RU2503496C2 - Granular modified nanostructured sorbent, method of its obtaining and composition for its obtaining - Google Patents
Granular modified nanostructured sorbent, method of its obtaining and composition for its obtaining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503496C2 RU2503496C2 RU2012109154/05A RU2012109154A RU2503496C2 RU 2503496 C2 RU2503496 C2 RU 2503496C2 RU 2012109154/05 A RU2012109154/05 A RU 2012109154/05A RU 2012109154 A RU2012109154 A RU 2012109154A RU 2503496 C2 RU2503496 C2 RU 2503496C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- water
- glauconite
- modifier
- granular
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к составам и способам получения модифицированных сорбирующих веществ, содержащих наноструктурные элементы, может быть использована при очистке водных сред от техногенных загрязнителей (тяжелые металлы, нефтепродукты, органика, пестициды, радионуклиды и т.д.). При реализации заявляемого способа получают гранулированный наноструктурированный модифицированный сорбент, который предназначен для использования в качестве фильтрующей и сорбционной засыпки, способной заменить активированный уголь, анионно-катионные смолы, обратноосмотические мембраны и.т.д.The group of inventions relates to compositions and methods for producing modified sorbents containing nanostructured elements, can be used in the purification of aqueous media from industrial pollutants (heavy metals, petroleum products, organics, pesticides, radionuclides, etc.). When implementing the inventive method, a granular nanostructured modified sorbent is obtained, which is intended to be used as a filtering and sorption filling capable of replacing activated carbon, anionic-cationic resins, reverse osmosis membranes, etc.
Известны способы получения углеродных сорбентов на основе переработки углеродсодержащего сырья (например, торфа) с последующим гранулированием (Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России. - М.: Металлургия, 2000, 352 с.).Known methods for producing carbon sorbents based on the processing of carbon-containing raw materials (for example, peat) with subsequent granulation (Mukhin V.M., Tarasov A.V., Klushin V.N. Active coals of Russia. - M .: Metallurgy, 2000, 352 p. .).
Получающиеся сорбенты, например активированный уголь марки СКТ, характеризуются невысокой адсорбционной емкостью и механической прочностью.The resulting sorbents, for example, activated carbon brand SKT, are characterized by low adsorption capacity and mechanical strength.
Известен сорбент и способ получения неорганических сорбентов на основе диоксида циркония в гранулированном виде, заключающийся в том, что золь гидратированного диоксида циркония (ГДЦ), содержащий 2-35 моль. % оксида алюминия по отношению к диоксиду циркония, капельно диспергируют в раствор аммиака, полученные гранулы отмывают водой и сушат при 100-900°С в течение 6 ч. Введение оксида алюминия в диоксид циркония в количестве 2-35 моль приводит к существенному (почти в десять раз) увеличению механической прочности при высоких температурах сушки (см. патент РФ на изобретение №1293892). Известный способ позволяет получать сферические гранулы ГДЦ, обладающие высокой механической прочностью при 200-900°С, что дает возможность использовать сорбенты в высокотемпературных процессах очистки. Механические и термические свойства полученных гранул сорбента отвечают требованиям, предъявляемым к катализаторам и сорбентам, работающим при высоких температурах.A known sorbent and method for producing inorganic sorbents based on zirconium dioxide in granular form, which consists in the fact that the sol of hydrated zirconia (GDC) containing 2-35 mol. % alumina with respect to zirconia, is dispersed dropwise into an ammonia solution, the obtained granules are washed with water and dried at 100-900 ° C for 6 hours. The introduction of alumina into zirconia in an amount of 2-35 mol leads to a significant (almost ten times) an increase in mechanical strength at high drying temperatures (see RF patent for invention No. 1293892). The known method allows to obtain spherical granules GDC with high mechanical strength at 200-900 ° C, which makes it possible to use sorbents in high-temperature cleaning processes. The mechanical and thermal properties of the obtained sorbent granules meet the requirements for catalysts and sorbents operating at high temperatures.
Однако применение диоксида циркония в качестве одного из исходных компонентов существенно увеличивает стоимость конечного продукта, что негативно сказывается на его потребительских качествах.However, the use of zirconium dioxide as one of the starting components significantly increases the cost of the final product, which negatively affects its consumer qualities.
Известен способ получения гранулированного сорбента, включающий смешивание основы, например цеолита, с предварительно нагретой до 30-105°С основной солью алюминия в качестве связующего, формование массы, сушку и термообработку полученных гранул. Сорбенты, полученные в результате применения известного способа, обладают высокими параметрами насыпной и кажущейся плотности, а также имеют меньшую суммарную пористость (см. авторское свидетельство СССР №494183).A known method of producing a granular sorbent, comprising mixing a base, for example a zeolite, with a basic aluminum salt pre-heated to 30-105 ° C as a binder, molding the mass, drying and heat treatment of the obtained granules. Sorbents obtained as a result of the application of the known method have high parameters of bulk and apparent density, and also have a lower total porosity (see USSR copyright certificate No. 494183).
Однако для реализации известного способа требуются значительные энергозатраты, обусловленные, в основном, длительностью термической обработки гранул, что ведет к повышению стоимости конечного продукта.However, for the implementation of the known method requires significant energy consumption, due mainly to the duration of the heat treatment of the granules, which leads to an increase in the cost of the final product.
