RU2610502C1 - Состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями - Google Patents

Состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями Download PDF

Info

Publication number
RU2610502C1
RU2610502C1 RU2015141670A RU2015141670A RU2610502C1 RU 2610502 C1 RU2610502 C1 RU 2610502C1 RU 2015141670 A RU2015141670 A RU 2015141670A RU 2015141670 A RU2015141670 A RU 2015141670A RU 2610502 C1 RU2610502 C1 RU 2610502C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
arsenic
composition
iron
soil
iii
Prior art date
Application number
RU2015141670A
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Владимирович Красильников
Борис Васильевич Серебренников
Евгений Борисович Поторопин
Антон Геннадьевич Ермаков
Сергей Владимирович Кухоткин
Светлана Валериевна Ковалева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации
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 бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2015141670A priority Critical patent/RU2610502C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2610502C1 publication Critical patent/RU2610502C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
    • A62D3/33—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents by chemical fixing the harmful substance, e.g. by chelation or complexation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
    • A62D3/38—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents by oxidation; by combustion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • B01J20/165—Natural alumino-silicates, e.g. zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
    • A62D2101/40—Inorganic substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/42—Materials comprising a mixture of inorganic materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области ремедиации почв и может быть использовано при очистке земель различного назначения, загрязненных мышьяксодержащими соединениями. Состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями, содержит опоку, обработанную хлоридом железа(III), и окислитель пероксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: опока - 99,5, хлорид железа(III) - 0,2, пероксид кальция - 0,3. Состав снижает содержание водорастворимых форм мышьяка в почве от 90 до 96,8% и обеспечивает иммобилизацию соединений мышьяка(V) на алюмосиликате опоки. 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области ремедиации почв и может быть использовано при очистке земель различного назначения, загрязненных мышьяксодержащими соединениями.
Известны составы для мелиорации почв, которые сорбируют катионные формы тяжелых металлов [Пат. РФ №2049107, МПК С09К 17/00, 1992 г.] или нефтепродукты и другие органические соединения [Пат. РФ №2198987, МПК Е02В 15/04, C02F 1/28, 2003 г.]. Недостатком этих составов является низкая эффективность сорбции элементов, находящихся в почве в анионной форме (основная форма подвижных мышьяксодержащих загрязнителей в почве).
Активные угли имеют недостаточную адсорбционную способность по токсичным органическим радикалам, а также ионам тяжелых металлов, которые могут присутствовать в почве как продукты деструкции различных ксенобиотиков (пестицидов, бифенилов, диоксинов, канцерогенов, отравляющих веществ и т.п.) [1. Пильщикова Н.А. Использование активированных углей, отработанных в промышленности для детоксикации почв, загрязненных гербицидами [Текст]: автореферат канд. дис. - М.: МГУ, 1993. - 21 с. 2. Мухин В.М., Тарасов А.В., Калугин В.Н. Активные угли России [Текст]. - М.: Металлургия, 2000. - 352 с.].
