RU2620809C1 - Способ модифицирования природных сорбентов - Google Patents
Способ модифицирования природных сорбентов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620809C1 RU2620809C1 RU2016102540A RU2016102540A RU2620809C1 RU 2620809 C1 RU2620809 C1 RU 2620809C1 RU 2016102540 A RU2016102540 A RU 2016102540A RU 2016102540 A RU2016102540 A RU 2016102540A RU 2620809 C1 RU2620809 C1 RU 2620809C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- solution
- diatomite
- carbon nanotubes
- sorbent
- 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
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
-
- 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
-
- 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
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения сорбционных материалов. Предлагается способ модифицирования природных сорбентов. Способ включает введение в суспензию, содержащую мелкодисперсный цеолит или диатомит в 0,5% растворе сульфата алюминия, многостенных углеродных нанотрубок в количестве 0,1-1,0 мас.%. Проводят ультразвуковую обработку суспензии, добавляют в суспензию раствор гидроксида аммония до pH 7-8, отделяют жидкость и проводят термообработку полученного сорбента при температуре 120°C. Изобретение обеспечивает получение сорбента, характеризующегося степенью извлечения нефтепродуктов и катионов металлов из воды до 99,4%. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области получения новых сорбционных материалов и может быть использовано на предприятиях химической промышленности и в области охраны окружающей среды.
Углеродные нанотрубки (УНТ) обладают высокой удельной поверхностью (до 2600 см2/г). Физико-химическая фукнкционализация их поверхности, включающая диспергирование нанотрубок, промывку при температуре 140°C в концентрированной азотной кислоте и обработку окислителями (Н2О2, KMnO4 и HNO3), повышает сорбционную способность УНТ по отношению к катионам свинца и кадмия [1].
Известен способ получения сорбционных материалов на основе углеродных нанотрубок [2], предусматривающий импрегнирование углеродных нанотрубок фосфорорганическими лигандами в процессе перемешивания в среде HNO3. Получается сорбент с высокой сорбционной способностью по отношению к актинидным и редкоземельным элементам.
Недостатками этих методов обработки является использование сильных окислителей и получение сорбентов с узким диапазоном действия по металлам.
Разработан процесс наномодифицирования промышленных сорбентов [3] на основе АУ (АГ-5, NWC) и синтетических цеолитов (NaX), используемых в процессах очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов. Высушенный на воздухе при 120-150°C сорбент пропитывают раствором прекурсоров катализатора, прокаливают при 500-550°C и проводят на сорбенте синтез многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) в реакторе. Установлено, что наномодифицирование позволяет увеличить адсорбционную емкость сорбентов по ионам Co2+ на 30% и по ионам Ni2+ на 10-15%.
Недостатком указанного метода модифицирования является необходимость дополнительной термообработки при 500°C.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности является способ модифицирования диатомита [4], включающий обработку диатомита фракции 1-2 мм с последующим осаждением аммиаком до установления pH 7 и термообработкой при температуре 200°C в течение 2 ч. В процессе обработки на поверхности и в порах сорбента (диатомита) осаждается гидроксид алюминия, обладающий высокой сорбционной способностью по отношению к нефтепродуктам [5].
К недостаткам известного способа можно отнести использование модифицированного диатомита только для сорбции органических примесей из растворов и невысокие степени извлечения катионов металлов на полученном сорбенте.
Технический результат - получение сорбентов с высокой сорбционной емкостью, удельной поверхностью и с широким диапазоном сорбционной активности.
Указанный результат достигается тем, что проводят модифицирование природного цеолита или диатомита, включающее введение в суспензию мелкодисперсного сорбента в 0,5% растворе сульфата алюминия при соотношении 1:10 по массе многостенных углеродных нанотрубок в количестве 0,1-1,0 мас.%, ультразвуковую обработку суспензии в течение 8-10 мин при 22 кГц, добавление в суспензию 10% раствора гидроксида аммония до pH 7-8, отделение жидкости декантацией и термообработку сорбента в течение 2 ч при температуре 120°C.
Использование предлагаемого способа модифицирования позволит закреплять на поверхности сорбента МУНТ (диаметр 50-100 нм) при осаждении гидроксида алюминия из раствора его соли, но и сделать этот процесс экономически эффективным за счет отсутствия необходимости обработки при высоких температурах.