Известен способ получения гранулированных алюмосиликатных сорбентов, включающий смешивание растворов жидкого стекла и алюмината натрия, кристаллизацию, отмывку полученного гидрогеля от избытка щелочи, грануляцию и обработку щелочным раствором, при этом гранулированный гидрогель дополнительно подвергают обработке 1-5% раствором сернокислого алюминия с последующей выдержкой в растворе аммиака и отмывкой дистиллированной водой (см. авторское свидетельство СССР №835956).A known method for producing granular aluminosilicate sorbents, including mixing solutions of water glass and sodium aluminate, crystallization, washing the obtained hydrogel from excess alkali, granulation and treatment with an alkaline solution, while the granular hydrogel is additionally subjected to treatment with 1-5% aluminum sulfate solution, followed by exposure to the solution ammonia and washing with distilled water (see USSR copyright certificate No. 835956).
Известный способ технологически сложен в реализации, требуется наличие определенных химических реагентов, что в свою очередь также негативно сказывается на ценовых характеристиках конечного продукта.The known method is technologically difficult to implement, requires the presence of certain chemicals, which in turn also negatively affects the price characteristics of the final product.
Известен гранулированный сорбент, содержащий терморасширенный графит (20-90 мас.%) и компонент из класса глин (2-20%), а также способ его получения, заключающийся в смешивании терморасширенного графита и глины, формовании смеси (см. патент US №5607889).Known granular sorbent containing thermally expanded graphite (20-90 wt.%) And a component from the clay class (2-20%), as well as its production method, which consists in mixing thermally expanded graphite and clay, molding a mixture (see US patent No. 5607889 )
Известный сорбент характеризуется низкими показателями сорбции.Known sorbent is characterized by low rates of sorption.
Известен гранулированный сорбент и способ его получения, реализуемый при работе установки для гранулирования глауконита. Сорбент содержит глауконит и связующее - золь диоксида циркония. Способ заключается в следующем: добытый на месторождении глауконит подсушивают с помощью сушильного устройства, просеивают, удаляют примеси кварца, затем снова просеивают, выделяя фракции менее 40 мкм. Более крупные фракции возвращают на повторный размол. В качестве связующего используют золь диоксида циркония концентрацией 1,3 моль/л или алюмофосфатный золь такой же концентрации. Глауконитовый концентрат фракцией менее 40 мкм, золь диоксида циркония с концентрацией 1,3 моль/л и воду в соотношении 1,75:0,5:0,5 или алюмофосфатный золь в соотношении 1,75:1,0 помещают в смеситель и производят их перемешивание в течение 10-15 минут до получения гомогенной массы влажностью 32-34%. Гомогенизированную массу подвергают гранулированию с помощью шнекового гранулятора, получая гранулы в виде цилиндров или шариков диаметром 2 мм. Полученный гранулированный материал подсушивают при температуре 100°С в течение 1 часа. После сушки полученные гранулы подвергают прокаливанию в течение 3 часов при температуре 400°С (при использовании золя диоксида циркония) или при температуре 600°С (в случае использования алюмофосфатного золя). В процессе обжига глауконит меняет цвет с темно-зеленого на коричневый. Полученные обожженные гранулы охлаждают, для чего подвергают обдуву (см. патент РФ на полезную модель №71562).Known granular sorbent and method for its production, implemented during operation of the installation for granulating glauconite. The sorbent contains glauconite and a binder - a zirconium dioxide sol. The method consists in the following: the glauconite mined in the field is dried using a drying device, sieved, quartz impurities are removed, then sieved again, separating fractions of less than 40 microns. Larger fractions are returned for re-grinding. As a binder, a sol of zirconia with a concentration of 1.3 mol / L or an aluminophosphate sol of the same concentration is used. Glauconite concentrate with a fraction of less than 40 microns, a sol of zirconium dioxide with a concentration of 1.3 mol / l and water in a ratio of 1.75: 0.5: 0.5 or an aluminophosphate sol in a ratio of 1.75: 1.0 are placed in a mixer and produced mixing them for 10-15 minutes until a homogeneous mass with a moisture content of 32-34% is obtained. The homogenized mass is granulated using a screw granulator to obtain granules in the form of cylinders or
При реализации известного способа расходуется значительное количество электроэнергии, а использование золя диоксида циркония как связующего в совокупности с затраченной энергией во много раз повышает стоимость конечного продукта, что является экономически невыгодным, особенно при организации промышленного производства.When implementing the known method, a significant amount of electricity is consumed, and the use of a zirconia sol as a binder in combination with the energy expended increases the cost of the final product many times, which is economically disadvantageous, especially when organizing industrial production.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой группе изобретений является гранулированный наносорбент и способ его получения, который включает смешивание исходных компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонитовая глина - 10-40, глауконит - 10-50, терморасширенный углерод - 10-60. с последующим добавлением воды до образования пластической массы, гранулирование массы, термическую обработку полученных гранул и охлаждение, при этом термическая обработка включает сушку гранул инфракрасным излучением при температуре 70-150°С и СВЧ-нагрев гранул, предварительно помещенных в замкнутый термоизолирующий объем из кварцевой керамики, до температуры 1000°С. При СВЧ-обработке гранулы предварительно помещают в замкнутый термоизолирующий объем, при этом создают избыточное давление инертного газа в замкнутом объеме, замещая атмосферный воздух и остаточную влагу, содержащуюся в обрабатываемых гранулах, на инертную среду. Охлаждение гранул осуществляют обдувом воздушным потоком температурой 15-25°С (патент РФ на изобретение №2428249).The closest in technical essence to the claimed group of inventions is a granular nanosorbent and a method for its production, which includes mixing the starting components in the following ratio of components, wt.%: Bentonite clay - 10-40, glauconite - 10-50, thermally expanded carbon - 10-60 . followed by the addition of water to form a plastic mass, granulation of the mass, heat treatment of the obtained granules and cooling, the heat treatment includes drying the granules with infrared radiation at a temperature of 70-150 ° C and microwave heating of the granules previously placed in a closed thermally insulating volume of quartz ceramic to a temperature of 1000 ° C. During microwave processing, the granules are preliminarily placed in a closed thermally insulating volume, while overpressure of an inert gas in the closed volume is created, replacing the atmospheric air and residual moisture contained in the processed granules with an inert medium. The granules are cooled by air blowing at a temperature of 15-25 ° C (RF patent for the invention No. 2428249).
