RU2619320C1 - Фильтрующий материал, имеющий функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжёлых металлов - Google Patents

Фильтрующий материал, имеющий функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжёлых металлов Download PDF

Info

Publication number
RU2619320C1
RU2619320C1 RU2016104663A RU2016104663A RU2619320C1 RU 2619320 C1 RU2619320 C1 RU 2619320C1 RU 2016104663 A RU2016104663 A RU 2016104663A RU 2016104663 A RU2016104663 A RU 2016104663A RU 2619320 C1 RU2619320 C1 RU 2619320C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ceramic substrate
porous ceramic
filter material
stage
arsenic
Prior art date
Application number
RU2016104663A
Other languages
English (en)
Inventor
Лянцзе ДУН
Original Assignee
Сучжоу Микро Керамикс Хеви Метал Филтер Текнолоджи Ко., Лтд.
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 Сучжоу Микро Керамикс Хеви Метал Филтер Текнолоджи Ко., Лтд. filed Critical Сучжоу Микро Керамикс Хеви Метал Филтер Текнолоджи Ко., Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2619320C1 publication Critical patent/RU2619320C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • 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
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016—Particle form
    • B01J20/28019—Spherical, ellipsoidal or cylindrical
    • 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
    • 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
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
    • 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
    • B01J20/14—Diatomaceous earth
    • 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
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • 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
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B01J20/28007—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size with size in the range 1-100 nanometers, e.g. nanosized particles, nanofibers, nanotubes, nanowires or the like
    • 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
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28026—Particles within, immobilised, dispersed, entrapped in or on a matrix, e.g. a resin
    • 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
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • 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
    • B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • 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
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3204—Inorganic carriers, supports or substrates
    • 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
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234—Inorganic material layers
    • B01J20/3236—Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • 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
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3214—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the method for obtaining this coating or impregnating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/103—Arsenic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/106—Selenium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/08—Nanoparticles or nanotubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к неорганическим сорбентам, используемым для адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов. Предложен материал, включающий пористую керамическую подложку с пористостью 35-85% и наночастицы нуль-валентного железа, сформированные внутри пористой керамической подложки. Пористая керамическая подложка имеет микропоры 2-10 микрон и рыхлую аморфную структуру кремний-железо-углерод, сформированную внутри каждой микропоры. По меньшей мере 25% масс. керамического компонента, образующего пористую керамическую подложку, является кизельгуром. Рыхлая аморфная структура кремний-железо-углерод в микропорах может формировать адсорбционную пленку после адсорбции воды. Предложен способ получения материала. Изобретение обеспечивает получение эффективного сорбента для удаления ионов мышьяка, обладающего возможностью адаптации к изменениям качества воды и химической среды. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области получения фильтрующего материала, а более конкретно к фильтрующему материалу, имеющему функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов, и способу его получения и применения, в котором фильтрующий материал может эффективно удалять трехвалентный и пятивалентный мышьяк из жидкости, такой как вода.
Описание известного уровня техники
Мышьяк является одним из высокотоксичных элементов, а также неорганическим токсином, который в соответствии со стандартами питьевой воды различных стран мира должен быть удален. Обычно мышьяк присутствует в природной воде в трех- или пятивалентном состоянии, однако, являясь металлом, мышьяк присутствует в виде арсенита или арсената вместо обычных катионов. В настоящее время требования по очистке от мышьяка не могут быть выполнены, так как степень удаления трехвалентного мышьяка составляет только около 50%, даже если используется современная технология, такая как обратноосмотическая мембрана (RO). Кроме того, используют фильтрующий материал для фильтрации мышьяка и чрезвычайно ядовитых тяжелых металлов, таким образом, проблема фиксации должна быть принята во внимание.
С одной стороны обычными пористой керамикой и керамическим фильтром бактерии и макромолекулярные органические соединения могут быть удалены с помощью природной пористой структуры кизельгура, но мышьяк в ионном состоянии и тяжелые металлы не могут быть удалены. С другой стороны, нуль-валентное железо/наноразмерное нуль-валентное железо медленно корродирует и дает два свободных радикала в воде с низким рН (менее 6) для восстановления и соосаждения мышьяка и тяжелых металлов, удаляя тем самым тяжелые металлы. Однако следующие проблемы возникают при отдельном применении нуль-валентного железа: во-первых, реакция коррозии происходит только в среде с рН менее 7, и корректировка и контроль рН ограничивается применением фильтрации питьевой воды; во-вторых, реакция протекает непрерывно при условии, что присутствует определенное количество растворенного кислорода (более 2 мг/л); в-третьих, в ходе реакции образуется вредный шлам так, что тяжелые металлы не могут быть иммобилизованы, таким образом, требуется дополнительная безопасная утилизация; в-четвертых, образуется большой избыток ионов трехвалентного железа при использовании, так что вода становится красной или оранжевой и таким образом должна быть дополнительно обработана.
Для решения этих проблем, ограничивающих применение нуль-валентного железа, в некоторых исследованиях нуль-валентное железо или наноразмерное нуль-валентное железо формируют в виде покрытия на пористых керамических частицах, приготовленных из активированного угля, природного диатомита или каолина. Однако некоторые проблемы существуют и в этом способе, например, покрытие полученное способом смешивания активированного угля легко отделяется, если значение рН или качество воды изменяется, и это будет приводить к острому отравлению. Кроме того, проблемы отделения порошка нуль-валентного железа и окисления поверхности легко возникают в фильтрующем материале, тем самым уменьшая адсорбционную способностью фильтрующего материала.
Китайский патент ZL 200680052402.x раскрывает способ и композицию для удаления мышьяка и тяжелых металлов из воды, в которой керамические частицы каолина используются для покрытия нуль-валентным железом, мышьяк и тяжелые металлы могут быть эффективно удалены и тяжелые металлы фиксируются на поверхности керамики. Но в таком способе, может быть использована только структура поверхности керамики, таким образом, необходимо дополнительно улучшить эффективность адсорбции.
В заключение, при удалении мышьяка, недостатки известного уровня техники в основном состоят из: обычный окислительный обжиг керамики может обеспечить пористую структуру только для физической фильтрации бактерий и макромолекулярных соединений; использование больших количеств нуль-валентного железа будет давать ионы железа и опасные отходы; проблема отделения имеет место в покрытии активированного угля и порошка железа; и только структура поверхности может быть использована в поверхностном покрытии керамических частиц.
