглотител аммиака |
US6334963B1 (en) * | 1998-01-13 | 2002-01-01 | Commisariat A L'energie Atomique | Absorbent neutronic composite material and method for producing same |
US6903040B2 (en) * | 2001-05-10 | 2005-06-07 | Akzo Nobel Nv | Continuous process and apparatus for the efficient conversion of inorganic solid particles |
RU2242276C1 (ru) * | 2003-11-27 | 2004-12-20 | Лисецкий Владимир Николаевич | Сорбент и способ его получения |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545711C1 (ru) * | 2013-11-20 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технопарк" | Энтеросорбент и способ его получения |
RU2618705C2 (ru) * | 2015-09-24 | 2017-05-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения композитных сорбентов, селективных к радионуклидам цезия |
RU2710334C2 (ru) * | 2018-04-02 | 2019-12-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Performance and mechanism of fluoride adsorption from groundwater by lanthanum-modified pomelo peel biochar | |
CN109589933B (zh) | 一种磁性纳米复合材料UiO-66/Fe3O4/GO的制备方法及应用 | |
Wang et al. | Synthesis of NiO using pine as template and adsorption performance for Pb (II) from aqueous solution | |
Zeng et al. | Removal of uranium (VI) from aqueous solution by magnetic yolk–shell iron oxide@ magnesium silicate microspheres | |
Chen | Batch and continuous adsorption of strontium by plant root tissues | |
CN103111267B (zh) | 一种可高效吸附碘离子和碘蒸气的气凝胶材料的制备方法 | |
RU2490058C1 (ru) | Способ получения сорбентов | |
He et al. | Selective adsorption of uranium from salt lake‐simulated solution by phenolic‐functionalized hollow sponge‐like adsorbent | |
CN105032375A (zh) | 一种磁性石墨基重金属吸附材料的制备方法 | |
Zhuang et al. | Selective and effective adsorption of cesium ions by metal hexacyanoferrates (MHCF, M= Cu, Co, Ni) modified chitosan fibrous biosorbent | |
Zhao et al. | Preparation of core–shell structured CaCO3 microspheres as rapid and recyclable adsorbent for anionic dyes | |
Dey et al. | Methylene blue removal using eucalyptus leaves: a low cost protocol towards environmental sustainability | |
Li et al. | Efficient adsorption removal of tetracycline by layered carbon particles prepared from seaweed biomass | |
CN106881068A (zh) | 纳米普鲁士蓝修饰天然多孔吸附材料的原位辐照制备方法 | |
KR20210068646A (ko) | 메밀껍질 바이오차가 고정된 알지네이트 비드 및 이를 이용한 방사성 핵종 제거방법 | |
JP6262449B2 (ja) | 放射性セシウム除染粒子の凝集体とその製造方法、並びに、放射性セシウムの除染方法 | |
Banisheykholeslami et al. | Design of novel hyper-branched dendritic boehmite/gallic acid alumoxane for methylene blue removal: Adsorption mechanism and reusability | |
Leong et al. | Removal of rhodamine 6G and crystal violet dyes from water sample using cellulose acetate-(3-aminopropyl)-triethoxysilane sorbent | |
CN106902760A (zh) | 一种蛋壳负载氧化锌材料及其制备方法和应用 | |
CN110327876A (zh) | 一种应用于含磷废水处理的吸附材料的制备方法 | |
Rajagopalan et al. | Batch, thermodynamic, and regeneration studies of Reactive Blue 19 using Ulva reticulata (biochar) | |
CN109847716A (zh) | 一种利用天然矿物为基的海水提铀吸附剂及其制备方法 | |
CN112755961B (zh) | 一种负载有MgO的活性炭及其制备方法和应用 | |
Li et al. | In situ preparation of mycelium/bayberry tannin for the removal of strontium from aqueous solution | |
Abdullah et al. | Rhodamine 6G removal from aqueous solution with coconut shell-derived nanomagnetic adsorbent composite (Cs-nmac): Isotherm and kinetic studies |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200222 |