RU2597381C1 - Carbon-containing sorbent made of vegetable raw material and method of purifying water from sulphides based thereon - Google Patents

Carbon-containing sorbent made of vegetable raw material and method of purifying water from sulphides based thereon Download PDF

Info

Publication number
RU2597381C1
RU2597381C1 RU2015132964/05A RU2015132964A RU2597381C1 RU 2597381 C1 RU2597381 C1 RU 2597381C1 RU 2015132964/05 A RU2015132964/05 A RU 2015132964/05A RU 2015132964 A RU2015132964 A RU 2015132964A RU 2597381 C1 RU2597381 C1 RU 2597381C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
sorbent
carbon
dried
washed
Prior art date
Application number
RU2015132964/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Алексеевна Земнухова
Ольга Дмитриевна Арефьева
Наталья Павловна Моргун
Анна Васильевна Ковехова
Ульяна Андреевна Климова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет"(ДВФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет"(ДВФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет"(ДВФУ)
Priority to RU2015132964/05A priority Critical patent/RU2597381C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2597381C1 publication Critical patent/RU2597381C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

FIELD: treatment plants.
SUBSTANCE: invention relates to water purification from sulphides and carbon-containing sorbent based on vegetable raw materials. Carbon-containing sorbent for cleaning water from sulphides has microporous structure with average pore diameter of about 2 nm, X-ray amorphous state and is made in form of bundles of fibres with diameter of 50-100 mcm with diameter of separate fibres is about 1.5 mcm. Sorbent is obtained by alkali treatment of rice straws, which are ground, washed with water and dried at room temperature, with an alkaline solution at temperature 90°C for one hour while stirring and volume ratio s: l = 1:13. Obtained fibre product is filtered, washed with distilled water, dried in air and carbonised with insufficient air, washed and dried.
EFFECT: invention provides an efficient sorbent from cheap raw materials.
2 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретения относятся к углеродсодержащему сорбенту из растительного сырья и способу очистки воды от сульфидов на основе полученного сорбента.The invention relates to a carbon-containing sorbent from plant materials and a method for purifying water from sulfides based on the obtained sorbent.

Сульфиды являются одними из наиболее распространенных веществ, загрязняющих природные воды. Источниками поступления сульфидов в гидросферу являются бытовые стоки, химическая, горно-обогатительная, металлургическая, целлюлозно-бумажная, нефтегазодобывающая, нефтеперерабатывающая и теплоэнергетическая отрасли промышленности. Наличие в воде сульфидов, в частности сероводорода, придает воде неприятный запах, интенсифицирует процесс коррозии трубопроводов и вызывает их зарастание вследствие развития серобактерий, а также оказывает токсическое действие на живые организмы. В настоящее время предложены различные методы очистки воды от сульфидов и сероводорода; достаточно распространенным методом является реагентный метод.Sulfides are one of the most common substances that pollute natural waters. Sources of sulfides in the hydrosphere are domestic wastewater, chemical, mining, metallurgical, pulp and paper, oil and gas, oil refining and heat power industries. The presence of sulfides in water, in particular hydrogen sulfide, gives an unpleasant odor to water, intensifies the corrosion process of pipelines and causes them to overgrow due to the development of sulfur bacteria, and also has a toxic effect on living organisms. Currently, various methods have been proposed for purifying water from sulfides and hydrogen sulfide; a fairly common method is the reagent method.

Известен способ очистки природных вод (в основном подземных) и сточных вод ряда промышленных предприятий (целлюлозно-бумажных, химических, кожевенных и др.) от сульфидов и сероводорода [1].Способ заключается в фильтровании очищаемой воды через слой зернистой загрузки, предварительно заполненной железосодержащим реагентом - гидроксидом железа(II) или гидроксидом железа(III). Образовавшийся в загрузке в течение фильтроцикла сульфид железа окисляют до гидроксида железа кислородом воздуха, который подают в начале водовоздушной промывки через слой зернистой загрузки до окисления основной массы сульфида железа. Для увеличения продолжительности фильтроцикла очищаемую воду перед подачей в зернистую загрузку насыщают кислородом и/или в нее вводят другой окислитель. Способ имеет ряд недостатков: необходимость использования реагентов - гидроксида железа(II) или гидроксида железа(III), которые добавляются в виде суспензии к очищаемой воде, а также необходимость окисления сульфида железа кислородом воздуха для регенерации гидроксида железа.There is a method of purification of natural water (mainly underground) and wastewater of a number of industrial enterprises (pulp and paper, chemical, leather, etc.) from sulfides and hydrogen sulfide [1]. The method consists in filtering the purified water through a layer of granular load, pre-filled with iron the reagent is iron (II) hydroxide or iron (III) hydroxide. The iron sulfide formed in the charge during the filter cycle is oxidized to iron hydroxide with atmospheric oxygen, which is fed at the beginning of the air-water washing through the granular charge layer until the bulk of the iron sulfide is oxidized. To increase the duration of the filter cycle, the purified water is saturated with oxygen and / or another oxidizing agent is introduced into the granular charge before being fed. The method has several disadvantages: the need to use reagents — iron (II) hydroxide or iron (III) hydroxide, which are added as a suspension to the water to be purified, and the need to oxidize iron sulfide with atmospheric oxygen to regenerate iron hydroxide.