При реализации известного способа расходуется значительное количество электроэнергии, из-за неконтролируемой температуры в зоне СВЧ-излучения, происходит неоднородный обжиг гранул, что ведет к пережогу (стеклование гранул) и не дожогу (сырые гранулы), что в конечном итоге влияет на качество конечного продукта и значительному снижению сорбционных свойств.When implementing the known method, a significant amount of electricity is consumed, due to uncontrolled temperature in the microwave radiation zone, inhomogeneous firing of granules occurs, which leads to burnout (glass transition of granules) and not to burn out (raw granules), which ultimately affects the quality of the final product and a significant decrease in sorption properties.
Задачей заявляемой группы технических решений является создание экономичного способа получения комплексного гранулированного модифицированного наноструктурированного сорбента на основе интеркалированного графита за счет оптимального качественного и количественного подбора исходных компонентов.The objective of the claimed group of technical solutions is to create an economical way to obtain a complex granular modified nanostructured sorbent based on intercalated graphite due to the optimal qualitative and quantitative selection of the starting components.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемой группы изобретений, заключается в повышении сорбционной емкости и фильтрующей способности модифицированного наноструктурированного сорбента.The technical result that can be obtained using the claimed group of inventions is to increase the sorption capacity and filtering ability of the modified nanostructured sorbent.
Указанный технический результат достигается тем, что состав для приготовления гранулированного наноструктурированного сорбента, включающий глауконит, углерод и бентонитовую глину в качестве связующего, согласно решению дополнительно содержит модификатор, представляющий собой NaHCO3 или KMnO4, или NaCl, а в качестве углерода выбран интеркалированный графит при следующем соотношении компонентов, мас.%: глауконит - 20-50, интеркалированный графит - 1-5, бентонитовая глина - 40-70, модификатор - 5-10. Модификатор взят в количестве, мас.%: NaHCO3 - 10, или KMnO4 -5, или NaCl - 8. Способ получения гранулированного наноструктурированного сорбента, включающий смешивание исходных компонентов, включающих глауконит, углерод и бентонитовую глину, с последующим добавлением воды до образования пластической массы, гранулирование массы, подсушка полученных гранул и последующий обжиг, согласно решению исходные компоненты дополнительно включают модификатор, представляющий собой NaHCO3, или KMnO4, или NaCl, а в качестве углерода выбран интеркалированный графит, при этом исходные компоненты берут в соотношени, мас.%: глауконит - 20-50, интеркалированный графит - 1-5, бентонитовая глина - 40-70, модификатор - 5-10, подсушку гранул производят горячим воздухом при температуре не более 100°С и до содержания воды в гранулах не более 8%, перед обжигом осуществляют дробление гранул, а обжиг проводят до перехода интеркалированного графита в терморасширенный углерод при температуре не более 700°С в течение не более 2 часов. После смешивания исходных компонентов осуществляют их помол до фракции не более 60 мкм. Добавление воды осуществляют до ее содержания в пластической массе в пределах 38-42%. Гранулирование массы осуществляют с получением гранул диаметром от 0,5 до 50 мм, длиной от 7 до 120 мм. После дробления гранул осуществляют просеивание для выделения фракций гранул длиной 1-50 мм и шириной 1-50 мм. После обжига осуществляют охлаждение гранул естественным остыванием до температуры окружающей среды. Гранулированный наносорбент, включающий глауконит, терморасширенный углерод и бентонитовую глину в качестве связующего, отличающийся тем, что дополнительно содержит модификатор, представляющий собой NaHCO3, или KMnO4, или NaCl при следующем соотношении компонентов, мас.%: глауконит - 20-50, терморасширенный углерод - 1-5, бентонитовая глина - 40-70, модификатор - 5-10. Гранулированный наносорбент содержит модификатор в количестве, мас.%: NaHCO3 - 10, или KМnO4 - 5, или NaCl - 8.The specified technical result is achieved by the fact that the composition for the preparation of granular nanostructured sorbent, including glauconite, carbon and bentonite clay as a binder, according to the solution additionally contains a modifier that is NaHCO 3 or KMnO 4 , or NaCl, and intercalated graphite is selected as carbon at the following ratio of components, wt.%: glauconite - 20-50, intercalated graphite - 1-5, bentonite clay - 40-70, modifier - 5-10. The modifier is taken in the amount, wt.%: NaHCO 3 - 10, or KMnO 4 -5, or NaCl - 8. A method for producing a granular nanostructured sorbent, comprising mixing the starting components, including glauconite, carbon and bentonite clay, followed by the addition of water to form plastic mass, granulation of the mass, predrying the obtained granules and subsequent calcination, according to the solution of further starting components include a modifier, which is NaHCO 3 or KMnO 4, or NaCl, and intercalated in graphite, etc. is selected as the carbon the initial components are taken in the ratio, wt.