Краткое изложение существа изобретения
Одной из проблем, решаемых изобретением, является создание нового фильтрующего материала, имеющего функцию удаления мышьяка, а также способа его получения и применения для преодоления недостатков известного уровня техники.
Для решения вышеуказанной технической проблемы используется следующее техническое решение.
Фильтрующий материал, имеющий функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов, включающий пористую керамическую подложку с пористостью 35-85% и наночастицы нуль-валентного железа, сформированные in situ внутри пористой керамической подложки, в котором пористая керамическая подложка имеет микропоры 2-10 микрон, рыхлую аморфную структуру кремний-железо-углерод, сформированную внутри каждой микропоры, причем рыхлый аморфный кремний-железо-углерод способен образовывать адсорбционную пленку после поглощения воды. По меньшей мере 25% масс. керамического компонента, образующего пористую керамическую подложку является кизельгуром.
В соответствии с конкретным осуществлением изобретения поверхность фильтрующего материала имеет стальной синий или пепельный цвет, свежий разрез фильтрующего материала имеет синий цвет, фильтрующий материал становится черным после поглощения воды или погружения в воду, и фильтрующий материал способен адсорбировать Y25 магнитный порошок размером менее 0,1 мм и значение рН фильтрующего материала по стандартному испытанию почвы 7,2-8,5 по NY/T 1377-2007 после соскоба поверхностного порошка.
В соответствии с предпочтительным осуществлением изобретения, керамический компонент, составляющий пористую керамическую подложку, является кизельгуром или любой комбинацией кизельгура и одного или обоих из каолина и бентонита. Причем по меньшей мере 25% керамического компонента является кизельгуром. Предпочтительно керамический компонент также, по меньшей мере, включает бентонит. Эти пористые керамические подложки могут быть получены любым известным способом.
В одном конкретном осуществлении материал пористой керамической подложки включает в масс. частях: 55-65 частей кизельгура, 12-15 частей кальциевого бентонита, 7-12 частей порошка углерода, 2-3 части крахмала и 4-6 частей каолина.
В соответствии с другим конкретным аспектом настоящего изобретения материал пористой керамической подложки включает в масс. частях: 50-55 частей кизельгура, 6-8 частей бентонита, 3-4 части крахмала, 3-5 частей каолина, 1-2 части жидкого воска, 1-3 части порошка железа и 13-15 частей порошка углерода.
Согласно дополнительному конкретному аспекту настоящего изобретения материал пористой керамической подложки включает в масс. частях: 75-85 частей кизельгура, 8-10 частей порошка углерода, 1-3 части бентонита и 3-5 частей каолина.
Предпочтительно пористость пористой керамической подложки составляет 50-70%.
Предпочтительно фильтрующий материал получают модификацией наноразмерным железом пористой керамической подложки, способ модификации наноразмерным железом включает стадии: адсорбции ионов двухвалентного железа на пористой керамической подложке и затем с использованием восстановителя восстановления in situ ионов двухвалентного железа, адсорбированных на пористой керамической подложке, и, наконец, анаэробного спекания пористой керамической подложки при 300-500°С.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения фильтрующего материала, имеющего функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов, включающему стадии:
(1) погружения пористой керамической подложки в водный смешанный раствор с рН 7,0-8,0, содержащий ионы двухвалентного железа и реагент, повышающий клейкость, затем извлечения пористой керамической подложки после полного пропитывания пористой керамической подложки и высушивания на воздухе для использования;
(2) погружения пористой керамической подложки стадии (1) в водный раствор с рН 8,5-9,5 содержащий 0,1-5% масс. борогидрида натрия и извлечения пористой керамической подложки через 2-8 минут и высушивания на воздухе для использования; и
(3) размещения пористой керамической подложки стадии (2) в бескислородной печи для анаэробного спекания и нагрева до 300-500°С со скоростью повышения температуры 80-100°С/ч, затем при поддержании температуры в течение 0,5-3 часов для получения фильтрующего материала, имеющего функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов.
Предпочтительно на стадии (1) реагент, повышающий клейкость, может быть выбран из группы глюкозы, сахарозы, растворимого крахмала или любой их комбинации, и содержание реагента, повышающего клейкость, в водном смешанном растворе составляет 0,2-15% масс.
Предпочтительно на стадии (1) содержание ионов двухвалентного железа в водном смешанном растворе составляет 0,1-5% масс. более предпочтительно 0,2-2% масс.
Ионы двухвалентного железа могут быть введены в раствор в виде хлорида или сульфата двухвалентного железа.
Предпочтительно на стадии (2) содержание борогидрида натрия в водном растворе составляет 2-5% масс.
Согласно одному конкретному и предпочтительному аспекту на стадии (1) рН доводят с помощью раствора цитрата натрия.
В соответствии с другим конкретным и предпочтительным аспектом на стадии (2) рН доводят с помощью винной кислоты.
Предпочтительно на стадии (3) спекание осуществляют в атмосфере азота или водорода.
Предпочтительно на стадии (3) температура спекания составляет 380-420°С, более предпочтительно 400°С.
Предпочтительно в водном растворе на стадии (2) содержание борогидрида натрия составляет 2-5% масс.
В другом аспекте настоящее изобретение также предусматривает применение вышеуказанного фильтрующего материала, имеющего функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов, для удаления трехвалентного мышьяка, пятивалентного мышьяка и ионов тяжелых металлов.
Ионы тяжелых металлов включают, но без ограничения, свинец, кадмий, ртуть, хром и т.п.