Известен способ очистки от сульфидов и сероводорода фильтрованием через слой зернистой загрузки, заполненной гидроксидом железа и мелкодисперсным углеродным материалом [2]. Каталитическое действие углеродного материала обеспечивает повышение скорости окисления сероводорода и сульфидов кислородом воздуха, растворенного в очищаемой воде перед ее подачей в слой зернистой загрузки. Однако данный способ, как и предыдущий, требует использования реагентов и последующего окисления образовавшегося сульфида железа кислородом воздуха.A known method of purification from sulfides and hydrogen sulfide by filtration through a layer of granular charge filled with iron hydroxide and finely divided carbon material [2]. The catalytic effect of the carbon material provides an increase in the oxidation rate of hydrogen sulfide and sulfides by the oxygen of the air dissolved in the water to be purified before it is fed into the granular loading layer. However, this method, like the previous one, requires the use of reagents and the subsequent oxidation of the formed iron sulfide with atmospheric oxygen.

Известен способ очистки природных и сточных вод от сероводорода, ионов сульфида и гидросульфида, который включает обработку воды гидроксидом железа с образованием нерастворимых сульфидов железа, окисление суспензии кислородом воздуха и отделение твердых продуктов очистки от очищенной воды [3]. Химическое осаждение частиц гидроксида железа проводят в присутствии в воде диспергированных целлюлозных волокон с получением суспензии композиционного материала из волокон с иммобилизованными ими частицами гидроксида железа. Окисление сульфидов проводят при повышенном давлении воздуха, а отделение твердых продуктов очистки воды - с использованием напорной флотации. К недостаткам данного способа относятся использование реагентов - гидроксида железа(II) или гидроксида железа(III), необходимость окисления сульфида железа кислородом воздуха для регенерации гидроксида железа и использование дополнительного оборудования - насыщение воды воздухом проводят в сатураторе при повышенном давлении, что удорожает процесс очистки.There is a method of purification of natural and waste water from hydrogen sulfide, sulfide and hydrosulfide ions, which includes treating water with iron hydroxide to form insoluble iron sulfides, oxidizing the suspension with atmospheric oxygen and separating solid cleaning products from purified water [3]. Chemical precipitation of particles of iron hydroxide is carried out in the presence of dispersed cellulose fibers in water to obtain a suspension of a composite material from fibers with particles of iron hydroxide immobilized by them. Oxidation of sulfides is carried out at elevated air pressure, and the separation of solid water purification products using pressure flotation. The disadvantages of this method include the use of reagents - iron (II) hydroxide or iron (III) hydroxide, the need for oxidation of iron sulfide with oxygen by air to regenerate iron hydroxide and the use of additional equipment - water is saturated with air in a saturator at an increased pressure, which makes the cleaning process more expensive.

В качестве прототипа выбран способ сорбционной очистки сульфидсодержащих сточных вод, наиболее близкий к заявляемому по существенным признакам и достигаемому результату [4]. В качестве сорбентов используют глауконитовый песок Аютинского месторождения (Ростовская область) и аминолигнин со слитой структурой. Глауконитовый песок Аютинского месторождения (Ростовская область) является природным сорбентом, представителем слоистых и сложно-ленточных силикатов при содержании глауконита в породе 40-50%. Аминолигнин получают из гидролизного лигнина, являющегося отходом гидролизных производств, путем его модификации в несколько стадий. Аминолигнин имеет в своем составе катионообменные группы -СООН и -ОН и анионообменные -NH2, -Cl. Процесс обработки сероводородной воды на сорбционных материалах осуществляют последовательно. При обработке сероводородных вод на глауконитовом песке происходит снижение исходного содержания сероводорода в среднем на 50%, на втором этапе обработку вод производят на аминолигнине, позволяющем произвести глубокую очистку сточных вод от сероводорода до предельно допустимых значений.As a prototype, the method of sorption treatment of sulphide-containing wastewater was selected, which is closest to the claimed according to the essential features and the achieved result [4]. Glauconite sand of the Ayutinsky deposit (Rostov region) and aminolignin with a fused structure are used as sorbents. Glauconite sand of the Ayutinsky deposit (Rostov region) is a natural sorbent, a representative of layered and complex tape silicates with a content of glauconite in the rock of 40-50%. Aminolignin is obtained from hydrolysis lignin, which is a waste of hydrolysis production, by its modification in several stages. Aminolignin incorporates -COOH and -OH cation-exchange groups and -NH 2 , -Cl anion-exchange groups. The process of processing hydrogen sulfide water on sorption materials is carried out sequentially. When processing hydrogen sulfide water on glauconite sand, the initial hydrogen sulfide content decreases by an average of 50%, at the second stage, the water is treated on aminolignin, which allows deep wastewater treatment from hydrogen sulfide to the maximum permissible values.