%: glauconite - 20-50, intercalated graphite - 1-5, bentonite clay - 40-70, modifier - 5-10, the granules are dried with hot air at a temperature of not more than 100 ° C and until the water content in the granules is not more than 8%, granules are crushed before firing, and the firing is carried out until intercalated graphite passes into thermally expanded carbon at a temperature of not more than 700 ° C for no more than 2 hours. After mixing the starting components, they are ground to a fraction of not more than 60 microns. The addition of water is carried out to its content in the plastic mass in the range of 38-42%. Granulation of the mass is carried out to obtain granules with a diameter of from 0.5 to 50 mm, a length of from 7 to 120 mm. After crushing the granules, sieving is carried out to isolate fractions of the granules 1-50 mm long and 1-50 mm wide. After firing, the granules are cooled by natural cooling to ambient temperature. A granular nanosorbent comprising glauconite, thermally expanded carbon and bentonite clay as a binder, characterized in that it further comprises a modifier, which is NaHCO 3 , or KMnO 4 , or NaCl in the following ratio of components, wt.%: Glauconite - 20-50, thermally expanded carbon - 1-5, bentonite clay - 40-70, modifier - 5-10. The granular nanosorbent contains a modifier in the amount, wt.%: NaHCO 3 - 10, or KMnO 4 - 5, or NaCl - 8.
Группа изобретений поясняется чертежом, при этом на чертеже приведена блок-схема устройства, с помощью которого реализован заявляемый способ. Позициями на чертеже обозначены:The group of inventions is illustrated by the drawing, while the drawing shows a block diagram of a device with which the inventive method is implemented. The positions in the drawing indicate:
1. бункер для глауконита;1. hopper for glauconite;
2. бункер для бентонитовой глины;2. hopper for bentonite clay;
3. бункер для интеркалированного графита;3. hopper for intercalated graphite;
4. бункер для одного из модифицикаторов;4. hopper for one of the modifiers;
5. смеситель;5. mixer;
6. гранулятор;6. granulator;
7. устройство сушки гранул;7. device for drying granules;
8. дробилка;8. crusher;
9. вибросито;9. vibrating screen;
10. печь обжига;10. roasting furnace;
11. фасовочное устройство.11. filling device.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
В качестве исходных компонентов при получении гранулированного модифицированного наноструктурированного сорбента используют глауконит, бентонитовую глину, интерколированный графит и один из модификаторов: NaHCO3; KМnО4; или NaCl. Глауконит по природной структуре представляет собой минерал зеленоватого цвета. Является глинистым минералом переменного состава с высоким содержанием двух- и трехвалентного железа, кальция, магния, калия, фосфора, а также содержит более двадцати микроэлементов, среди которых - медь, серебро, никель, кобальт, марганец, цинк, молибден, мышьяк, хром, олово, бериллий, камдий и другие. Все они находятся в легкоизвлекаемой форме сменных катионов, которые замещаются находящимися в избытке в окружаемой среде элементами. Этим свойством, а также слоистой структурой объясняются высокие сорбционные свойства по отношению к нефтепродуктам, тяжелым металлам, радионуклидам. В то же время для глауконита характерен низкий процент десорбции (удаление из жидкостей или твердых тел веществ, поглощенных при адсорбции или абсорбции) и пролонгированное действие, высокая теплоемкость, пластичность и пр. Для глауконитов характерна высокая ионообменная способность (до 15 20 мг-экв на 100 г породы) и удельная поверхность (до 120 м2/г), а как следствие - весьма значительная поглотительная способность. Являясь сильными сорбентами, глаукониты поглощают и переводят в недоступное для растений состояние соли тяжелых металлов и радионуклиды (цезий-137 и стронций-90), содержащиеся в почве. Бентонитовой глиной, используемой в качестве связующего вещества при получении наносорбента, является глина, содержащая не менее 70% минерала группы монтмориллонита. Монтмориллонит это высокодисперсный слоистый алюмосиликат, в котором за счет нестехиометрических замещений катионов кристаллической решетки появляется избыточный отрицательный заряд, который компенсируют обменные катионы, расположенные в межслоевом пространстве. Этим обусловлена высокая гидрофильность бентонитовой глины. При затворении бентонита водой она проникает в межслоевое пространство монтмориллонита, гидратирует его поверхность и обменные катионы, что вызывает набухание минерала. При дальнейшем разбавлении водой бентонит образует устойчивую вязкую суспензию с выраженными тиксотропными свойствами. Монтмориллонит обладает высокими катионообменными и адсорбционными свойствами. Последний компонент, используемый при изготовлении наноструктурированного сорбента - это интеркалированный графит, в качестве которого, например можно использовать наиболее изученный бисульфат графита (БГ), так как он является промежуточным продуктом получения терморасширенного углерода. Электрохимический синтез БГ основан на анодном окислении графита в растворах H2SO4 достаточно высокой (~90-93%) концентрации с последующим гидролизом БГ, продуктом которого является окисленный графит (интеркалированный). NaHCO3 - обычный порошок. KMnO4 - кристаллический в мелкодисперсном виде. NaCl - в мелкодисперсном виде.As initial components in the preparation of a granular modified nanostructured sorbent, glauconite, bentonite clay, intercollected graphite and one of the modifiers are used: NaHCO 3 ; KMnO 4 ; or NaCl. Glauconite in its natural structure is a greenish mineral. It is a clay mineral of variable composition with a high content of ferrous and trivalent iron, calcium, magnesium, potassium, phosphorus, and also contains more than twenty trace elements, including copper, silver, nickel, cobalt, manganese, zinc, molybdenum, arsenic, chromium, tin, beryllium, cadmium and others. All of them are in easily removable form