RU2613519C1 - Способ получения сорбента мышьяка - Google Patents
Способ получения сорбента мышьяка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613519C1 RU2613519C1 RU2016111050A RU2016111050A RU2613519C1 RU 2613519 C1 RU2613519 C1 RU 2613519C1 RU 2016111050 A RU2016111050 A RU 2016111050A RU 2016111050 A RU2016111050 A RU 2016111050A RU 2613519 C1 RU2613519 C1 RU 2613519C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- arsenic
- iron
- magnesium hydroxide
- iii
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
- B01J20/041—Oxides or hydroxides
-
- 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
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- 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
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения неорганических сорбентов для очистки вод от мышьяка. Гидроксид магния смешивают с гидратированным хлоридом железа в мольном отношении магния к железу от 1,5 до 6,0. Смесь подвергают перемешиванию для взаимодействия хлорида железа и гидроксида магния. Сорбент промывают и высушивают. Техническим результатом является получение сорбента, позволяющего снижать концентрацию мышьяка от 3 мг/л. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области получения неорганических сорбентов и может быть использовано для синтеза неорганических сорбентов мышьяка, предназначенных для очистки питьевой воды в централизованных и нецентрализованных системах водоснабжения, а также для создания геохимических барьеров мышьяка. Заявляемый способ позволяет получать сорбент с высокой емкостью по ионам As(III), обеспечивающий очистку воды от ионов мышьяка с исходной концентрацией единицы мг/л до уровня ниже ПДК на этот элемент (0,01 мг/л).
Из всех примесей, присутствующих в питьевой воде, мышьяк является одним из наиболее опасных токсикантов, имеющих низкое значение ПДК (0,01 мг/л по рекомендации ВОЗ). Наиболее опасная форма мышьяка, присутствующего в питьевой воде - As(III). Наиболее перспективным методом удаления мышьяка из природных вод и технологических растворов является сорбция на сорбентах различного химического состава и структуры. Имеется значительное количество патентов и научных работ по способам получения сорбентов мышьяка.
Так, известен способ получения сорбента мышьяка, основанный на осаждении гидроксида железа на оксиде алюминия (1. M. Hódi et al. Removal of pollutants from drinking water by combined ion exchange and adsorption methods. // Environment International. Volume 21, Issue 3, 1995, Pages 325-331). Способ включает в себя пропитку предварительно синтезированного пористого носителя на основе оксида алюминия водными растворами солей железа с последующей обработкой полученной смеси водными растворами и щелочей. Сорбционная емкость сорбента составляет 0,10 мг As(III)/г сорбента при равновесном значении концентрации мышьяка 0,05 мг/л. Недостаток указанного метода синтеза сорбента заключается в необходимости предварительного получения гранулированной формы носителя, тщательной его пропитки водным раствором соли, а также в низкой емкости сорбента при низкой равновесной концентрации мышьяка.
Известен метод получения сорбента мышьяка (2. Патент US №6921732, МПК B01J 20/06, опубл. 26.07.2005 г.), который включает в себя следующие операции. На первом этапе синтеза сорбента получают водный раствор солей железа и марганца с необходимым соотношением двух металлов. Далее в полученный водный раствор добавляют необходимое количество носителя, в качестве которого может выступать цеолит. Полученную суспензию тщательно перемешивают в течение 30 минут, добавляют к ней водный раствор гидроксида натрия для создания необходимой величины рН. Образующуюся суспензию выдерживают при определенном значении рН раствора при перемешивании в течение 30 минут и отфильтровывают. После фильтрации осадок тщательно промывают и высушивают на воздухе.
Недостатком указанного метода синтеза сорбента является многостадийность процесса. Кроме того, судя по данным, приведенным в патенте, сорбция мышьяка из растворов с концентрацией As(III) выше 1 мг/л в условиях эксперимента не позволяет снизить концентрацию мышьяка ниже ПДК (0,01 мг/л). Степень адсорбции As(III) мышьяка может быть увеличена за счет предварительного окисления As(III) в As(V), однако использование этой операции существенно усложняет процедуру сорбции мышьяка из раствора. Следует отметить, что в процессе очистки водных растворов от As(III) происходит их загрязнение ионами Mn(II), переходящими из сорбента в раствор.