За счет осуществления вышеуказанного технического решения по сравнению с известным уровнем техники изобретение имеет следующие преимущества:
1) фильтрующий материал изобретения имеет функцию эффективной адсорбции и фиксации трехвалентного и пятивалентного мышьяка. В случае контакта с водой в течение 15 секунд, фильтрующий элемент, полученный в соответствии с настоящим изобретением, имеет степень удаления, по меньшей мере, 90% по ионам мышьяка, свинца, хрома, ртути и марганца;
2) вода, очищенная фильтрующим материалом по изобретению, имеет стабильную незначительную щелочность;
3) нанопорошок нуль-валентного железа имеет микроструктуру и быстрый эффект замены катионов тяжелых металлов, Fe0+X→Fe++X. Fe+ может фиксироваться на поверхности диоксида кремния в виде FeOOH, где X может быть ионами свинца, ртути и кадмия, но не ограничиваясь этими ионами тяжелых металлов, и после фиксации тяжелые металлы не выделяются из фильтрующего материала в случае захоронения. Использованный фильтрующий материал не осыпается и тяжелые металлы не будут отделяться от него, тем самым обеспечивая безопасность использования;
4) фильтрующий материал по изобретению имеет значительную восстанавливающую способность по ионам шестивалентного хрома, таким образом, токсичные ионы шестивалентного хрома могут быть восстановлены до нетоксичных и приемлемых ионов трехвалентного хрома;
5) фильтрующий материал по изобретению также имеет эффект удаления остаточного хлора и побочных продуктов стерилизации в воде за счет его структуры кремний-железо-углерод и активной поверхности пор. Эффективность удаления 90% может быть достигнута в случае контактирования в течение 12 секунд при 1,2 литра в минуту;
6) фильтрующий материал по изобретению в первую очередь используется для фильтрации воды и сточных вод, а также имеют эффект фильтрации газа, содержащего мышьяк, ртуть или радиоактивный цезий;
7) фильтрующий материал по настоящему изобретению может быть разделен на структурные элементы после использования для возможности возвращения в цикл материала; и
8) способ получения по настоящему изобретению выполняется в мягких условиях, прост в эксплуатации и с более низкой стоимостью
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, пористой керамической подложки и фильтрующего материала в соответствии с осуществлением 1.
где (А-1): пористая керамическая подложка (5 мкм шкала); (А-2): пористая керамическая подложка (20 мкм шкала); (А-3): пористая керамическая подложка (50 мкм шкала); (А-4): пористая керамическая подложка (100 мкм шкала); (В-1): конечный фильтрующий материал (5 мкм шкала); (В-2): конечный фильтрующий материал (10 мкм шкала); (В-3): конечный фильтрующий материал (50 мкм шкала); (В-4): конечный фильтрующий материал (100 мкм шкала); (С-1): конечный фильтрующий материал (после адсорбции воды, 5 мкм шкала); (С-2): конечный фильтрующий материал (после адсорбции воды, 10 мкм шкала); (С-3): конечный фильтрующий материал (после адсорбции воды, 50 мкм шкала); (С-4): конечный фильтрующий материал (после адсорбции воды, 100 мкм шкала); (2А): конечный фильтрующий материал; (2В): конечный фильтрующий материал (после адсорбции воды).
Фиг. 2 представляет изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, фильтрующего материала в соответствии с осуществлением 2.
Фиг. 3 представляет изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, микропор фильтрующего материала в соответствии с осуществлением 3.
Фиг. 4 представляет схему тестирования фильтрующих свойств фильтрующего материала.
Описание предпочтительных осуществлений
Известный обычный пористый керамический фильтр, такой как обычный керамический фильтр из белого кизельгура может физически отфильтровывать бактерии за счет своих развитых микропор и превосходной проницаемости, но не могут отфильтровывать ионы тяжелых металлов. В существующем способе формирования покрытия на поверхности керамики, керамика может адсорбировать мышьяк и ионы тяжелых металлов, но проблема заключается в том, что покрытие легко отделяется, создавая опасные отходы и обладая неидеальной адсорбцией. Целью изобретения является разработка способа получения in situ наноразмерных частиц железа в пористом керамическом фильтрующем элементе, полученный фильтрующий материал имеет превосходный эффект удаления ионов мышьяка и тяжелых металлов, и адсорбированные ионы мышьяка и тяжелых металлов очень стабильны, в то время, как отсутствует проблема отделения покрытия в этом фильтрующем материале. Кроме того, в изобретении компонент пористой керамической подложки и условия приготовления фильтрующего материала оптимизированы в соответствии с областями применения фильтрующего материала.
Способ модификации пористой керамики наноразмерным железом может быть реализован следующим образом:
стадия 1: готовят раствор сахара (например, глюкозы или сахарозы) или растворимого крахмала 0,2-15% и добавляют цитрат натрия для доведения величины рН до 7-8,0 (предпочтительно слабощелочной рН 7,5-8,0), затем добавляют сульфат или хлорид двухвалентного железа (например, 0,2-10%) и полностью растворяют;
стадия 2: пористую керамическую подложку (например, обычный керамический фильтрующий элемент из кизельгура) полностью погружают в раствор, полученный на стадии 1, так чтобы он полностью пропитался, через 15 минут подложку извлекают и высушивают на воздухе для использования;
стадия 3: готовят водный раствор борогидрида натрия (содержание борогидрида натрия не менее 0,1%), полностью растворяют, рН предпочтительно доводят раствором винной кислоты до величины рН 8,5-9,5 и затем раствор сохраняют;
стадия 4: высушенную на воздухе пористую керамическую подложку стадии 2 быстро погружают в водный раствор борогидрида натрия, приготовленный на стадии 3, так, чтобы поверхностная химическая реакция проходила на керамическом фильтрующем элементе, затем подложку извлекают и высушивают на воздухе 1-5 минут; и
стадия 5: высушенную на воздухе пористую керамическую подложку стадии 4, нагревают до 300-500°С в атмосфере азота или кислорода в бескислородной печи при скорости нагрева 80-120°С ч (например, 100°С), оптимальная температура составляет 400°С, затем температуру выдерживают в течение 0,5-3 часов и получают фильтрующий материал, наконец, подложку извлекают, когда температура снижается до менее 120°С.
Физическая структура фильтрующего материала, полученного вышеописанным способом следующая:
(1) цвет: пепельный или стальной синий; свежий разрез синий и становится черным в присутствии воды (например, адсорбированная вода или погружение в воду);
(2) рН: соскоб поверхностного порошка, рН составляет 7,2-8,5 при испытании в соответствии со стандартным испытанием почвы NY/T 1377-2007;
(3) структура разреза материала: показана с увеличением 5000 электронным микроскопом, микропоры 2-10 мкм с аморфной рыхлой структурой Si-Fe-C в них, структура наноразмерного железа, образующая проникающий тип межслойной пленки после адсорбции воды;
(4) магнитное испытание: в случае Y25 (3800GS) магнита, частицы порошка менее 0,1 мм могут поглощаться.