of exchangeable cations, which are replaced by elements in excess in the environment. This property, as well as the layered structure, explains the high sorption properties in relation to oil products, heavy metals, radionuclides. At the same time, glauconite is characterized by a low percentage of desorption (removal from liquids or solids of substances absorbed by adsorption or absorption) and prolonged action, high heat capacity, ductility, etc. Glauconite is characterized by high ion exchange capacity (up to 15 20 mEq per 100 g of rock) and specific surface (up to 120 m 2 / g), and as a result - a very significant absorption capacity. Being strong sorbents, glauconites absorb and transform into a state of inaccessible for plants salts of heavy metals and radionuclides (cesium-137 and strontium-90) contained in the soil. Bentonite clay used as a binder in the preparation of nanosorbent is clay containing at least 70% of the mineral of the montmorillonite group. Montmorillonite is a highly dispersed layered aluminosilicate in which due to non-stoichiometric substitutions of cations of the crystal lattice an excess negative charge appears, which is compensated by exchange cations located in the interlayer space. This is due to the high hydrophilicity of bentonite clay. When bentonite is mixed with water, it penetrates into the interlayer space of montmorillonite, hydrates its surface and exchange cations, which causes the mineral to swell. With further dilution with water, bentonite forms a stable viscous suspension with pronounced thixotropic properties. Montmorillonite has high cation exchange and adsorption properties. The last component used in the manufacture of a nanostructured sorbent is intercalated graphite, for example, which can be used, for example, the most studied graphite bisulfate (BG), since it is an intermediate product of thermally expanded carbon. The electrochemical synthesis of BG is based on the anodic oxidation of graphite in H 2 SO 4 solutions of a sufficiently high (~ 90-93%) concentration followed by hydrolysis of BG, the product of which is oxidized graphite (intercalated). NaHCO 3 is a common powder. KMnO 4 - crystalline in finely divided form. NaCl - in finely divided form.
Все компоненты, необходимые для изготовления наноструктурированного модифицированного сорбента, размещают в измельченном порошкообразном виде в емкостях для хранения 1-4, снабженных дозаторами. Глауконит, бентонитовую глину, интеркалированный графит и один из модификатов в порошкообразном состоянии смешивают и перемалывают дополнительно, затем перемешивают и добавляют воды до получения пластической массы. Компоненты дозируют в смеситель в следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонитовая глина - 40-70, глауконит - 20-50, интеркалированный графит - 1-5, один из модификаторов: NaHCO3 - 10, KMnO4 - 5, NaCl - 8. Диапазоны процентных соотношений компонентов обусловлены предполагаемыми условиями использования наносорбента и необходимой степенью фильтрации и сорбции. Так, например, для фильтрации и сорбции тяжелых металлов исходные компоненты дозируют и смешивают в следующем соотношении: глауконит 30%, бентонитовая глина 64%, интеркалированный графит 1%, модификатор KMnO4 5%, вода 38-42%, до образования пластической массы. Для фильтрации и сорбции нефтепродуктов в следующем соотношении: глауконит 30%, бентонитовая глина 55%, интеркалированный графит 5%, модификатор NaHCO3 10%, вода 38-42%, до образования пластической массы. В таблице 1 показано изменение кинетики сорбции тяжелых металлов в зависимости от применяемых модификаторов и почти неизменном соотношении компонент (масс.%) гранулированного наноструктурированного сорбента. В таблице 2 показано изменение кинетики сорбции фенола при изменении соотношений компонент (масс.%) гранулированного наноструктурированного сорбента.All components necessary for the manufacture of a nanostructured modified sorbent are placed in powdered form in powdered storage containers 1-4 equipped with dispensers. Glauconite, bentonite clay, intercalated graphite, and one of the modifiers in powder form are mixed and ground additionally, then mixed and water is added until a plastic mass is obtained. The components are dosed into the mixer in the following ratio of components, wt.%: Bentonite clay - 40-70, glauconite - 20-50, intercalated graphite - 1-5, one of the modifiers: NaHCO 3 - 10, KMnO 4 - 5, NaCl - 8 The ranges of percentages of the components are determined by the expected conditions for the use of nanosorbent and the required degree of filtration and sorption. So, for example, for filtration and sorption of heavy metals, the starting components are metered and mixed in the following ratio: glauconite 30%, bentonite clay 64%,