Из работ [1. Бабошкина С.В. Мышьяк в компонентах окружающей среды Алтая [Текст]: дис. … канд. биолог, наук: 03.00.07: защищена 07.04.05: утв. 15.10.07 / Бабошкина Светлана Вадимовна. - Новосибирск, 2005. - 160 с. - 61 05-3/1194. 2. Московкина Л.И. Детоксикация загрязненных мышьяком почв природными сорбентами, их смесями и модификациями [Текст]: дис. …канд. биолог, наук: 06.01.02: защищена 22.02.12: утв. 25.03.12 / Московкина Людмила Игоревна. - Рязань: (ГНУ ВНИИГиМ) Россельхозакадемия им. А.Н. Костякова, 2012. - 153 с. - 006.038.0161] известно, что в качестве сорбентов анионных форм загрязнителей в почве (арсенатов и арсенитов) находят применение сапропель и торф - природные материалы, обладающие анионной сорбционной способностью. Эти природные материалы характеризуются непостоянством состава в зависимости от происхождения материала, партии, а следовательно, различными сорбционными характеристиками и даже направленностью, что является существенным недостатком при их применении в качестве сорбентов в процессах ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями.
Известен состав «Сорбекс» для мелиорации почв на основе сапропеля, цеолита и глинозема [Пат. РФ №2049107, МПК С09К 17/00, 1992 г.], обладающий высокой сорбционной способностью в отношении подвижных форм тяжелых металлов (медь, цинк), но значительно менее эффективный в отношении элементов с переходной валентностью, в частности мышьяка.
Наиболее близким к предлагаемому составу является состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком на основе диатомита, предварительно обработанного солями железа(III), и голубой глины [Пат. РФ №2471849, МПК С09К 17/00, 10.01.2013, заявка №2011128804/05 от 13.07.2011]. Недостатком этого состава является его многокомпонентность и ограничения по доступности компонентов (диатомита или голубой глины). Применение диатомита, имеющего небольшую удельную поверхность от 15 до 35 м2/кг при объеме поровом 0,88⋅10-3 м3/кг, обеспечивает степень сорбции мышьяксодержащих соединений до 19%. Увеличение степени сорбции указанного состава до 87% достигается обработкой насыщенным раствором хлорида железа(III) диатомита методом замачивания и добавлением в состав голубой глины. Другим существенным недостатком является неконтролируемое содержание ионов железа в диатомите, участвующих в физико-химических процессах связывания мышьяка (сорбционные и окислительные процессы), избыточное его количество, внесенное в почву, будет являться дополнительным загрязнителем. Подготовка исходных материалов является трудозатратной и энергоемкой (сушка, размельчение, фракционирование, насыщение хлоридом железа(III) диатомита в течение 24 ч; сушка, размельчение, фракционирование голубой глины; смешение компонентов и сушка полученного состава до воздушно-сухого состояния).
Тем не менее, применение природных материалов, обладающих сорбционными свойствами, перспективно, так как их получение доступно в любом регионе страны, они имеют низкую стоимость, просты в подготовке и применении, по сравнению с синтетическими сорбентами.
Целью изобретения является разработка эффективного состава для сорбции мышьяка в почве с использованием природных материалов и упрощение схемы подготовки компонентов.
Поставленная цель достигается тем, что состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями, содержит опоку, обработанную хлоридом железа(III), и окислитель пероксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: опока - 99,5, хлорид железа(III) - 0,2, пероксид кальция - 0,3.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективной сорбции водорастворимых форм мышьяка из почвы, упрощение схемы подготовки компонентов, а также исключение неблагоприятных последствий, связанных с загрязнением почвы избыточными количествами железа.
Опоки являются разновидностью алюмосиликатных каркасных материалов, имеющих отрицательный трехмерный алюмосиликатный каркас со строго регулярной тетраэдрической структурой. В промежутках каркаса находятся молекулы воды и гидратированные положительные ионы металлов, компенсирующих заряд каркаса. В состав опоки входят также мелкозернистый аморфный кремнезем с примесью глины, песок и др. Объем их пор достигает 0,6⋅10-3 м3/кг; удельная поверхность равна 730 м2/кг (Кузнецов В.Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение. - М.: Недра-бизнесцентр, 2007. - 517 с.). Поры опоки представляют собой природные неорганические ионофоры и эффективно удерживают ионы, имеющие свободные р-, d- и
Figure 00000001
(Алыкова А.Е. Сорбент с нанопорами для концентрирования физиологически активных веществ // Материалы III Международной конференции «Сорбенты как фактор качества жизни и здоровья», г. Белгород, 22-24 сентября 2008 г. - С. 73-76).