Известно, что нос человека или животного является идеальным фильтром, поскольку он имеет особую структуру: 1) электростатические вибриссы адсорбируют большие частицы и пыль; 2) рыхлая поверхность в носовой полости может адсорбировать бактерии; 3) постоянно генерируемая слизистая оболочка носа интенсивно адсорбирует или фиксирует химические вещества. Микроструктура пористой керамической подложки (каолин, кизельгур, бентонит и т.п.), используемой в изобретении, теряет кристаллизационную воду после высокотемпературного обжига с образованием пористой структуры, и может абсорбировать воду с превращением в межслойную пленочную структуру при определенном условии. Следовательно, микроструктура фильтрующего материала, полученного согласно изобретению, выполнена в виде пористой и рыхлой подобной носу структуре фильтра, и формирует адсорбционную пленку, тем самым значительно улучшая эффективность адсорбции и адаптации к изменениям качества воды и химической среды.
Изобретение далее детально проиллюстрировано конкретными осуществлениями, но следует понимать, что изобретение не ограничивается следующими осуществлениями. Кроме того, указанное далее содержание означает массовую долю, без обозначения.
Осуществление 1
Осуществление 1 предлагает фильтрующий материал для фильтрации ионов тяжелых металлов, свинца, ртути, кадмия, хрома, способ его получения, включает
стадия 1: раствор сахарозы готовят при комнатной температуре, затем добавляют водный раствор сульфата двухвалентного железа и рН доводят до 7,5-8,0 цитратом натрия для получения водного раствора с содержанием сахарозы 10% и содержанием ионов двухвалентного железа 3%;
стадия 2: пористую керамическую подложку полностью погружают в раствор, полученный на стадии 1, так чтобы он полностью пропитался, через 15 минут подложку извлекают и высушивают на воздухе для использования;
стадия 3: готовят водный раствор 2,5% масс. борогидрида натрия и значение рН раствора доводят до 8,5-9,5 добавлением раствора 0,1% винной кислоты, сохраняют;
стадия 4: высушенную на воздухе пористую керамическую подложку стадии 2 быстро погружают в водный раствор борогидрида натрия, приготовленный на стадии 3, так, что поверхностная химическая реакция проходит на керамическом фильтрующем элементе, через 5 минут подложку извлекают и высушивают на воздухе;
стадия 5: высушенную на воздухе пористую керамическую подложку стадии 4 нагревают до 400°С в атмосфере азота или водорода в печи со скоростью нагрева 100°С/ч, затем температуру поддерживают в течение 2 часов и получают фильтрующий материал, наконец, подложку извлекают, когда температура снижается до менее 120°С.
В этом осуществлении используемую пористую керамическую подложку анаэробно спекают из следующих компонентов, в частях масс: 55 частей кизельгура, 7 частей кальциевого бентонита, 4 части каолина, 3 части крахмала, 14 частей порошка углерода, 2 части жидкого воска и 2 части железного порошка, температура спекания составляет 400°С. Пористость пористой керамической подложки составляет 70%, рН 7,5, цвет белый и конечная заготовка формируется в виде сфер 1-2 мм.
Физические свойства и структура фильтрующего материала, полученного в этом осуществлении 1, следующие:
(1) цвет: пепельный или стальной синий; свежий разрез синий и становится черным в присутствии воды (например, адсорбированная вода или погружение в воду), форма сферы 1-2 мм;
(2) рН: соскоб поверхностного порошка, рН составляет 7,8-8,0 при испытании в соответствии со стандартным испытанием почвы NY/T 1377-2007;
(3) структура разреза материала: показана с увеличением 5000 электронным микроскопом, микропоры 2-10 мкм с аморфной рыхлой структурой Si-Fe-C в них, структура наноразмерного железа, образующая проникающий тип межслойной пленки (как показано на фиг. 1) после адсорбции воды;
(4) магнитное испытание: в случае Y25 (3800GS) магнита, частицы порошка менее 0,1 мм могут поглощаться.
Эффективность фильтрации фильтрующего материала согласно этому осуществлению по питьевой воде:
1. Метод испытания
Эффективность удаления свинца, мышьяка и хрома: согласно нормам Минздрава <Санитарные стандарты гигиенических требований к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения> & ЕРА200.8 ICP/MS;
Эффективность удаления ртути: согласно нормам Минздрава <Санитарные стандарты гигиенических требований к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения> &GB/T 5750.6-2006 стандартные методы исследования питьевой воды содержание металлов, атомно-флуоресцентная спектрометрия;
Эффективность удаления шестивалентного хрома согласно нормам Минздрава <Санитарные стандарты гигиенических требований к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения> & GB/T 5750.6-2006 стандартные методы исследования питьевой воды содержание металлов;
Схема испытаний показана на фиг. 4.
2. Результаты испытаний: перечислены в таблице 1
Figure 00000001
Испытание на устойчивость фильтрующего материала, полученного в этом осуществлении после использования:
Модельные испытания осуществляют в соответствии с международным стандартом: ЕРА TCLP CD-ROM 1311-1 июля 1992 МЕТОД 1311 ХАРАКТЕРИСТИКА ТОКСИЧНОСТИ ПО МЕТОДИКЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ.
Результаты испытаний: содержание адсорбированных тяжелых металлов, таких как мышьяк, кадмий, ртуть и свинец, не превышает норму или не обнаружено.
Осуществление 2
Осуществление 2 обеспечивает фильтрующий материал для фильтрации ионов мышьяка и тяжелых металлов, свинца, ртути, кадмия, хрома, способ его получения включает следующее:
стадия 1: раствор растворимого крахмала готовят при комнатной температуре, затем добавляют водный раствор хлорида двухвалентного железа и рН доводят до 7,5-8,0 раствором цитрата натрия для получения водного раствора с содержанием крахмала 5% и содержанием ионов двухвалентного железа 2%;
стадия 2: пористую керамическую подложку полностью погружают в раствор, полученный на стадии 1, так чтобы он полностью пропитался, через 15 минут подложку извлекают и высушивают на воздухе для использования;
стадия 3: готовят водный раствор 2% масс. борогидрида натрия и значение рН раствора доводят до 8,5-9,5 добавлением раствора 0,1% винной кислоты, сохраняют;
стадия 4: высушенную на воздухе пористую керамическую подложку стадии 2 быстро погружают в водный раствор борогидрида натрия, приготовленный на стадии 3, так, что поверхностная химическая реакция проходит на керамическом фильтрующем элементе, через 5 минут подложку извлекают и высушивают на воздухе; и
стадия 5: высушенную на воздухе пористую керамическую подложку стадии 4 нагревают до 400°С в атмосфере азота или водорода в печи со скоростью нагрева 90°С/ч, затем температуру поддерживают в течение 2 часов и получают фильтрующий материал, наконец, подложку извлекают, когда температура снижается до менее 120°С.