Известен метод получения сорбента мышьяка (3. Патент RU №2520473 С2, МПК B01J 20/06, B01J 20/26, B01J 20/30, опубл. 10.01.2014 г.). Способ получения сорбента включает смешивание отходов станций обезжелезивания, содержащих 10-12% оксигидроксида железа, с водным раствором полимера и глицерином. Смесь обрабатывают ультразвуком, выдерживают 24 часа. Образовавшийся осадок высушивают при 50-60°С. Основным недостатком метода синтеза является то, что образующийся сорбент обладает чрезвычайно низкой сорбционной емкостью (не более 0,5 мг As(III)/г сорбента) при равновесном значении концентрации мышьяка в области 0,5 мг/л.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ синтеза сорбента мышьяка, включающий в термическую обработку гидроксида магния при температурах 500-600°С (4. Коваленко К.А. Использование природного сорбента для удаления мышьяка из водных сред / К.А. Коваленко // Проблемы геологии и освоения недр: Сборник научных трудов XII международного симпозиума им. акад. М.А. Усова студентов и молодых ученых - Томск: ТПУ, 2008. - С. 756-758). Предварительная термическая обработка гидроксида магния позволяет существенно улучшить сорбционных характеристики сорбента и получать сорбент, сырьем для которого является дешевый и доступный материал - гидроксид магния. Основным недостатком метода синтеза является то, что образующийся сорбент обладает чрезвычайно низкой сорбционной емкостью (не более 0,01 мг As(III)/г сорбента) при равновесном значении концентрации мышьяка в области 0,01 мг/л. Такое маленькое значение сорбционной емкости в области низких концентраций мышьяка практически не позволяет использовать данный сорбент для очистки водных растворов от As(III) с относительно высоким содержанием этого элемента (единицы мг/л). Способ получения указанных материалов требует специальной термической подготовки носителя, в связи с чем требуется дорогая, сложная аппаратура и подвод электроэнергии.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в получении сорбента с более высокой сорбционной емкостью, который позволял бы очищать водные растворы от As(III) до уровня концентраций ниже ПДК (0,01 мг/л) даже для исходных концентраций мышьяка в единицы мг/л.
Поставленная задача решается тем, что для получения сорбента с высоким сродством к мышьяку гидроксид магния обрабатывается гидратированным хлоридом железа (3+). Мольное отношение магния к железу при такой обработке варьируется в интервале от 1,5 до 6.
Время обработки, необходимое для полного взаимодействия гидроксида магния с гидратированным хлоридом железа (3+), варьируется преимущественно от 0,5 до 4 часов.
Для интенсификация процесса взаимодействия между компонентами процесс осуществляют при перемешивании смеси компонентов в мельницах различного типа. После проведения взаимодействия смесь промывается водой и высушивается при температурах, не превышающих 60°С.
Существенными отличительными признаками заявляемого технического решения являются:
- смешивают гидроксид магния и гидратированный хлорид железа в мольном отношении магния к железу от 1,5 до 6;
- полученную смесь подвергают перемешиванию для взаимодействия гидроксида магния с гидратированным хлоридом железа;
- полученный после взаимодействия продукт промывают водой для удаления не прореагировавшего хлорида железа и образующихся водорастворимых продуктов реакции;
- после промывки полученный сорбент сушат.
Предпочтительно, время обработки, необходимое для полного взаимодействия гидроксида магния с гидратированным хлоридом железа (3+), варьируется от 0,5 до 4 часов.
Предпочтительно, полученный сорбент высушивают на воздухе при температуре не выше 60°С.
Совокупность существенных отличительных признаков позволяет получить эффективный и емкий сорбент мышьяка, не известный из существующего уровня техники, значительно более простым и дешевым способом.
Заявляемый способ получения сорбента мышьяка соответствует критерию новизна, что подтверждается проведенным патентным поиском.
Как было нами впервые экспериментально выяснено, обработка гидроксида магния гидратированным хлоридом железа приводит к образованию смеси, состоящей из железосодержащего двойного гидроксида магния - железа и гидроксидных соединений железа. Образующиеся продукты, ввиду особенностей их структуры, химического состава и высокой дефектности твердого тела, о чем свидетельствуют данные рентгенофазового анализа, обладают высокой сорбционной активностью по отношению к ионам As(III). В то же время, наличие достаточно крупных агрегированных частиц микронных размеров, из которых состоят сорбенты, обеспечивает хорошую фильтруемость и высокую скорость сорбции на полученных сорбентах.