Недостатком способа является многостадийность - использование последовательной очистки, включающей применение двух сорбентов -глауконитового песка Аютинского месторождения и аминолигнина, получаемого из гидролизного лигнина путем его переработки в несколько стадий. Использование двух сорбентов разной природы и разной подготовки усложняет и удорожает технологию очистки загрязненных вод.The disadvantage of this method is multi-stage - the use of sequential purification, including the use of two sorbents - glauconite sand of the Ayutinsky deposit and aminolignin obtained from hydrolysis lignin by processing it in several stages. The use of two sorbents of different nature and different preparation complicates and increases the cost of treatment technology for contaminated water.

Задачами изобретений являются получение нового углеродсодержащего сорбента из растительных отходов возобновляемого природного сырья на примере соломы риса и разработка способа очистки воды от сульфидов с его использованием.The objectives of the invention are to obtain a new carbon-containing sorbent from plant wastes of renewable natural raw materials using rice straw as an example and to develop a method for purifying water from sulfides using it.

Технический результат предлагаемого способа заключается в расширении круга сорбентов, применяемых для очистки сульфидсодержащих сточных вод, и возможности решения проблемы утилизации многотоннажного отхода при производстве риса.The technical result of the proposed method is to expand the range of sorbents used for the purification of sulfide-containing wastewater, and the possibility of solving the problem of recycling large-tonnage waste in rice production.

Поставленные задачи решаются эффективным углеродсодержащим сорбентом, полученным из возобновляемых растительных отходов, образующихся при производстве риса, - рисовой соломы, а также одностадийным способом очистки сульфидсодержащих вод с использованием этого сорбента.The tasks are solved by an effective carbon-containing sorbent obtained from renewable plant waste generated in the production of rice, rice straw, as well as a one-step method for purification of sulfide-containing water using this sorbent.

Поставленные задачи оптимальным образом решаются углеродсодержащим сорбентом, который получают карбонизацией волокнистых полуфабрикатов, полученных при щелочной обработке рисовой соломы в процессе выделения кремнийсодержащих веществ (согласно полученному ранее патенту [5, 6]) 1 М раствором щелочи - NaOH или KOH при температуре 90°С в течение одного часа при перемешивании и объемном соотношении Т:Ж=1:13; поставленные задачи оптимальным образом решается сорбционной очисткой вод от сульфидов, которую проводят с использованием полученного сорбента при рН 9-10 при соотношении сорбент: вода = 1:100 в течение 1 часа с последующим отделением углеродсодержащего сорбента от очищенной воды.The tasks are optimally solved by a carbon-containing sorbent, which is obtained by carbonization of fibrous semi-finished products obtained by alkaline treatment of rice straw in the process of separation of silicon-containing substances (according to the patent [5, 6]) 1 M alkali solution - NaOH or KOH at a temperature of 90 ° C in for one hour with stirring and a volume ratio of T: W = 1: 13; The tasks are optimally solved by sorption treatment of water from sulfides, which is carried out using the obtained sorbent at a pH of 9-10 at a sorbent: water ratio of 1: 100 for 1 hour, followed by separation of the carbon-containing sorbent from purified water.

Определение химического состава заявляемого сорбента выполнено методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектроскопии (ЭД РФС) на спектрометре Shimadzu EDX 800 HS (Япония). Рентгенофазовый анализ проведен на дифрактометре D8 ADVANCE в CuKα-излучении. Исследование морфологии поверхности сорбента проводилось на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) высокого разрешения Hitachi S 5500 (Япония). С целью определения строения образцов были записаны ИК-спектры поглощения в области 400-4000 см-1 в бромиде калия на Фурье-спектрометре Bruker Vertex 70 (Германия). Насыпную и истинную плотность определяли по ГОСТ 8269.0-97 [7]. Значение удельной поверхности и суммарный объем пор определяли по адсорбции паров воды согласно [8], эффективный диаметр пор - по [9]. Величину рН водной вытяжки устанавливали по ГОСТ 4453-74 [10]. Адсорбционную активность полученного продукта определяли по йоду по ГОСТ 6217-74 [11], по метиленовому голубому и метиленовому оранжевому - по ГОСТ 4453-74 [10]. рН растворов измеряли на рН метре рН-150М (г. Гомель); наличие запаха очищенной воды устанавливали по ГОСТ 3351-74 [12].The chemical composition of the inventive sorbent was determined by energy dispersive x-ray fluorescence spectroscopy (ED XRF) on a Shimadzu EDX 800 HS spectrometer (Japan). X-ray phase analysis was performed on a D8 ADVANCE diffractometer in CuKα radiation. The morphology of the surface of the sorbent was studied on a Hitachi S 5500 high-resolution scanning electron microscope (SEM) (Japan). In order to determine the structure of the samples, IR absorption spectra in the region of 400–4000 cm –1 in potassium bromide were recorded on a Bruker Vertex 70 Fourier spectrometer (Germany). Bulk and true density was determined according to GOST 8269.0-97 [7]. The value of the specific surface and the total pore volume were determined by adsorption of water vapor according to [8], the effective pore diameter was determined by [9]. The pH of the aqueous extract was set according to GOST 4453-74 [10]. The adsorption activity of the obtained product was determined by iodine according to GOST 6217-74 [11], by methylene blue and methylene orange - according to GOST 4453-74 [10]. the pH of the solutions was measured on a pH meter pH-150M (Gomel); the presence of the smell of purified water was established according to GOST 3351-74 [12].