Применение опоки в качестве основного компонента позволяет осуществлять поверхностную модификацию хлоридом железом(III) и нормировать количество железа в предлагаемом составе, а введение в предлагаемый состав пероксида кальция, окислителя с пролонгированным действием, препятствует восстановлению железа(III) до железа(II) и мышьяка(V) до мышьяка(III). При этом достигается увеличение степени сорбции водорастворимых форм мышьяка и существенное упрощение процесса подготовки состава.
Эффективность сорбента на основе опоки изучали в статическом режиме без обогрева при перемешивании в течение 3 ч, в диапазоне концентраций мышьяка в сорбенте от 5 до 150 мг/л. Степень сорбции водорастворимой формы мышьяка оценивали методом «введено-найдено». Концентрацию мышьяка определяли рентгенофлюоресцентным методом.
Природную опоку измельчали до размера частиц не более 5 мм, просушивали до воздушно-сухого состояния и модифицировали, распыляя 3% водный раствор хлорида железа(III) из расчета 100 мл раствора на 1 кг опоки. Сушили до воздушно-сухого состояния и определяли содержание железа в составе рентгено-флюоресцентным методом. Содержание железа не превышало 1500 мг/кг без учета фонового содержания железа. После этого при перемешивании прибавляли пероксид кальция в количестве 0,3% от массы получаемого состава.
Условия сорбционного извлечения подвижного мышьяка изучали на водных растворах арсената натрия с концентрацией 70 мг/л при температуре 20°C при постоянном перемешивании. Время контакта сорбата и сорбента варьировали от 15 до 180 мин.
Результаты эксперимента по изучению зависимости сорбции мышьяка природной опокой и модифицированной опокой от времени приведены на рисунках 1-2 и в таблице 1.
Из рисунков 1 и 2 видно, что модификация опоки приводит к увеличению ее сорбционной емкости в 20 раз.
Математическая обработка экспериментальных данных позволяет установить, что предельная сорбционная емкость предлагаемого состава составляет 1526 мг/кг, а коэффициент константы адсорбционного равновесия - 19,2.
Figure 00000002
Представленные данные в таблице 1 свидетельствуют о том, что увеличение концентрации ингредиентов (хлорида железа(III) и пероксида кальция) от среднего предела приводит к снижению сорбционной емкости подвижных форм мышьяка и перерасходу ингредиентов состава, а уменьшение концентрации проявляется в снижении сорбционной емкости и недостаточной активности.
Экспериментально установлено, что модификация опоки хлоридом железа(III) и добавкой в состав пероксида кальция приводит к увеличению ее сорбционной емкости не менее чем в 10 раз, при этом снижение подвижных форм мышьяка находится в интервале от 90 до 97%.
Для изучения действия предлагаемого состава на водорастворимую форму мышьяка в почве проводили следующие лабораторные опыты в соответствии с работой [Московкина Л.И. Детоксикация загрязненных мышьяком почв природными сорбентами, их смесями и модификациями [Текст]: дис. … канд. биолог. наук: 06.01.02: защищена 22.02.12: утв. 25.03.12 / Московкина Л. И. - Рязань: (ГНУ ВНИИГиМ) Россельхозакадемия им. А.Н. Костякова, 2012. - 153 с. - 006.038.0161].
1. Почва (фоновое содержание мышьяка менее 1 мг/кг) загрязнялась мышьяком с использованием раствора арсената натрия до содержания мышьяка 45 мг/кг. Навеску выдерживали в течение 30 сут и определяли подвижную форму мышьяка. Далее навеску обрабатывали предлагаемым сорбентом. Количество сорбента определяли из расчета дозы внесения 5 т/га. Снижение содержания подвижных форм составило более 90%.
2. Загрязненная почва, с содержанием мышьяка 105 мг/кг, анализировалась на содержание подвижных форм мышьяка, далее обрабатывалась предлагаемым сорбентом из расчета дозы внесения 5 т/га. Снижение содержания подвижных форм составило 96,8%.
Таким образом, предлагаемый состав с использованием опоки, обработанной хлоридом железа(III), и пероксида кальция снижает содержание водорастворимых форм мышьяка в почве от 90,0 до 96,8% и обеспечивает иммобилизацию соединений мышьяка(V) на алюмосиликатах опоки.