В этом осуществлении 2, используемую пористую керамическую подложку анаэробно спекают из следующих компонентов, в масс. частях: 80 частей кизельгура, 2 части кальциевого бентонита, 5 частей каолина и 10 частей порошка углерода, температура спекания составляет 800°С. Пористость пористой керамической подложки составляет 65%, рН 8,5, цвет пепельный и конечная заготовка имеет трубчатую форму, имеющую одно отверстие, длиной 200 мм, внешним диаметром 40 мм и внутренним диаметр 33 мм.
Физические свойства и структура фильтрующего материала, полученного в этом осуществлении 2, следующие:
1) цвет: пепельный или стальной синий; свежий разрез синий и чернеет в присутствии воды (например, адсорбция воды или погружение в воду), форма: фильтрующий элемент с внешним диаметром 40 мм, внутренним диаметром 35 мм и длиной 200 мм;
(2) рН: соскоб поверхностного порошка, рН составляет 8,3-8,5 при испытании в соответствии со стандартным испытанием почвы NY/T 1377-2007;
(3) структура разреза материала: показана с увеличением 5000 электронным микроскопом, микропоры 2-10 мкм с аморфной рыхлой структурой Si-Fe-C в них, структура наноразмерного железа, образующая проникающий тип межслойной пленки (как показано на фиг. 1) после адсорбции воды;
(4) магнитное испытание: в случае Y25 (3800GS) магнита, частицы порошка менее 0,1 мм могут поглощаться.
Эффективность фильтрации фильтрующего материала данного осуществления 2 по питьевой воде:
1. Метод испытания
Эффективность удаления мышьяка и хрома: согласно нормам Минздрава <Санитарные стандарты гигиенических требований к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения> & ЕРА200.8 ICP/MS;
Эффективность удаления ртути: согласно нормам Минздрава <Санитарные стандарты гигиенических требований к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения> & GB/T 5750.6-2006 стандартные методы исследования питьевой воды на содержание металлов, атомно-флуоресцентная спектрометрия;
Схема испытаний показана на фиг. 4.
2. Результаты испытаний: перечислены в таблице 2.
Figure 00000002
Испытание на устойчивость фильтрующего материала, полученного этим осуществлением после использования:
Модельные испытания осуществляют в соответствии с международным стандартом: ЕРА TCLP CD-ROM 1311-1 июля 1992 МЕТОД 1311 ХАРАКТЕРИСТИКА ТОКСИЧНОСТИ ПО МЕТОДИКЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ.
Результаты испытаний: содержание адсорбированных тяжелых металлов, таких как мышьяк, ртуть, свинец и кадмий, не превышает норму или не обнаружено.
Осуществление 3
Этот осуществление 3 обеспечивает фильтрующий материал для обработки сточных вод, содержащих мышьяк, селен и тяжелые металлы, способ его получения включает следующее:
стадия 1: раствор растворимого крахмала готовят при комнатной температуре, затем добавляют водный раствор сульфата двухвалентного железа и рН доводят до 7,5-8,0 раствором цитрата натрия для получения водного раствора с содержанием крахмала 5% и содержанием ионов двухвалентного железа 4%;
стадия 2: пористую керамическую подложку полностью погружают в раствор, полученный на стадии 1, так чтобы он полностью пропитался, через 15 минут подложку извлекают и высушивают на воздухе для использования;
стадия 3: готовят водный раствор 4% масс. борогидрида натрия и значение рН раствора доводят до 8,5-9,5 добавлением раствора 0,1% винной кислоты, сохраняют;
стадия 4: высушенную на воздухе пористую керамическую подложку стадии 2 быстро погружают в водный раствор борогидрида натрия, приготовленный на стадии 3, так, что поверхностная химическая реакция проходит на керамическом фильтрующем элементе, через 5 минут подложку извлекают и высушивают на воздухе; и
стадия 5: высушенную на воздухе пористую керамическую подложку стадии 4 нагревают до 380°С в атмосфере азота или водорода в печи со скоростью нагрева 100°С/ч, затем температуру поддерживают в течение 2,5 часа и получают фильтрующий материал, наконец, подложку извлекают, когда температура снижается до менее 120°С.
В этом осуществлении, используемую пористую керамическую подложку анаэробно спекают из следующих компонентов, в масс. частях: 60 частей кизельгура, 13 частей кальциевого бентонита, 5 частей каолина, 10 частей порошка углерода и 2,5 частей крахмала, температура спекания составляет 980°С. Пористость пористой керамической подложки составляет 62%, рН 8, и цвет черный.
Физические свойства и структура фильтрующего материала, полученного в этом осуществлении 3, следующие:
1) цвет: пепельный или стальной синий; свежий разрез синий и чернеет в присутствии воды (например, адсорбция воды или погружение в воду), форма: фильтрующий элемент с внешним диаметром 40 мм, внутренним диаметром 35 мм и длиной 200 мм;
(2) рН: соскоба поверхностного порошка, рН составляет 8,3-8,5 при испытании в соответствии со стандартным испытанием почвы NY/T 1377-2007;
(3) структура разреза материала: показана с увеличением 5000 электронным микроскопом, микропоры 2-10 мкм с аморфной рыхлой структурой Si-Fe-C в них, структура наноразмерного железа, образующая проникающий тип межслойной пленки (как показано на фиг. 3) после адсорбции воды;
(4) магнитное испытание: в случае Y25 (3800GS) магнита, частицы порошка менее 0,1 мм могут поглощаться.
Эффективность фильтрации фильтрующего материала данного осуществления по сточным водам:
1. Образец сточных вод: вода канала Hawaii AlaWai.
2. Метод испытания: согласно схеме испытания, представленной на фиг. 4, сточные воды проходят устройство очистки воды, снабженное фильтрующим материалом в течение 9,5 минут и анализируют выходящую воду.
3. Результаты испытаний: перечислены в таблице 3. Установлено, что фильтрующий материал с высокой эффективностью удаляет ионы кадмия, кобальта, стронция, меди, никеля, цинка и серебра. Испытания изотермической адсорбции выполняют с этой водой, и общая сорбционная емкость составляет 5 мг/л для комплексных ионов металлов.