При решении задач очистки воды также возможны различные варианты комбинаций исходных компонентов и модификатора. Например, для умягчения воды при ее пропускании через гранулы модифицированного наноструктурированного сорбента исходные компоненты смешивают в следующем соотношении: глауконит 25%, бентонитовая глина 62%, интеркалированный графит 3%, модификатор NaHCO3-10%, вода 38-42%, до образования пластической массы. Для обеспечения сорбции - глауконит 25%, бентонитовая глина 68%, интеркалированный графит 2%, модификатор KMnO4-5%, вода 38-42%, до образования пластической массы. Для обезжелезивания - глауконит 35%, бентонитовая глина 57%, интеркалированный графит 3%, модификатор KMnO4 -5%, вода 38-42%, до образования пластической массы. Смешивание компонентов с водой осуществляют в автоматическом режиме, определяя готовность пластической массы измерителем влажности или визуально. Интеркалированный графит используют в измельченном до мелкодисперсной фракции и перемешивают одновременно с глауконитом, мелкодисперсной бентонитовой глиной, одним из модификаторов, без добавления воды до образования однородной массы, далее полученную массу помещают в мельницу и дополнительно измельчают до получения однородной массы, опять перемешивают и добавляют воду до получения однородной пластической массы, которую затем подвергают гранулированию в грануляторе. Форму и размер гранул выбирают исходя из требуемых параметров фильтрации и сорбции получаемого наносорбента. Гранулы получают диаметром от 1 до 50 мм, длиной от 7 до 120 мм. Гранулирование осуществляют, например, при помощи горизонтального одношнекового экструдера, полученные гранулы после выхода из гранулятора подсушивают горячим воздухом при температуре не выше 100°С до влажности не более 8%. Подсушенные гранулы подают в дробилку, где их измельчают в гранулы неправильной формы, имеющие размер в поперечнике от 1 до 50 мм, и в длину также от 1 до 50 мм. В результате дробления образуется различный гранулометрический состав. Гранулы просеивают через сита, имеющие размер от 1 до 50 мм. Просеянные гранулы сортируют по гранулометрическому составу и направляют в печь для обжига при температуре не более 700°С в течение не более 2 ч. После термообработки осуществляется охлаждение гранул естественным остыванием до температуры окружающей среды, затем гранулы фасуются в тару.When solving water purification problems, various combinations of initial components and a modifier are also possible. For example, for water softening during its passing through the sorbent granules modified nanostructured starting components are mixed in the following ratio: 25% glauconite, 62% bentonite clay intercalated
Таким образом, в результате реализации заявляемого способа получают гранулированный в виде неправильной формы гранул наносорбент, содержащий в качестве исходных компонентов - глауконит, терморасширенный углерод образовавшийся из интеркалированного графита при высоких температурах обжига, образующий по всему объему гранул развернутую наноструктуру, бентонитовую глину (в качестве связующего исходного компонента) и один из модификаторов. Процентное соотношение компонентов, входящих в состав заявляемого наносорбента, определяется сферой его применения и необходимыми фильтрационными и сорбционными характеристиками.Thus, as a result of the implementation of the proposed method, a nanosorbent granular in the form of irregular granules is obtained, containing glauconite as the initial components, thermally expanded carbon formed from intercalated graphite at high firing temperatures, forming a developed nanostructure, bentonite clay throughout the granule volume (as a binder source component) and one of the modifiers. The percentage ratio of the components that make up the inventive nanosorbent is determined by the scope of its application and the necessary filtration and sorption characteristics.
Пример №1 конкретного выполнения.Example No. 1 of a specific implementation.
Заявляемый способ реализован при получении наноструктурированного сорбента, используемого при очистке питьевой воды в составе фильтрующей загрузки бытового фильтра. В исходной воде присутствует кадмий. В качестве исходных компонентов использованы: бентонитовая глина - 59%, глауконит - 30%, интеркалированный графит - 3%, модификатор NaCl - 8%, вода 38-42%, до образования пластической массы. Для получения наносорбента исходные компоненты перемешали в сухом виде, полученную массу поместили в мельницу и дополнительно измельчили до получения однородной массы, опять перемешали и добавили воды до получения однородной пластической массы, которую затем подвергли гранулированию придавая гранулам форму лапши диаметром 1,5 мм и длиной 100 мм. Полученную лапшу подсушивают горячим воздухом до влажности 8%. Подсушенную лапшу направляют в дробилку, где получаются гранулы неправильной формы различного гранулометрического состава. На вибросите просеивают и выделяют необходимый гранулометрический состав гранул 1,2-1,4 мм. Направляют в печь обжига с температурой 650°С и обжигают в течение 1,5 часа. После обжига гранулы остывают до температуры 25°С. Охлажденные гранулы наносорбента фасуют для дальнейшей реализации.The inventive method is implemented upon receipt of a nanostructured sorbent used in the purification of drinking water as part of a filter load of a household filter. Cadmium is present in the source water. The initial components used were: bentonite clay - 59%, glauconite - 30%, intercalated graphite - 3%, NaCl modifier - 8%, water 38-42%, before the formation of plastic mass. To obtain nanosorbent, the starting components were mixed in dry form, the resulting mass was placed in a mill and further crushed to obtain a homogeneous mass, mixed again and water was added until a homogeneous plastic mass was obtained, which was then granulated to give granules the shape of noodles with a diameter of 1.5 mm and a length of 100 mm The resulting noodles are dried with hot air to a moisture content of 8%. The dried noodles are sent to the grinder, where the granules of irregular shape of different particle size distribution are obtained. On a vibrating screen, the necessary granulometric composition of granules of 1.2-1.4 mm is sieved and isolated. It is sent to a kiln with a temperature of 650 ° C and burned for 1.5 hours. After firing, the granules cool to a temperature of 25 ° C. Chilled nanosorbent granules are packed for further sale.