Claims (2)

  1. Состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями, включающий алюмосиликат, обработанный хлоридом железа(III), отличающийся тем, что он дополнительно содержит окислитель - пероксид кальция, а в качестве алюмосиликата используют опоку, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. опока 99,5 хлорид железа(III) 0,2 пероксид кальция 0,3.
RU2015141670A 2015-09-30 2015-09-30 Состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями RU2610502C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141670A RU2610502C1 (ru) 2015-09-30 2015-09-30 Состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141670A RU2610502C1 (ru) 2015-09-30 2015-09-30 Состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2610502C1 true RU2610502C1 (ru) 2017-02-13

Family

ID=58458522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015141670A RU2610502C1 (ru) 2015-09-30 2015-09-30 Состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2610502C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111450465A (zh) * 2020-03-31 2020-07-28 白银原点科技有限公司 一种用于固体物料中除砷的方法
RU2759603C1 (ru) * 2021-03-29 2021-11-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Способ детоксикации почв, загрязненных гербицидами
CN114307031A (zh) * 2021-12-21 2022-04-12 北京润鸣环境科技有限公司 一种砷渣固化稳定化修复材料及应用方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007138058A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Solvay (Société Anonyme) Product and process for treating water bodies, sediments and soils
RU2471849C1 (ru) * 2011-07-13 2013-01-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук Состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007138058A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Solvay (Société Anonyme) Product and process for treating water bodies, sediments and soils
RU2471849C1 (ru) * 2011-07-13 2013-01-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук Состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111450465A (zh) * 2020-03-31 2020-07-28 白银原点科技有限公司 一种用于固体物料中除砷的方法
RU2759603C1 (ru) * 2021-03-29 2021-11-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Способ детоксикации почв, загрязненных гербицидами
CN114307031A (zh) * 2021-12-21 2022-04-12 北京润鸣环境科技有限公司 一种砷渣固化稳定化修复材料及应用方法
CN114307031B (zh) * 2021-12-21 2023-02-28 北京润鸣环境科技有限公司 一种砷渣固化稳定化修复材料及应用方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Acar et al. The removal of chromium (VI) from aqueous solutions by Fagus orientalis L.
Rengaraj et al. Removal of chromium from water and wastewater by ion exchange resins
Ranjan et al. Biosorption of arsenic from aqueous solution using agricultural residue ‘rice polish’
Garg et al. Dye removal from aqueous solution by adsorption on treated sawdust
Zhang et al. Stabilization/solidification (S/S) of mercury-contaminated hazardous wastes using thiol-functionalized zeolite and Portland cement
Iida et al. Effect of surface property of activated carbon on adsorption of nitrate ion
RU2610502C1 (ru) Состав для ремедиации почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями
Peter et al. Removal of thallium from aqueous solutions by modified Aspergillus niger biomass
CN102389776A (zh) 一种重金属吸附剂及其制备方法和应用
Olayinka et al. Removal of chromium and nickel ions from aqueous solution by adsorption on modified coconut husk
Celis et al. Clay-herbicide complexes to retard picloram leaching in soil
Rzymski et al. Biosorption of toxic metals using freely suspended Microcystis aeruginosa biomass
Agwaramgbo et al. Copper and zinc removal from contaminated water using coffee waste
Ismail et al. Adsorption of malachite green dye from aqueous solution using corn cob
CN112044945A (zh) 一种氟化物污染土壤的稳定化修复药剂及修复方法
Tomić et al. APPLICATION OF ELECTROCHEMICALLY SYNTHESIZED FERRATE (VI) IN THE TREATMENT OF PHENOL CONTAMINATED WASTEWATER FROM WOOD INDUSTRY.
Panayotova et al. Xanthate removal from wastewater by using silver nanoparticles-zeolite composite
Gonen et al. Adsorptive removal behaviour of procion MX-R dye from SRDW by chitosan
Rejula et al. Removal of zinc (II) by non living biomass of Agaricus Bisporus
JP6349531B2 (ja) ヒ素除去方法
Joshi A brief discussion on biosorption and biosorption technology
Dakhil Acomparative Study for Removal of Dyes from Textile Effluents by Low Cost Adsorbents
Kim et al. Adsorption of benzalkonium chlorides onto powdered activated carbon: mechanisms and detoxification
JP5869233B2 (ja) 腐植酸含有活性剤の製造方法
Mahammedi Adsorption of cationic dye from aqueous solution onto bentonite Maghnia

Legal Events

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

Effective date: 20171001