Figure 00000003
Испытание на устойчивость фильтрующего материала, полученного этим осуществлением после использования:
Модельные испытания осуществляют в соответствии с международным стандартом: ЕРА TCLP CD-ROM 1311-1 июля 1992 МЕТОД 1311 ХАРАКТЕРИСТИКА ТОКСИЧНОСТИ ПО МЕТОДИКЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ.
Результаты испытаний: содержание адсорбированных тяжелых металлов, таких как мышьяк, кадмий, ртуть и свинец, не превышает норму или не обнаружено.
Вышеуказанные осуществления описаны для иллюстрации технической концепции и признаков изобретения, предназначенной для того, чтобы специалисты в данной области техники могли использовать содержание изобретения и реализовать его в дальнейшем, однако охраняемый объем притязаний изобретения не может ими ограничиваться. Кроме того, любые эквивалентные варианты или модификации в соответствии с существом изобретения должны быть включены в охраняемый объем притязаний изобретения.

Claims (32)

1. Фильтрующий материал, имеющий функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов, включающий
пористую керамическую подложку с пористостью 35-85%; и
наночастицы нуль-валентного железа, сформированные in situ внутри пористой керамической подложки;
в котором пористая керамическая подложка имеет микропоры 2-10 микрон, рыхлую аморфную структуру кремний-железо-углерод, сформированную внутри каждой микропоры, причем рыхлый аморфный кремний-железо-углерод способен образовывать адсорбционную пленку после абсорбции воды и по меньшей мере 25% масс. керамического компонента, образующего пористую керамическую подложку, является кизельгуром.
2. Фильтрующий материал по п. 1, в котором поверхность фильтрующего материала имеет стальной синий или пепельный цвет, свежий разрез фильтрующего материала имеет синий цвет, фильтрующий материал приобретает черный цвет после абсорбции воды или погружения в воду, и фильтрующий материал способен адсорбировать порошок Y25 магнита размером менее 0,1 мм и значение pH фильтрующего материала по стандартному испытанию почвы 7.2-8.5 NY/T 1377-2007 после соскоба поверхностного порошка.
3. Фильтрующий материал по п. 1, в котором керамический компонент, составляющий пористую керамическую подложку, является кизельгуром или любой комбинацией кизельгура и одного или обоих из каолина и бентонита.
4. Фильтрующий материал по п. 1, в котором пористость пористой керамической подложки составляет 50-70%.
5. Фильтрующий материал по п. 1, который получен модификацией пористой керамической подложки наноразмерным железом, причем способ модификации наноразмерным железом включает стадии: адсорбции ионов двухвалентного железа пористой керамической подложкой, затем восстановления ионов двухвалентного железа, адсорбированных на пористой керамической подложке, in situ с использованием восстановителя и, наконец, анаэробного спекания пористой керамической подложки при температуре 300-500°С.
6. Фильтрующий материал по любому из пп. 1-5, в котором фильтрующий материал выполнен в виде сферических частиц, столбчатых частиц или полого фильтрующего элемента.
7. Фильтрующий материал по п. 5, который получен на стадиях:
(1) погружения пористой керамической подложки в водный смешанный раствор с pH 7,0-8,0, содержащий ионы двухвалентного железа и реагент, повышающий клейкость, затем извлечения пористой керамической подложки после полного промокания пористой керамической подложки и высушивания на воздухе для использования;
(2) погружения пористой керамической подложки стадии (1) в водный раствор с pH 8,5-9,5, содержащий 0,1-5% масс. борогидрида натрия, и извлечения пористой керамической подложки через 2-8 минут и высушивания на воздухе для использования; и
(3) размещения пористой керамической подложки стадии (2) в бескислородной печи для анаэробного спекания и ее нагрева до 300-500°С со скоростью нагрева 80-100°С/ч, и затем поддержания температуры в течение 0,5-3 часов для получения фильтрующего материала, имеющего функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов.
8. Фильтрующий материал по п. 7, в котором
на стадии (1) реагент, повышающий клейкость, выбирают из группы глюкозы, сахарозы, растворимого крахмала или любой их комбинации, и содержание реагента, повышающего клейкость, в водном смешанном растворе составляет 0,2-15% масс.;
на стадии (2) содержание борогидрида натрия в водном растворе составляет 2-5% масс.; и
на стадии (3) спекание проводят в атмосфере азота или водорода.
9. Фильтрующий материал по п. 7, в котором на стадии (3) температура спекания составляет 380-420°С.
10. Применение фильтрующего материала, имеющего функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов, по любому из пп. 1-9 для удаления ионов трехвалентного, пятивалентного мышьяка и тяжелых металлов из воды.
11. Способ получения фильтрующего материала, имеющего функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов, по любому из пп. 1-9, включающий
(1) погружение пористой керамической подложки в водный смешанный раствор с pH 7,0-8,0, содержащий ионы двухвалентного железа и реагент, повышающий клейкость, затем извлечение пористой керамической подложки после полного промокания пористой керамической подложки и высушивания на воздухе для использования, причем пористость пористой керамической подложки составляет 35-85% и по меньшей мере 25% масс. керамического компонента, образующего пористую керамическую подложку, составляет кизельгур;
(2) погружение пористой керамической подложки стадии (1) в водный раствор с pH 8,5-9,5, содержащий 0,1-5% масс. борогидрида натрия, и извлечения пористой керамической подложки через 2-8 минут и высушивания на воздухе для использования; и
(3) размещение пористой керамической подложки стадии (2) в бескислородной печи для анаэробного спекания и ее нагрева до 300-500°С со скоростью нагрева 80-100°С ч и затем поддержания температуры в течение 0,5-3 часов для получения фильтрующего материала, имеющего функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов.
12. Способ по п. 11, в котором на стадии (1) реагент, повышающий клейкость, выбирают из группы глюкозы, сахарозы, растворимого крахмала или любой их комбинации, и содержание реагента, повышающего клейкость, в водном смешанном растворе составляет 0,2-15% масс.
13. Способ по п. 11, в котором на стадии (1) содержание ионов двухвалентного железа в водном смешанном растворе составляет 0,1-5% масс.
14. Способ по п. 13, в котором на стадии (1) содержание ионов двухвалентного железа в водном смешанном растворе составляет 0,2-2% масс.
