RU2553896C1

RU2553896C1 - Granular filter material

Info

Publication number: RU2553896C1
Application number: RU2014111536/05A
Authority: RU
Inventors: Лариса Борисовна Сватовская; Людмила Леонидовна Масленникова; Дарья Васильевна Вобликова; Софья Александровна Ершова; Тамара Анатольевна Крапивная; Елена Николаевна Шевцова
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-06-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: granular filter material contains Cambrian clay and ground scrap autoclave foam concrete with a 063 sieve residue of not more than 1%, with the following ratio of components, wt %: Cambrian clay 50.0-60.0, said ground scrap autoclave foam concrete 40.0-50.0.

EFFECT: high efficiency of purification and sorption capacity for heavy metals.

2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к получению гранулированного фильтрующего материала и может быть использовано в технологии очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях.The invention relates to the production of granular filter material and can be used in the technology of natural water treatment for drinking water supply and wastewater treatment in filter facilities.

Известен гранулированный фильтрующий материал, состоящий из кембрийской глины и порошкообразного доломита в количестве 10-20% от массы глины (RU №2216385, B01D 39/06, B01J 20/02, опубл. 20.11.2003).Known granular filter material consisting of Cambrian clay and powdered dolomite in an amount of 10-20% by weight of clay (RU No. 2216385, B01D 39/06, B01J 20/02, publ. 20.11.2003).

Известен также гранулированный фильтрующий материал, состоящий из кембрийской глины, доломита, гранитных отсевов, боя керамических изделий и стеклобоя (RU №2375101, B01D 39/06, опубл. 10.12.2009).Also known is a granular filter material consisting of Cambrian clay, dolomite, granite screenings, ceramic bout and cullet (RU No. 2375101, B01D 39/06, published on 10.12.2009).

Однако эти фильтрующие материалы не обеспечивают эффективной очистки природных вод с высокой концентрацией гумусовых веществ, а также промышленных сточных вод, имеющих в своем составе ионы тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий и т.д.However, these filtering materials do not provide effective treatment of natural waters with a high concentration of humic substances, as well as industrial wastewater containing heavy metal ions such as lead, cadmium, etc.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому материалу является гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, бой керамических изделий, доломит, формоотход, являющийся отходом сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка и огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас. %: кембрийская глина 33,0-47,0, бой керамических изделий 4,0-6,0, доломит 13,0-17,0, формоотход 18,0-22,0, огнеупорная глина 18,0-22,0 (RU №2433853, B01D 39/06, опубл. 20.11.2011).The closest technical solution to the claimed material is a granular filter material containing Cambrian clay, the battle of ceramic products, dolomite, mold waste, which is a waste of steelmaking, based on quartz sand and refractory clay in the following ratio of components, wt. %: Cambrian clay 33.0-47.0, battle of ceramic products 4.0-6.0, dolomite 13.0-17.0, waste 18.0-22.0, refractory clay 18.0-22.0 (RU No. 2433853, B01D 39/06, published on November 20, 2011).

Недостатком этого фильтрующего материала является недостаточная эффективность очистки и сорбционная емкость по тяжелым металлам, например по свинцу.The disadvantage of this filter material is the lack of cleaning efficiency and sorption capacity for heavy metals, such as lead.

Задача изобретения - создание гранулированного фильтрующего материала с высокой эффективностью очистки и более высокой сорбционной емкостью по тяжелым металлам.The objective of the invention is the creation of a granular filter material with high cleaning efficiency and a higher sorption capacity for heavy metals.

Технический результат достигается тем, что гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, дополнительно содержит молотый бой автоклавного пенобетона с остатком на сите 063 не более 1% при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved by the fact that the granular filter material containing Cambrian clay additionally contains ground battle of autoclaved foam concrete with a residue on sieve 063 of not more than 1% in the following ratio of components, wt. %:

кембрийская глинаcambrian clay 50,0-60,050.0-60.0

молотый бой автоклавного пенобетонаground battle of autoclaved foam concrete

с остатком на сите 063 не более 1%with a sieve residue of 063 no more than 1% 40,0-50,0.40.0-50.0.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый состав гранулированного фильтрующего материала не известен, поэтому данное техническое решение обладает мировой новизной.At the filing date, according to the authors and the applicant, the claimed composition of the granular filter material is not known, therefore this technical solution has a world novelty.