Примеры осуществления изобретения
Для получения сорбента брали навеску гидроксида магния Mg(OH)2 (32,8 г) смешивали эту навеску с 120 мл H2O и добавляли 75 мл водного раствора FeCl3⋅6H2O с концентрацией 30%. Мольное отношение магния к железу в системе составляло 2. После этого проводили перемешивание смеси в течение одного часа на лабораторной шаровой мельнице МШЛ-1П. Полученную смесь отфильтровали на водоструйном насосе, промыли 150 мл воды и осадок высушили при комнатной температуре. Судя по данным рентгенофазового анализа, ИК-спектроскопии и термического анализа полученный сорбент не содержит рефлексов исходного гидроксида магния и состоит из двойного гидроксида магния-железа и оксида-гидроксида железа в форме акаганеита.
Испытания полученных образцов сорбента на адсорбционную способность по отношению к ионам проводили следующим образом. Навеску сорбента (50 мг) помещали в 50 мл модельного раствора с концентрацией As(III) 3-5 мг/л и рН, равным 7, перемешивали на магнитной мешалке в течение суток при температуре 20±1°С. Затем раствор отфильтровывали и в нем определяли остаточное содержание As(III) методом масс-спектрометрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Процент сорбции вычислен при принятии за 100% исходной концентрации As(III).
Данные по сорбционной способности заявляемого сорбента с разным атомным соотношением магния к железу в исходной системе приведены в табл. 1.
Как видно из табл. 1, заявляемый сорбент позволяет снижать концентрацию мышьяка от 3 мг/л до значений существенно ниже ПДК на этот элемент (менее 0,01 мг/л). Емкость такого сорбента составляет примерно 5 мг/г сорбента, что в 500 раз выше емкости прототипа. Такой сорбент может быть использован для удаления ионов As(III) из грунтовых вод, поверхностных водных систем и может найти применение на предприятиях химической и металлургической промышленности.
Claims (3)
1. Способ получения сорбента мышьяка, отличающийся тем, что гидроксид магния смешивают с гидратированным хлоридом железа в мольном отношении магния к железу от 1,5 до 6.0, смесь подвергают перемешиванию для взаимодействия хлорида железа и гидроксида магния с последующей промывкой и сушкой.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемешивание смеси проводят в течение 0,5-4 часов в зависимости от интенсивности перемешивания.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сушку проводят при температуре не выше 60°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111050A RU2613519C1 (ru) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Способ получения сорбента мышьяка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111050A RU2613519C1 (ru) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Способ получения сорбента мышьяка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2613519C1 true RU2613519C1 (ru) | 2017-03-16 |
Family
ID=58458143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016111050A RU2613519C1 (ru) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Способ получения сорбента мышьяка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2613519C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2682599C1 (ru) * | 2017-06-20 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции" (ГНУ НИИММП) | Способ получения сорбента на минеральной основе |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6921732B2 (en) * | 2001-07-24 | 2005-07-26 | Chk Group, Inc. | Method of manufacturing a coated zeolite adsorbent |
RU2323988C2 (ru) * | 2004-03-12 | 2008-05-10 | Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук | Способ извлечения мышьяка из водных растворов |
US20090184054A1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Crawford Patricia A | Adsorbent bed for water treatment |
US20100181258A1 (en) * | 2007-07-13 | 2010-07-22 | Research Center for Eco-Enviromental Sciences Chinese Academy of Sciences | The ferric and manganese binary oxide based adsorbent, and the methods for the preparation and applicaiton of the adsorbent |
RU2395600C2 (ru) * | 2008-07-18 | 2010-07-27 | Институт проблем комплексного освоения недр РАН | Способ извлечения мышьяка из водных растворов |
US7884043B2 (en) * | 2007-01-09 | 2011-02-08 | Nikolay Aleksandrovich BADULIN | Sorbent for removing heavy metal ions from water |
US20120012532A1 (en) * | 2009-01-28 | 2012-01-19 | National University Corporation Kanazawa University | Arsenic sorbent and method for remediating arsenic-contaminated material |
RU2441846C1 (ru) * | 2010-06-28 | 2012-02-10 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Способ очистки воды от мышьяка |
-
2016