Пример №2 конкретного выполнения.Example No. 2 of a specific implementation.
Заявляемый способ реализован при получении наносорбента, используемого при очистке питьевой воды в составе фильтрующей загрузки бытового фильтра. В исходной воде присутствует Фенол. В качестве исходных компонентов использованы: бентонитовая глина - 6,5%, глауконит - 20%, интеркалированный графит - 5%, модификатор NaHCO3 - 10%, вода 38-42%, до образования пластической массы. Для получения наносорбента исходные компоненты перемешали в сухом виде, полученную массу поместили в мельницу и дополнительно измельчили до получения однородной массы, опять перемешали и добавили воды до получения однородной пластической массы, которую затем подвергли гранулированию придавая гранулам форму лапши диаметром 2,5 мм и длиной 90 мм. Полученную лапшу подсушивают горячим воздухом до влажности 8%. Подсушенную лапшу направляют в дробилку, где получаются гранулы неправильной формы различного гранулометрического состава. На вибросите просеивают и выделяют необходимый гранулометрический состав гранул 2,1 - 2,4 мм. Направляют в печь обжига с температурой 650°С и обжигают в течение 1,5 часа. После обжига гранулы остывают до температуры 25°С. Охлажденные гранулы наносорбента фасуют для дальнейшей реализации.The inventive method is implemented upon receipt of nanosorbent used in the purification of drinking water as part of the filter load of a household filter. Phenol is present in the source water. The initial components used are: bentonite clay - 6.5%, glauconite - 20%, intercalated graphite - 5%, NaHCO 3 modifier - 10%, water 38-42%, until the plastic mass is formed. To obtain nanosorbent, the starting components were mixed in a dry form, the resulting mass was placed in a mill and further crushed to obtain a homogeneous mass, mixed again and water was added until a homogeneous plastic mass was obtained, which was then granulated to give granules the shape of noodles with a diameter of 2.5 mm and a length of 90 mm The resulting noodles are dried with hot air to a moisture content of 8%. The dried noodles are sent to the grinder, where the granules of irregular shape of different particle size distribution are obtained. On a vibrating screen, the necessary granulometric composition of granules of 2.1 - 2.4 mm is sieved and isolated. It is sent to a kiln with a temperature of 650 ° C and burned for 1.5 hours. After firing, the granules cool to a temperature of 25 ° C. Chilled nanosorbent granules are packed for further sale.
Пример №3 конкретного выполнения.Example No. 3 of a specific implementation.
Заявляемый способ реализован при получении наносорбента, используемого при очистке питьевой воды в составе фильтрующей загрузки бытового фильтра. В исходной воде присутствует железо. В качестве исходных компонентов использованы: бентонитовая глина - 69%, глауконит - 25%, интеркалированный графит - 1%, модификатор КMnO4-5%, вода 38-42%, до образования пластической массы. Для получения наносорбента исходные компоненты перемешали в сухом виде, полученную массу поместили в мельницу и дополнительно измельчили до получения однородной массы, опять перемешали и добавили воды до получения однородной пластической массы, которую затем подвергли гранулированию придавая гранулам форму лапши диаметром 3,5 мм и длиной 80 мм. Полученную лапшу подсушивают горячим воздухом до влажности 8%. Подсушенную лапшу направляют в дробилку, где получаются гранулы неправильной формы различного гранулометрического состава. На вибросите просеивают и выделяют необходимый гранулометрический состав гранул 3,2-4 мм. Направляют в печь обжига с температурой 650°С и обжигают в течение 1,5 часа. После обжига гранулы остывают до температуры 25°С. Охлажденные гранулы наносорбента фасуют для дальнейшей реализации.The inventive method is implemented upon receipt of nanosorbent used in the purification of drinking water as part of the filter load of a household filter. Iron is present in the source water. As starting components are used: bentonite clay - 69%, glauconite - 25% intercalated graphite - 1% KMnO 4 Modifier -5%, water 38-42%, to form a plastic mass. To obtain nanosorbent, the starting components were mixed in a dry form, the resulting mass was placed in a mill and further crushed to obtain a homogeneous mass, mixed again and water was added until a homogeneous plastic mass was obtained, which was then granulated to give granules the shape of noodles with a diameter of 3.5 mm and a length of 80 mm The resulting noodles are dried with hot air to a moisture content of 8%. The dried noodles are sent to the grinder, where the granules of irregular shape of different particle size distribution are obtained. On a vibrating screen, the necessary granulometric composition of granules 3.2-4 mm is sieved and isolated. It is sent to a kiln with a temperature of 650 ° C and burned for 1.5 hours. After firing, the granules cool to a temperature of 25 ° C. Chilled nanosorbent granules are packed for further sale.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109154/05A RU2503496C2 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Granular modified nanostructured sorbent, method of its obtaining and composition for its obtaining |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109154/05A RU2503496C2 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Granular modified nanostructured sorbent, method of its obtaining and composition for its obtaining |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012109154A RU2012109154A (en) | 2013-09-20 |
RU2503496C2 true RU2503496C2 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49182862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012109154/05A RU2503496C2 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Granular modified nanostructured sorbent, method of its obtaining and composition for its obtaining |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503496C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570877C2 (en) * | 2014-01-22 | 2015-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технопарк" | Composite sorbent for sorption of radionuclides |