15. Способ по п. 11, в котором на стадии (2) содержание борогидрида натрия в водном растворе составляет 2-5% масс.
16. Способ по п. 11, в котором на стадии (1) pH доводят цитратом натрия и на стадии (2) pH доводят винной кислотой.
17. Способ п. 11, в котором на стадии (3) спекание проводят в атмосфере азота или водорода.
18. Способ по п. 11, в котором на стадии (3) температура спекания составляет 380-420°С.
19. Способ по п. 11, в котором керамический компонент, составляющий пористую керамическую подложку, является кизельгуром или любой комбинацией кизельгура и одного или обоих из каолина и бентонита.
20. Способ по п. 11, в котором пористость пористой керамической подложки составляет 50-70%.
RU2016104663A 2013-07-12 2013-09-02 Фильтрующий материал, имеющий функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжёлых металлов RU2619320C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310292656.0A CN103316626B (zh) 2013-07-12 2013-07-12 一种具有吸附和固定砷及重金属功能的过滤材料及其用途
CN201310292656.0 2013-07-12
PCT/CN2013/082818 WO2015003428A1 (zh) 2013-07-12 2013-09-02 具有吸附和固定砷及重金属功能的过滤材料及其用途和制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2619320C1 true RU2619320C1 (ru) 2017-05-15

Family

ID=49185840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016104663A RU2619320C1 (ru) 2013-07-12 2013-09-02 Фильтрующий материал, имеющий функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжёлых металлов

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9988285B2 (ru)
EP (1) EP3023143B1 (ru)
CN (2) CN103316626B (ru)
AU (1) AU2013394225B2 (ru)
CA (1) CA2908814C (ru)
CL (1) CL2015002995A1 (ru)
MX (1) MX2015014733A (ru)
RU (1) RU2619320C1 (ru)
WO (1) WO2015003428A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689576C1 (ru) * 2018-06-25 2019-05-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии" (ФГУП "ГосНИИОХТ") Способ очистки высокомутных мышьяксодержащих сточных вод

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140291246A1 (en) 2013-03-16 2014-10-02 Chemica Technologies, Inc. Selective Adsorbent Fabric for Water Purification
WO2016014480A1 (en) * 2014-07-22 2016-01-28 Corning Incorporated Filter and methods for heavy metal remediation of water
US9610561B2 (en) * 2014-08-11 2017-04-04 Corning Incorporated Method of making a honeycomb having channels containing a porous adsorbent
EP3194340A1 (en) * 2014-09-17 2017-07-26 University of Copenhagen Metal oxide coated diatomite aggregate and use thereof as adsorbent and fertilizer
CN105668956B (zh) * 2015-12-22 2019-01-11 湖南森美思环保有限责任公司 一种河道底泥重金属治理方法
CN105567246B (zh) * 2016-02-01 2018-10-16 深圳市铁汉生态环境股份有限公司 一种矿区重金属污染土壤的修复剂及其制备方法
WO2018058110A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 Mesofilter Inc. Filtration medium for removal or inactivation of microorganisms from water
US10676376B2 (en) 2016-09-29 2020-06-09 Ecolab Usa Inc. Modification of iron-based media for water treatment
CN106693515A (zh) * 2016-12-05 2017-05-24 郑州丽福爱生物技术有限公司 一种具有吸附和固定砷的过滤材料及其制备方法和应用
CN106732337A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 德清华得环保设备有限公司 一种废水高效处理剂及其制备方法
CN107188627A (zh) * 2017-07-17 2017-09-22 湖南七纬科技有限公司 一种水葫芦食用菌培养基及其制备方法
CN110074102B (zh) * 2018-01-25 2021-11-02 青岛海尔智能技术研发有限公司 一种纳米银生物质炭复合杀菌材料及其制备方法和应用
US10919784B2 (en) 2018-08-17 2021-02-16 Badwater Alchemy Holdings LLC Iron-based desalination
WO2020084378A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-30 Politecnico Di Torino Method for producing zero-valent metals in filtering media
CN109589690B (zh) * 2018-12-11 2023-09-26 核工业理化工程研究院 可处理多种放射性核素的组合式吸附滤芯的制备方法
CN109437361A (zh) * 2018-12-13 2019-03-08 佛山科学技术学院 含金属离子废水的废陶瓷吸附处理方法
CN109432881B (zh) * 2018-12-14 2024-01-05 核工业理化工程研究院 放射性废液用吸附过滤装置及吸附滤芯的制备方法
CN109513267B (zh) * 2018-12-14 2024-01-05 核工业理化工程研究院 放射性废水处理装置、吸附滤芯的制备方法及处理方法
CN110304710A (zh) * 2019-07-26 2019-10-08 广东工业大学 一种多孔泡沫陶瓷负载纳米零价铁复合材料及其制备方法
CN110734128B (zh) * 2019-11-06 2022-01-28 合肥学院 一种基于陨石制备的纳米零价金属轻质多孔球形功能材料、其制备方法及应用
CN110734127B (zh) * 2019-11-06 2022-01-28 合肥学院 一种碳复合纳米零价金属多孔功能材料、其制备方法及应用
CN110734129B (zh) * 2019-11-06 2022-01-28 合肥学院 一种基于陨石制备的纳米零价金属多孔功能材料、其制备方法及应用
CN112108117B (zh) * 2020-09-21 2022-08-30 中国科学院新疆理化技术研究所 同时去除多种放射性金属炭基复合材料的制备方法及测试装置
CN112408963A (zh) * 2020-10-27 2021-02-26 深圳市华诚达精密工业有限公司 具有吸附及离子溶出功能的多孔陶瓷材料及其制造方法
CN113000025B (zh) * 2021-03-08 2022-11-04 济南大学 一种除磷吸附剂及其制备方法和应用
CN113070029B (zh) * 2021-03-22 2022-07-26 广东省科学院生态环境与土壤研究所 一种磁性多孔炭材料及其制备方法和应用
CN113445056A (zh) * 2021-06-02 2021-09-28 清远市进田企业有限公司 一种电解铜环保清洗方法
CN113368826B (zh) * 2021-07-06 2023-11-07 江阴市锦绣江南环境发展有限公司 一种用于重金属废水处理的吸附剂及其制备方法
CN115703058A (zh) * 2021-08-04 2023-02-17 中国石油天然气股份有限公司 铁碳纳米复合物及其制备方法与应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2136607C1 (ru) * 1997-10-03 1999-09-10 Уральский научно-исследовательский институт региональных экологических проблем ("УралНИИ "Экология") Способ очистки сточных вод от мышьяка
RU2416572C2 (ru) * 2005-11-11 2011-04-20 Эни С.П.А. Способ обработки загрязненной воды при помощи бифункциональной системы, состоящей из железа и цеолитов