Отличительным признаком заявляемого способа очистки вод от сульфидов является использование нового эффективного углеродсодержащего сорбента, полученного из отходов производства риса -соломы риса. Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого способа с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A distinctive feature of the proposed method for purification of water from sulfides is the use of a new effective carbon-containing sorbent obtained from waste from rice-rice straw. A comparative analysis of the essential features of the proposed method with the essential features of analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."

Предлагаемый углеродсодержащий сорбент и способ очистки вод от сульфидов на его основе поясняются снимками, графиками и изображениями, приведенными на фиг. 1-4.The proposed carbon-containing sorbent and a method for purifying water from sulfides based on it are illustrated by pictures, graphs and images shown in FIG. 1-4.

На фиг. 1 представлена зондовая фотография поверхности сорбента, указывающая, что его поверхностный слой содержит ~68,69% С и ~18,66% О. Рентгеноаморфное состояние сорбента подтверждается фиг. 2, на которой дана рентгенограмма сорбента, характерная для аморфных продуктов. На фиг. 3 показаны микрофотографии поверхности сорбента (3а - при увеличении в 20 мкм, 3б - при увеличении в 500 мкм), свидетельствующие о его волокнистой структуре. ИК-спектр углеродсодержащего сорбента дан на фиг. 4 в области 400-4000 см-1. Его анализ указывает на наличие в сорбенте продуктов разложения волокнистого полуфабриката, основу которого составляет целлюлоза: интенсивная широкая полоса поглощения с максимумом в области 3433 см-1 отвечает валентным колебаниям ОН-групп различной природы; полоса поглощения в области 2920 см-1 соответствует валентным колебаниям алифатических групп. Присутствие в спектре интенсивной полосы в области 1595 см-1 указывает на наличие сопряженных связей -С=С- конденсированных ароматических структур; в этом же диапазоне ~1600 см-1 проявляются и деформационные колебания ОН-групп.In FIG. 1 shows a probe photograph of the surface of the sorbent, indicating that its surface layer contains ~ 68.69% C and ~ 18.66% O. The X-ray amorphous state of the sorbent is confirmed by FIG. 2, which shows the x-ray of the sorbent, characteristic of amorphous products. In FIG. 3 shows microphotographs of the surface of the sorbent (3a - with an increase of 20 microns, 3b - with an increase of 500 microns), indicating its fibrous structure. The IR spectrum of the carbon-containing sorbent is given in FIG. 4 in the region of 400-4000 cm -1 . His analysis indicates the presence in the sorbent of decomposition products of a fibrous semi-finished product, the basis of which is cellulose: an intense wide absorption band with a maximum in the region of 3433 cm -1 corresponds to stretching vibrations of OH groups of various nature; the absorption band in the region of 2920 cm -1 corresponds to stretching vibrations of aliphatic groups. The presence in the spectrum of an intense band in the region of 1595 cm -1 indicates the presence of conjugated bonds —C = C— of condensed aromatic structures; In the same range of ~ 1600 cm –1 , deformation vibrations of OH groups also appear.

Кроме того, в спектре углеродсодержащего сорбента наблюдаются полосы поглощения при 1695 см-1 (соответствует валентным колебаниям карбонильных групп С=O), при 1238 см-1 (соответствует валентным колебаниям связей С-O вторичных спиртов) и при 1375 см-1 (соответствует деформационным колебаниям СН2- и СН3-групп).In addition, absorption bands are observed in the spectrum of the carbon-containing sorbent at 1695 cm -1 (corresponds to stretching vibrations of carbonyl groups C = O), at 1238 cm -1 (corresponding to stretching vibrations of С-O bonds of secondary alcohols) and at 1375 cm -1 (corresponding to deformation vibrations of CH 2 and CH 3 groups).

Насыпная плотность продукта равна 91 кг/м3, а истинная плотность - 1440 кг/м. Значение удельной поверхности, установленное по парам воды, составляет ~45 м2/г; суммарный объем пор по воде равен 0,15 см3/г; рН водной вытяжки находится в диапазоне значений нейтральной среды. Адсорбционная активность по йоду заявляемого углеродсодержащего сорбента составляет 43%, по метиленовому голубому - 130 мг/г, по метиленовому оранжевому - 63 мг/г.The bulk density of the product is 91 kg / m 3 and the true density is 1440 kg / m. The value of the specific surface, established by water vapor, is ~ 45 m 2 / g; the total pore volume in water is 0.15 cm 3 / g; The pH of the aqueous extract is in the range of the neutral medium. The iodine adsorption activity of the inventive carbon-containing sorbent is 43%, for methylene blue - 130 mg / g, for methylene orange - 63 mg / g.