- 2016-03-24 RU RU2016111050A patent/RU2613519C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6921732B2 (en) * | 2001-07-24 | 2005-07-26 | Chk Group, Inc. | Method of manufacturing a coated zeolite adsorbent |
RU2323988C2 (ru) * | 2004-03-12 | 2008-05-10 | Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук | Способ извлечения мышьяка из водных растворов |
US7884043B2 (en) * | 2007-01-09 | 2011-02-08 | Nikolay Aleksandrovich BADULIN | Sorbent for removing heavy metal ions from water |
US20100181258A1 (en) * | 2007-07-13 | 2010-07-22 | Research Center for Eco-Enviromental Sciences Chinese Academy of Sciences | The ferric and manganese binary oxide based adsorbent, and the methods for the preparation and applicaiton of the adsorbent |
US20090184054A1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Crawford Patricia A | Adsorbent bed for water treatment |
RU2395600C2 (ru) * | 2008-07-18 | 2010-07-27 | Институт проблем комплексного освоения недр РАН | Способ извлечения мышьяка из водных растворов |
US20120012532A1 (en) * | 2009-01-28 | 2012-01-19 | National University Corporation Kanazawa University | Arsenic sorbent and method for remediating arsenic-contaminated material |
RU2441846C1 (ru) * | 2010-06-28 | 2012-02-10 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Способ очистки воды от мышьяка |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОВАЛЕНКО К.А. Сорбционная очистка сточных вод горно-перерабатывающих предприятий от мышьяка с использованием природных минералов, автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд.тех. наук, Пермь, 2013. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2682599C1 (ru) * | 2017-06-20 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции" (ГНУ НИИММП) | Способ получения сорбента на минеральной основе |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | Adsorption properties of aluminum magnesium mixed hydroxide for the model anionic dye Reactive Brilliant Red K-2BP | |
Khitous et al. | Removal of phosphate from industrial wastewater using uncalcined MgAl-NO3 layered double hydroxide: batch study and modeling | |
Harja et al. | Removal of heavy metal ions from aqueous solutions using low-cost sorbents obtained from ash | |
RU2547496C2 (ru) | Магнитный композиционный сорбент | |
Beigzadeh et al. | Fast and efficient removal of silver (I) from aqueous solutions using aloe vera shell ash supported Ni0. 5Zn0. 5Fe2O4 magnetic nanoparticles | |
Goswami et al. | Removal of fluoride from drinking water using nanomagnetite aggregated schwertmannite | |
Castro et al. | Phosphate adsorption by montmorillonites modified with lanthanum/iron and a laboratory test using water from the Jacarepaguá Lagoon (RJ, Brazil) | |
Rajan et al. | Study of fluoride affinity by zirconium impregnated walnut shell carbon in aqueous phase: kinetic and isotherm evaluation | |
Islam et al. | Microwave assisted synthesis of polycinnamamide Mg/Al mixed oxide nanocomposite and its application towards the removal of arsenate from aqueous medium | |
JP5336932B2 (ja) | 水質浄化材料、水質浄化方法、リン酸肥料前駆体及びリン酸肥料前駆体の製造方法 | |
Dziewiątka et al. | Simultaneous scavenging of As (V) and safranin O dye by Mg/Al LDH-zeolite heterocoagulated materials: The effect of adsorbent synthesis approach on its efficiency in static and dynamic system | |
JP5110463B2 (ja) | アニオン吸着性及び磁性をもつ磁性ナノコンプレックス材料の製造方法 | |
Bai et al. | Coprecipitation Preparation of Cu/Zn/Al‐Hydrotalcite‐Like Compound for Copper Removal from Electroplating Wastewater | |
Abdolmohammad-Zadeh et al. | Synthesis, characterization, and application of Zn–Al layered double hydroxide as a nano-sorbent for the removal of direct Red 16 from industrial wastewater effluents | |
RU2613519C1 (ru) | Способ получения сорбента мышьяка | |
Li et al. | Adsorption removal of thiocyanate from aqueous solution by calcined hydrotalcite | |
Yuan et al. | Facile synthesis and characterization of ZnS polymorphs/Halloysite composite for efficiently selective adsorption of Al (III) from acidic rare earth ions solution | |
EP2141126A1 (en) | Porous iron oxide, process for producing the same, and method of treating water | |
RU2701530C1 (ru) | Способ получения сорбента для извлечения ионов цезия | |
JP3227517B2 (ja) | リン含有排水の処理方法 | |
Yasmine et al. | Sorption of hexavalent chromium metal onto Amberlite IRA 410–equilibrium isotherms and kinetic studies | |
Shah et al. | Efficient removal of Ni (II) ions from aqueous solutions using analcime modified with dimethylglyoxime composite | |
JP2010075805A (ja) | 水質浄化材料およびそれを用いた水質浄化方法 | |
JP2000033387A (ja) | 水中砒素の除去方法 | |
EP4017626A1 (en) | Modified zeolite for heavy metal removal |