US20110130575A1 (en) * 2009-10-29 2011-06-02 Board Of Trustees Of Michigan State University Synthesis of clay-templated subnano-sized zero valent iron (zvi) particles, clays containing same, and use of both in contaminant treatments
CN102205419A (zh) * 2011-03-28 2011-10-05 北京师范大学 一种新型负载型纳米零价铁的制备方法
CN101405223B (zh) * 2005-12-29 2012-08-22 北京微陶环保技术研究中心有限公司 从水中除去砷和重金属的方法及组合物

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1853519B1 (en) * 2005-01-03 2014-09-03 Yeda Research And Development Co., Ltd. Zero valent metal composite, manufacturing, system and method using thereof, for catalytically treating contaminated water
CN102500162B (zh) * 2011-11-15 2014-06-25 廖正辉 一种羟基铁包覆过滤材料、其制备方法及应用
US20140116949A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 General Electric Company Adsorbent composition by a green process and a process for toxic metal ion removal
CN103331143B (zh) * 2013-07-12 2014-12-17 苏州微陶重金属过滤科技有限公司 一种除砷过滤材料及其制备方法和在饮用水净化中的应用
CN103319212B (zh) * 2013-07-12 2015-01-07 苏州微陶重金属过滤科技有限公司 一种具有吸附和固定砷及重金属功能的过滤材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2136607C1 (ru) * 1997-10-03 1999-09-10 Уральский научно-исследовательский институт региональных экологических проблем ("УралНИИ "Экология") Способ очистки сточных вод от мышьяка
RU2416572C2 (ru) * 2005-11-11 2011-04-20 Эни С.П.А. Способ обработки загрязненной воды при помощи бифункциональной системы, состоящей из железа и цеолитов
CN101405223B (zh) * 2005-12-29 2012-08-22 北京微陶环保技术研究中心有限公司 从水中除去砷和重金属的方法及组合物
US20110130575A1 (en) * 2009-10-29 2011-06-02 Board Of Trustees Of Michigan State University Synthesis of clay-templated subnano-sized zero valent iron (zvi) particles, clays containing same, and use of both in contaminant treatments
CN102205419A (zh) * 2011-03-28 2011-10-05 北京师范大学 一种新型负载型纳米零价铁的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RU 2336946 С2, (27.10.2008. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689576C1 (ru) * 2018-06-25 2019-05-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии" (ФГУП "ГосНИИОХТ") Способ очистки высокомутных мышьяксодержащих сточных вод

Also Published As

Publication number Publication date
CN103316626B (zh) 2015-01-21
CL2015002995A1 (es) 2016-07-01
AU2013394225B2 (en) 2017-05-25
AU2013394225A1 (en) 2015-10-15
EP3023143B1 (en) 2019-05-08
CA2908814C (en) 2019-01-15
WO2015003428A1 (zh) 2015-01-15
US20160052800A1 (en) 2016-02-25
MX2015014733A (es) 2016-06-28
CN103316626A (zh) 2013-09-25
CA2908814A1 (en) 2015-01-15
US9988285B2 (en) 2018-06-05
CN104519994B (zh) 2017-04-12
EP3023143A1 (en) 2016-05-25
CN104519994A (zh) 2015-04-15
EP3023143A4 (en) 2017-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2619320C1 (ru) Фильтрующий материал, имеющий функцию адсорбции и фиксации мышьяка и тяжёлых металлов
CN103316544B (zh) 一种废水处理用过滤材料及其制备方法和用途
Khalil et al. Optimized nano-scale zero-valent iron supported on treated activated carbon for enhanced nitrate and phosphate removal from water
CN103331143B (zh) 一种除砷过滤材料及其制备方法和在饮用水净化中的应用
US20130341281A1 (en) Surface Modified Ceramic Filter
JP2020506049A (ja) 吸着剤および製造方法
Ahmad et al. Synthesis and application of alumina supported nano zero valent zinc as adsorbent for the removal of arsenic and nitrate
Anjum et al. Removal of As3+ using chitosan–montmorillonite composite: sorptive equilibrium and kinetics
CN103319212B (zh) 一种具有吸附和固定砷及重金属功能的过滤材料的制备方法
US20210370205A1 (en) Removal of water contaminants using enhanced ceramic filtration materials
CN103386231B (zh) 一种家用过滤器滤芯材料及其制备方法
Carrier et al. Probing surface functionality on amorphous carbons using X-ray photoelectron spectroscopy of bound metal ions
Yang et al. Enhancing the adsorption function of F-by iron and zirconium doped zeolite: Characterization and parameter optimization
Robbins et al. Removal of As (III) and As (V) in surface modified ceramic filters
KR101927405B1 (ko) 부식산이 첨착된 수은 흡착용 활성탄 및 이의 제조방법
JP2008012516A (ja) 陰イオン吸着剤及びその製造方法
Robbins Development of an iron-oxide coated ceramic filter for removal of As (III) and As (V) in developing nations
AU2021104222A4 (en) Modification method of granular anthracite and application thereof
Mita et al. Synthesis of Activated Carbon from Locally Available Rice Husk for Treating Saline Drinking Water
Abd El-Mouhsen et al. Magnetized cubic zinc MOFs for efficient removal of hazardous cationic and anionic dyes in aqueous solutions
Zereffa et al. Clay composite water filters: the case of fluoride, nitrite and Escherichia coli removal.
Saxena et al. Eco-Engineered Low-Cost Carbosorbent Derived from Biodegradable Domestic Waste for Efficient Total Chromium Removal from Aqueous Environment: Spectroscopic and Adsorption Study.
CN109046269A (zh) 一种污水处理的生物吸附剂及其制备方法
Xue et al. Adsorption analysis of Cr (VI) by fly ash composite material in aqueous medium
Manzoor et al. Reuse of Waste Materials as Precursors of Activated Carbon Synthesis for the Abatement of Antibiotic Cefpodoxime proxetil from Industrial Effluents.