Предлагаемый способ очистки вод от сульфидов отличается от способов, известных из уровня техники, тем, что для его применения используют углеродсодержащий сорбент, впервые полученный из возобновляемых растительных отходов - рисовой соломы. Полученный продукт представляет собой твердый порошкообразный продукт, который находится в рентгеноаморфном состоянии, что подтверждается рентгенофазовым анализом; состоит из пучков волокон с диаметром 50-100 мкм; диаметр отдельного волокна - около 1,5 мкм; характеризуется микропористой структурой со средним диаметром пор ~2 нм.The proposed method for purifying water from sulfides differs from the methods known from the prior art in that for its use a carbon-containing sorbent is first obtained from renewable plant waste - rice straw. The resulting product is a solid powder product, which is in an x-ray amorphous state, which is confirmed by x-ray phase analysis; consists of bundles of fibers with a diameter of 50-100 microns; the diameter of an individual fiber is about 1.5 microns; characterized by a microporous structure with an average pore diameter of ~ 2 nm.

Заявляемый способ очистки вод от сульфидов реализуется в два этапа.The inventive method of purification of water from sulfides is implemented in two stages.

На первом этапе осуществления заявляемого способа получают углеродсодержащий сорбент по методике, описанной в примере 1, а на втором проводят очистку воды от сульфидов. Опыты проводили с дистиллированной водой, искусственно загрязненной сульфидом натрия с концентрацией 700 мкг/л при рН 9-10. Способ очистки осуществляют следующим образом: навеску сорбента массой 0,5 г помещают в колбу, приливают 50 мл искусственно загрязненной воды и встряхивают смесь на перемешивающем устройстве ЛАБ-ПУ-01 в течение 1 часа для установления равновесия, после чего суспензию отфильтровывают через фильтр «синяя лента». Остаточное содержание сульфид-ионов в растворе определяют спектрофотометрическим методом на спектрофотометре Hach DR2700-01B1 с N,N-диметил-п-фенилендиамин сульфатом. Эффективность извлечения сульфид-ионов из водных растворов (а, %) вычисляют по формуле:At the first stage of the implementation of the proposed method receive carbon-containing sorbent according to the method described in example 1, and at the second conduct water purification from sulfides. The experiments were carried out with distilled water, artificially contaminated with sodium sulfide with a concentration of 700 μg / l at pH 9-10. The cleaning method is as follows: a weighed sample of a sorbent weighing 0.5 g is placed in a flask, 50 ml of artificially contaminated water are poured and the mixture is shaken on a LAB-PU-01 mixing device for 1 hour to establish equilibrium, after which the suspension is filtered through a blue filter tape". The residual sulfide ion content in the solution is determined spectrophotometrically on a Hach DR2700-01B1 spectrophotometer with N, N-dimethyl-p-phenylenediamine sulfate. The efficiency of extraction of sulfide ions from aqueous solutions (a,%) is calculated by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Сисх. и Срав. - исходная и равновесная концентрации сульфид-ионов, мкг/мл.where C ref . and C equal . - initial and equilibrium concentration of sulfide ions, μg / ml.

Экспериментальные данные, свидетельствующие о сорбционной активности заявляемого сорбента относительно сульфид-ионов в сравнении с коммерческим образцом - активированным углем марки П-709, - представлены в таблице.The experimental data indicating the sorption activity of the inventive sorbent relative to sulfide ions in comparison with a commercial sample - activated carbon brand P-709, are presented in the table.

Figure 00000002
Figure 00000002

Как свидетельствуют данные таблицы, сорбционная способность коммерческого продукта в два раза ниже, чем заявляемого сорбента, а отсутствие характерного запаха (наряду с данными, полученными по эффективности сорбции сульфид-ионов) свидетельствует о достаточной степени очистки от сульфид-ионов.As the data in the table indicate, the sorption capacity of a commercial product is two times lower than the claimed sorbent, and the absence of a characteristic odor (along with data obtained by the efficiency of sorption of sulfide ions) indicates a sufficient degree of purification from sulfide ions.

Количество сорбируемых сульфид-ионов (Г, мкг/г) рассчитывали и по формуле:The amount of sorbed sulfide ions (G, μg / g) was calculated by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где m - масса сорбента, г;where m is the mass of the sorbent, g;

Сисх. и Срав. - исходная и равновесная концентрации, мкг/мл;With ref. and C equal. - initial and equilibrium concentrations, μg / ml;

V - объем пробы, мл.V - sample volume, ml.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет удалять сульфиды из воды с высокой эффективностью (≥91%), а также расширить круг сорбентов, получаемых из экологически чистого возобновляемого природного сырья, являющегося крупнотоннажным отходом производства риса.Thus, the proposed method allows you to remove sulfides from water with high efficiency (≥91%), as well as expand the range of sorbents obtained from environmentally friendly renewable natural raw materials, which is a large-tonnage waste from rice production.