Кембрийская глина - легкоплавкая, полукислая, низкодисперсная, с низким содержанием крупнозернистых включений, насыпная плотность 1450 кг/м³, интервал спекания 50-100°C. Данные химического анализа глины представлены в таблице 1. Бой пенобетона автоклавного твердения, образующийся как на этапе производства пенобетона в виде брака, так и при его транспортировке и кладке стен, подвергается помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,63 не более 1%. Фазовый состав пенобетона представлен кварцем, гидросиликатами кальция, и более чем на 80% состоит из низкоосновных гидросиликатов, таких как тоберморит и ксонотлит.Cambrian clay is fusible, semi-acidic, low-disperse, with a low content of coarse inclusions, bulk density of 1450 kg / m ³ , sintering range of 50-100 ° C. The data of the chemical analysis of clay are presented in table 1. The autoclaved foam concrete fight, which is formed both at the stage of production of foam concrete in the form of marriage, and during its transportation and wall laying, is milled in a ball mill to a sieve residue of 0.63 no more than 1%. The phase composition of foam concrete is represented by quartz, calcium hydrosilicates, and more than 80% consists of low-basic hydrosilicates such as tobermorite and xonotlite.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат. Совместное присутствие кембрийской глины и молотого пенобетона приводит в обжиге к дегидратации гидросиликатов, появлению новых фаз и формированию более однородной поровой структуру материала с преимущественным размером пор от 1 до 5 мкм. Все это в совокупности приводит к появлению новых донорных активных центров, что увеличивает эффективность очистки и сорбционную емкость заявляемого материала.The inventive combination of essential features exhibits a new property, which allows to obtain a technical result. The combined presence of Cambrian clay and ground foam leads to the dehydration of hydrosilicates, the appearance of new phases and the formation of a more uniform pore structure of the material with a predominant pore size of 1 to 5 microns. All this together leads to the appearance of new donor active centers, which increases the cleaning efficiency and sorption capacity of the claimed material.

Оптимальное содержание пенобетона в фильтрующем материале - 40,0-50,0%. При выходе за предел максимального содержания пенобетона понижается прочность гранул фильтрующего материала, и они разрушаются в воде. При выходе за предел минимального содержания пенобетона снижается сорбционная емкость и эффективность очистки, т.к. уменьшается общая пористость материала.The optimum content of foam in the filter material is 40.0-50.0%. When going beyond the maximum content of foam concrete, the strength of the granules of the filter material decreases, and they are destroyed in water. If the minimum content of foam concrete is exceeded, the sorption capacity and cleaning efficiency decrease, since the total porosity of the material decreases.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯEXAMPLE OF SPECIFIC PERFORMANCE

Для изготовления фильтрующего материала автоклавный пенобетон любой плотности дозировался и подвергался помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,63 не более 1%. Пенобетон смешивали до однородной массы с кембрийской глиной, добавляли воду до влажности 25-30%. Полученную массу подвергали грануляции ручным способом. Сушку гранул размером 1-Змм проводили при температуре плюс 100-140°C. Полученный гранулированный материал обжигался при температуре 650-700°C. Исходные компоненты при обжиге претерпевают определенные физико-химические превращения, формирующие пористую структуру фильтрующего материала, что приводит к появлению новых донорных активных центров, и соответственно увеличивает эффективность очистки и сорбционную емкость заявляемого материала. Испытания проводились по ионам свинца. Повышение температуры обжига более 700°C не целесообразно, т.к. сорбционная емкость и эффективность очистки практически не изменяются, при температуре обжига менее 650°C гранулы фильтрующего материала теряют прочность и распадаются на более мелкие фрагменты. Сорбционная емкость определялась на основании данных технологического моделирования процесса очистки воды фильтрованием, выполняемого в соответствии с методикой, разработанной Д.М. Минцем (Технология очистки природных вод фильтрованием / Е.Г.Петров, П.П. Бегунов. - СПб., 2006. - 54 с). В таблице 2 приведены состав и свойства гранулированного фильтрующего материала. Анализ таблицы показывает, что сорбционная емкость предлагаемого гранулированного фильтрующего материала увеличивается на 40%, а эффективность очистки от ионов свинца возрастает практически до 100% по сравнению с прототипом.For the manufacture of filtering material, autoclaved foam concrete of any density was dosed and milled in a ball mill to a sieve residue of 0.63 no more than 1%. Foam concrete was mixed to a homogeneous mass with Cambrian clay, water was added to a moisture content of 25-30%. The resulting mass was subjected to manual granulation. The drying of granules with a size of 1-3 mm was carried out at a temperature of plus 100-140 ° C. The obtained granular material was fired at a temperature of 650-700 ° C. The initial components during firing undergo certain physical and chemical transformations that form the porous structure of the filter material, which leads to the appearance of new donor active centers, and accordingly increases the cleaning efficiency and sorption capacity of the claimed material. Tests were conducted on lead ions. An increase in firing temperature of more than 700 ° C is not advisable, because the sorption capacity and cleaning efficiency are practically unchanged; at a firing temperature of less than 650 ° C, the granules of the filter material lose their strength and break up into smaller fragments. Sorption capacity was determined on the basis of technological modeling of the water purification by filtration, performed in accordance with the method developed by D.M. Mintz (Technology of natural water purification by filtration / E.G. Petrov, P.P. Begunov. - St. Petersburg, 2006. - 54 s). Table 2 shows the composition and properties of the granular filter material. Analysis of the table shows that the sorption capacity of the proposed granular filter material increases by 40%, and the efficiency of cleaning from lead ions increases to almost 100% compared with the prototype.

Claims

A granular filter material containing Cambrian clay, characterized in that it further comprises ground battle of autoclaved foam concrete with a residue on sieve 063 of not more than 1% in the following ratio of components, wt.%:
cambrian clay 50.0-60.0 specified ground battle autoclaved foam concrete 40.0-50.0