RU2612286C1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Сириус" | Sorbent-activator for purification of oil-contaminated soils and grounds and method for production thereof |
RU2648168C1 (en) * | 2017-08-16 | 2018-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Composition for biological treatment of soil, oil-storage, liquid waste and waste water from organic compounds and oil products |
RU2786981C1 (en) * | 2022-05-25 | 2022-12-27 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Activated complex sorbent |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4740488A (en) * | 1985-11-25 | 1988-04-26 | The University Of Michigan | Modified clay sorbents |
US4757040A (en) * | 1985-04-01 | 1988-07-12 | Research Institute Of Petroleum Processing Sinopec | Class of pillared interlayered clay molecular sieve products with regularly interstratified mineral structure |
US4916095A (en) * | 1988-07-14 | 1990-04-10 | The University Of Michigan | Modified clay sorbents |
US5607889A (en) * | 1994-01-19 | 1997-03-04 | Elf Aquitaine | Process for producing an active composite and active composite produced by this process |
US6210652B1 (en) * | 1996-10-21 | 2001-04-03 | Centre National De La Recherche Scientifique | Active composite having a laminate structure comprising an active in the form of granules |
RU2428249C2 (en) * | 2009-07-13 | 2011-09-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная компания МЕДИАНА-ФИЛЬТР" | Granulated nanosorbent and method of its production |
RU2429906C1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Лисскон" | Complex granular nanosorbent |
-
2012
- 2012-03-11 RU RU2012109154/05A patent/RU2503496C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4757040A (en) * | 1985-04-01 | 1988-07-12 | Research Institute Of Petroleum Processing Sinopec | Class of pillared interlayered clay molecular sieve products with regularly interstratified mineral structure |
US4740488A (en) * | 1985-11-25 | 1988-04-26 | The University Of Michigan | Modified clay sorbents |
US4916095A (en) * | 1988-07-14 | 1990-04-10 | The University Of Michigan | Modified clay sorbents |
US5607889A (en) * | 1994-01-19 | 1997-03-04 | Elf Aquitaine | Process for producing an active composite and active composite produced by this process |
US6210652B1 (en) * | 1996-10-21 | 2001-04-03 | Centre National De La Recherche Scientifique | Active composite having a laminate structure comprising an active in the form of granules |
RU2428249C2 (en) * | 2009-07-13 | 2011-09-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная компания МЕДИАНА-ФИЛЬТР" | Granulated nanosorbent and method of its production |
RU2429906C1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Лисскон" | Complex granular nanosorbent |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570877C2 (en) * | 2014-01-22 | 2015-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технопарк" | Composite sorbent for sorption of radionuclides |
RU2612286C1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Сириус" | Sorbent-activator for purification of oil-contaminated soils and grounds and method for production thereof |
RU2648168C1 (en) * | 2017-08-16 | 2018-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Composition for biological treatment of soil, oil-storage, liquid waste and waste water from organic compounds and oil products |
RU2795001C1 (en) * | 2022-05-04 | 2023-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Method for obtaining a composite sorbent |
RU2786981C1 (en) * | 2022-05-25 | 2022-12-27 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Activated complex sorbent |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012109154A (en) | 2013-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Demir et al. | Modelling and optimization of gold mine tailings based geopolymer by using response surface method and its application in Pb2+ removal | |
RU2482911C1 (en) | Composition for producing pelletised nanostructured sorbent and method to this end | |
JP2010001460A5 (en) | ||
CN104412329B (en) | Radioactive substance sorbing material, contactor, adsorption tower and water treatment facilities | |
RU2503496C2 (en) | Granular modified nanostructured sorbent, method of its obtaining and composition for its obtaining | |
JP2015536897A (en) | Silicate mineral processing method | |
RU2428249C2 (en) | Granulated nanosorbent and method of its production | |
JP2006212597A (en) | Water treatment agent | |
CA3105246C (en) | Formed body based on magnesium oxide and calcium carbonate and method for its preparation | |
WO2008015784A1 (en) | Hydrotalcite-like particulate material and method for production thereof | |
CN102046535B (en) | Basic magnesium sulfate granule and process for production thereof | |
RU2606539C1 (en) | Charge composition and method of producing foamed heat-insulating material | |
RU2429906C1 (en) | Complex granular nanosorbent | |
Sutthasupa et al. | Sugarcane bagasse-derived granular activated carbon hybridized with ash in bio-based alginate/gelatin polymer matrix for methylene blue adsorption | |
JP6858055B2 (en) | Lead adsorbent | |
RU2429907C1 (en) | Natural glauconite granules, composition and method of preparing composition for producing granules | |
JP7010670B2 (en) | Strontium ion adsorbent and its manufacturing method | |
Huang et al. | An innovative approach to recycle boron waste by mesoporous silica production and its application in methylene blue removal | |
AU2011363658A1 (en) | Method for producing a granulated sorbent | |
JP2022038876A (en) | Functional material composition containing artificial mineral fiber or artificial mineral fiber blend, inorganic foam, and inorganic alkaline material and manufacturing method thereof | |
JPS6087852A (en) | Adsorbent and its manufacture | |
RU2501602C2 (en) | Composition for production of complex granulated nano-sorbent | |
RU2665516C2 (en) | Method of producing sorbent for purifying water | |
RU2566141C1 (en) | Method of producing adsorbent | |
CA3035682A1 (en) | Procedure for the manufacture of potassium chloride granulate using an alkali metal carbonate and a hyrdogen phosphate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190312 |