Способ может быть применен для очистки и доочистки сточных и природных вод; способ прост в осуществлении и не требует использования специального оборудования; при его применении решается проблема утилизации отходов производства риса.The method can be applied for the purification and post-treatment of wastewater and natural waters; the method is simple to implement and does not require the use of special equipment; its application solves the problem of recycling rice production waste.

Возможность осуществления предлагаемого изобретения подтверждается ниже приведенными примерами.The possibility of carrying out the invention is confirmed by the following examples.

Пример 1Example 1

Рисовую солому измельчают на части размером примерно 2 см, промывают дистиллированной водой и высушивают на воздухе. Навеску подготовленной рисовой соломы массой 50 г помещают в колбу, заливают 650 мл 1 М NaOH (соотношение Т:Ж=1:13), перемешивают при температуре 95°C в течение часа на вертикальной мешалке WiseStir (HS-50) с якорным перемешивающим устройством. Обработанную солому вместе с раствором охлаждают до комнатной температуры и отделяют раствор (гидролизат) от нерастворившегося остатка сырья (волокнистого полуфабриката). Выход промытого до нейтральных промывных вод и высушенного на воздухе волокнистого полуфабриката составляет ~44% от общей массы. Далее волокнистый полуфабрикат карбонизируют в стеклоуглеродном поддоне при недостатке воздуха при оптимальной температуре, равной 350-400°C, до удаления летучих компонентов в течение 0,5 часа. Полученный образец вновь промывают дистиллированной водой и высушивают в сушильном шкафу при t=105°C до постоянной массы.Rice straw is crushed into pieces of about 2 cm in size, washed with distilled water and dried in air. A sample of prepared rice straw weighing 50 g is placed in a flask, filled with 650 ml of 1 M NaOH (ratio T: W = 1: 13), stirred at 95 ° C for one hour on a WiseStir (HS-50) vertical mixer with an anchor mixing device . The treated straw together with the solution is cooled to room temperature and the solution (hydrolyzate) is separated from the insoluble residue of the raw material (fibrous semi-finished product). The yield of washed to neutral wash water and air-dried fibrous semi-finished product is ~ 44% of the total mass. Further, the fibrous prefabricated product is carbonized in a glassy carbon tray with a lack of air at an optimum temperature of 350-400 ° C, until volatile components are removed within 0.5 hours. The resulting sample was again washed with distilled water and dried in an oven at t = 105 ° C to constant weight.

Навеску сорбента массой 0,5 г помещают в колбу, заливают 50 мл воды, искусственно загрязненной сульфидом натрия с концентрацией 700 мкг/л при рН 9-10, встряхивают колбы на перемешивающем устройстве ЛАБ-ПУ-01 в течение 1 ч для установления равновесия, после чего суспензию отфильтровывают через фильтр «синяя лента». Остаточное содержание сульфид-ионов в растворе определяют спектрофотометрическим методом на спектрофотометре Hach DR2700-01B1 с N,N-диметил-п-фенилендиамин сульфатом. За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов трех параллельных определений. Эффективность извлечения сульфид-ионов из водных растворов (α, %) вычисленная по формуле (1) составляет 91%.A weighed portion of a sorbent weighing 0.5 g is placed in a flask, pour 50 ml of water, artificially contaminated with sodium sulfide with a concentration of 700 μg / l at pH 9-10, shake the flasks on a mixing device LAB-PU-01 for 1 h to establish equilibrium, after which the suspension is filtered through a blue ribbon filter. The residual sulfide ion content in the solution is determined spectrophotometrically on a Hach DR2700-01B1 spectrophotometer with N, N-dimethyl-p-phenylenediamine sulfate. The arithmetic mean of the results of three parallel definitions is taken as the result of the analysis. The efficiency of extraction of sulfide ions from aqueous solutions (α,%) calculated by the formula (1) is 91%.

Пример 2Example 2

Пример 2 проводят по примеру 1; отличие состоит в том, что гидролиз измельченного и подготовленного по примеру 1 сырья осуществляют 1 М КОН. Эффективность извлечения сульфид-ионов из водных растворов также составляет 91%.Example 2 is carried out according to example 1; the difference lies in the fact that the hydrolysis of the crushed and prepared according to example 1 raw materials is carried out 1 M KOH. The efficiency of extraction of sulfide ions from aqueous solutions is also 91%.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ №2285670, опубл. 10.10.2005 г.1. RF patent №2285670, publ. 10/10/2005

2. Патент РФ №2361822, опубл. 20.07.2009 г.2. RF patent No. 2361822, publ. July 20, 2009

3. Патент РФ №2482066, опубл. 20.05.2013 г.3. RF patent No. 2482066, publ. 05/20/2013

4. Патент РФ №2090514, опубл. 20.09.1997 г.4. RF patent No. 2090514, publ. 09/20/1997

5. Патент РФ №2394764, опубл. 20.07.2010 г.5. RF patent No. 2394764, publ. 07/20/2010 r.

6. Заявка на выдачу патента РФ на изобретение №2014113045 от 03.04.2014 г.6. Application for the grant of a patent of the Russian Federation for invention No. 2014113045 of 04/03/2014.

7. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-химических испытаний.7. GOST 8269.0-97. Crushed stone and gravel from dense rocks and industrial waste for construction work. Methods of physical and chemical tests.

8. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость: пер. с англ., 2-е издание. М.: Мир, 1984. 306 с.8. Greg S., Sing K. Adsorption, specific surface area, porosity: trans. from English, 2nd edition. M .: Mir, 1984. 306 p.

9. Дубинин М.М. Адсорбция паров воды в микропористые структуры углеродных адсорбентов // Известия АН СССР. Серия химическая. 1981. №1. С. 9-23.9. Dubinin M.M. Adsorption of water vapor into microporous structures of carbon adsorbents // Bulletin of the USSR Academy of Sciences. Chemical series. 1981. No. 1. S. 9-23.

10. ГОСТ 4453-74. Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный.10. GOST 4453-74. Powdered active clarifying charcoal.

11. ГОСТ 6217-74. Уголь активный древесный дробленый. Технические условия.11. GOST 6217-74. Crushed active charcoal. Technical conditions

12. ГОСТ 3351-74. Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности.12. GOST 3351-74. Drinking water. Methods for determining taste, smell, color and turbidity.

Claims (2)

1. Углеродсодержащий сорбент для очистки вод от сульфидов, имеющий микропористую структуру со средним диаметром пор около 2 нм, рентгеноаморфное состояние, выполненный в виде пучков волокон с диаметром 50-100 мкм при диаметре отдельного волокна около 1,5 мкм, полученный путем щелочной обработки измельченной, промытой водой и высушенной при комнатной температуре рисовой соломы 1 М раствором щелочи - NaOH или KOH при температуре 90°С в течение одного часа при перемешивании и объемном соотношении Т:Ж=1:13, после чего волокнистый продукт отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, высушивают на воздухе и карбонизируют при недостатке воздуха при оптимальной температуре, равной 350-400°С, до удаления летучих компонентов в течение 0,5 часа, а затем полученный продукт промывают дистиллированной водой и высушивают в сушильном шкафу при t=105°С до постоянной массы.1. Carbon-containing sorbent for water purification from sulfides, having a microporous structure with an average pore diameter of about 2 nm, an X-ray amorphous state made in the form of fiber bundles with a diameter of 50-100 μm with a single fiber diameter of about 1.5 μm, obtained by alkaline treatment of crushed washed with water and dried at room temperature rice straw with 1 M alkali solution - NaOH or KOH at a temperature of 90 ° C for one hour with stirring and a volume ratio of T: W = 1: 13, after which the fibrous product is filtered washed with distilled water, dried in air and carbonized with a lack of air at an optimum temperature of 350-400 ° C, until volatile components are removed for 0.5 hours, and then the resulting product is washed with distilled water and dried in an oven at t = 105 ° C to constant weight. 2. Способ очистки воды от сульфидов, включающий перемешивание очищаемой воды с углеродсодержащим сорбентом, охарактеризованным в п. 1, при соотношении сорбент:вода, равном 1:100 и рН, равном 9-10, с последующей фильтрацией очищенной воды. 2. A method of purifying water from sulfides, including mixing the purified water with the carbon-containing sorbent described in paragraph 1, with a sorbent: water ratio of 1: 100 and a pH of 9-10, followed by filtration of the purified water.
RU2015132964/05A 2015-08-06 2015-08-06 Carbon-containing sorbent made of vegetable raw material and method of purifying water from sulphides based thereon RU2597381C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132964/05A RU2597381C1 (en) 2015-08-06 2015-08-06 Carbon-containing sorbent made of vegetable raw material and method of purifying water from sulphides based thereon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132964/05A RU2597381C1 (en) 2015-08-06 2015-08-06 Carbon-containing sorbent made of vegetable raw material and method of purifying water from sulphides based thereon

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2597381C1 true RU2597381C1 (en) 2016-09-10

Family

ID=56892848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015132964/05A RU2597381C1 (en) 2015-08-06 2015-08-06 Carbon-containing sorbent made of vegetable raw material and method of purifying water from sulphides based thereon

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2597381C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671329C1 (en) * 2017-09-20 2018-10-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Method of sorption purification of water from ammonium nitrogen of fish farming enterprises
RU2721134C1 (en) * 2019-06-28 2020-05-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Sorbent production method from vegetable carbonaceous raw material
RU2787778C1 (en) * 2022-06-21 2023-01-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for obtaining barium-containing aluminosilicate sorbent using vegetable raw materials

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2048447C1 (en) * 1991-04-16 1995-11-20 Новочеркасский политехнический институт им.С.Орджоникидзе Method for sewage water treatment to remove hydrogen sulfide
RU2090514C1 (en) * 1994-08-05 1997-09-20 Новочеркасский государственный технический университет Method of cleaning sewage from hydrogen sulfide
RU2163505C1 (en) * 2000-02-29 2001-02-27 Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН Method of preparing radionuclide sorbents
RU2394764C1 (en) * 2009-04-15 2010-07-20 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Method of producing silicon dioxide
RU2548421C1 (en) * 2013-12-26 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of obtaining silicon-containing sorbent for purification of water from microorganisms
RU2557607C1 (en) * 2014-04-03 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of obtaining sodium or potassium alumosilicates from silicon-containing vegetable raw material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2048447C1 (en) * 1991-04-16 1995-11-20 Новочеркасский политехнический институт им.С.Орджоникидзе Method for sewage water treatment to remove hydrogen sulfide
RU2090514C1 (en) * 1994-08-05 1997-09-20 Новочеркасский государственный технический университет Method of cleaning sewage from hydrogen sulfide
RU2163505C1 (en) * 2000-02-29 2001-02-27 Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН Method of preparing radionuclide sorbents
RU2394764C1 (en) * 2009-04-15 2010-07-20 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Method of producing silicon dioxide
RU2548421C1 (en) * 2013-12-26 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of obtaining silicon-containing sorbent for purification of water from microorganisms
RU2557607C1 (en) * 2014-04-03 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of obtaining sodium or potassium alumosilicates from silicon-containing vegetable raw material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671329C1 (en) * 2017-09-20 2018-10-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Method of sorption purification of water from ammonium nitrogen of fish farming enterprises
RU2721134C1 (en) * 2019-06-28 2020-05-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Sorbent production method from vegetable carbonaceous raw material
RU2787778C1 (en) * 2022-06-21 2023-01-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for obtaining barium-containing aluminosilicate sorbent using vegetable raw materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Streit et al. Development of high quality activated carbon from biological sludge and its application for dyes removal from aqueous solutions
Siswoyo et al. Determination of key components and adsorption capacity of a low cost adsorbent based on sludge of drinking water treatment plant to adsorb cadmium ion in water
Ayyappan et al. Removal of Pb (II) from aqueous solution using carbon derived from agricultural wastes
Mustafa et al. Preparation of activated carbon using fruit, paper and clothing wastes for wastewater treatment
Yusuff et al. ZnCl2-modified eucalyptus bark biochar as adsorbent: preparation, characterization and its application in adsorption of Cr (VI) from aqueous solutions
Xu et al. Adsorption behaviors of paper mill sludge biochar to remove Cu, Zn and As in wastewater
Detho et al. COD and ammoniacal nitrogen reduction from stabilized landfill leachate using carbon mineral composite adsorbent
Wang et al. Removal of cadmium in water by potassium hydroxide activated biochar produced from Enteromorpha prolifera
Abatal et al. Carbonaceous material obtained from bark biomass as adsorbent of phenolic compounds from aqueous solutions
Fuadi et al. Review study for activated carbon from palm shell used for treatment of waste water
Rahim et al. Conversion of coconut waste into cost effective adsorbent for Cu (II) and Ni (II) removal from aqueous solutions
Gupta et al. Adsorption of Cr (VI) by a low-cost adsorbent prepared from neem leaves
Agarry et al. Evaluation of the adsorption potential of rubber (Hevea brasiliensis) seed pericarp-activated carbon in abattoir wastewater treatment and in the removal of iron (III) ions from aqueous solution
Javidi Alsadi et al. Synthesis of activated carbon from sugarcane bagasse and application for mercury adsorption
Yakubu et al. Use of activated carbon from date seeds to treat textile and tannery effluents
RU2597381C1 (en) Carbon-containing sorbent made of vegetable raw material and method of purifying water from sulphides based thereon
Zheng et al. Characteristics of cationic Red X-GRL adsorption by diatomite tailings
CN108079965B (en) Cellulose-loaded porous calcium silicate filter material for heavy metal ion filtration and preparation method thereof
CN104001475A (en) Tourmaline/grafting modified sulfur-containing graphene composite adsorption material and preparation method thereof
Eren et al. Synthesis of zeolite from industrial wastes: a review on characterization and heavy metal and dye removal
Rajagopalan et al. Batch, thermodynamic, and regeneration studies of Reactive Blue 19 using Ulva reticulata (biochar)
Saleh et al. Scientific insights into modified and non-modified biomaterials for sorption of heavy metals from water
RU2482074C1 (en) Method of treating waste water from arsenic
Tariq et al. Fluoride removal using simple protonated and xanthate modified protonated Ficus religiosa branch powder in a fixed-bed column
CN103990435A (en) Tourmaline/graft modification sulfur-containing graphene oxide composite adsorption material and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190807