Способ осуществляется следующим образом. Многостенные углеродные нанотрубки получают методом химического осаждения из паровой фазы (метод MOCVD) с использованием прекурсоров толуола и ферроцена при 850°C. Для активирования МУНТ и уменьшения адгезии МУНТ друг к другу применяют отжиг (40 мин, 430°C) с последующей обработкой 2 М раствором HCl при 90°C в течение 20 ч.
В суспензию мелкодисперсного цеолита или диатомита в 0,5% растворе сульфата алюминия при соотношении 1:10 по массе добавляли МУНТ в количестве 0,5 мас.%, подвергали ультразвуковой обработке в течение 8-10 мин при 22 кГц и добавляли 10% раствор гидроксида аммония до pH 7-8. Жидкость отделяли декантацией, сорбент подвергали термообработке в течение 2 ч при температуре 120°C.
Пример 1. Для получения количественных сорбционных характеристик по отношению к нефтепродуктам цеолита и диатомита, модифицированных МУНТ, по сравнению с исходным цеолитом и диатомитом, проводили извлечение нефтепродуктов из водных растворов (эмульсий) в статических условиях: соотношение твердой и жидкой фазы Т:Ж=1:50; исходная концентрация нефтепродуктов от 5 до 75 мг/л; время контакта сорбента с раствором - 120 мин (таблица 1).
Таким образом, модифицирование цеолита и диатомита МУНТ приводит к улучшению их сорбционных свойств. Степень извлечения нефтепродуктов из раствора увеличивается на 10-22% в зависимости от исходной концентрации, достигая 99,4% при извлечении нефтепродуктов из растворов с их невысоким исходным содержанием.
Пример 2. Для оценки сорбционных свойств модифицированных цеолита и диатомита по отношению к катионам цинка и меди проводили извлечение катионов из растворов с различной исходной концентрацией (1-100 мг/л). Соотношение Т:Ж=1:50, время контакта сорбента с раствором - 120 мин.
На основании экспериментальных данных были построены изотермы адсорбции, рассчитаны величины максимальной адсорбции (Амакс) и степени извлечения. Полученные результаты приведены в таблице 2.
Сорбционные свойства цеолита и диатомита, модифицированных МУНТ, улучшаются по отношению к катионам металлов. Степень извлечения ионов металлов из раствора увеличивается на 29-33%, максимальная адсорбция - на 48-70%.
Литература
[1] Y.H. Li et al., J. Phys.: Conf. Series. - 2007. - V. 61. - P. 698.
[2] Патент №2462297, Россия. Способ получения сорбционных материалов на основе углеродных нанотрубок / Ю.М. Куляко, Н.П. Молочникова, Г.В. Мясоедова и др. - 2012.
[3] Романцова И. В. Наномодифицирование сорбентов для очистки жидких сред: Автореф. Дис. канд. тех. наук / Романцова И.В. - Тамбов, 2013. - 16 с.
[4] Патент №70510, Россия. Установка для флотационно-фильтрационной очистки воды / Топорков А.В., Топоркова A.M. - 2007.
[5] Бузаева М.В. Снижение экологической опасности сточных вод, содержащих продукты разложения смазочно-охлаждающих жидкостей, путем использования химически модифицированного диатомита: Автореф. дис. канд. хим. наук / Бузаева М.В. - Самара, 2006. - 16 с.
Claims (1)
- Способ модифицирования природных сорбентов, включающий введение в суспензию, содержащую мелкодисперсный цеолит или диатомит в 0,5% растворе сульфата алюминия при соотношении 1:10 по массе, многостенных углеродных нанотрубок в количестве 0,1-1,0 мас.%, ультразвуковую обработку суспензии в течение 8-10 мин при 22 кГц, добавление в суспензию 10% раствора гидроксида аммония до pH 7-8, отделение жидкости декантацией и термообработку сорбента в течение 2 ч при температуре 120°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102540A RU2620809C1 (ru) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | Способ модифицирования природных сорбентов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102540A RU2620809C1 (ru) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | Способ модифицирования природных сорбентов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2620809C1 true RU2620809C1 (ru) | 2017-05-29 |
Family
ID=59032336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016102540A RU2620809C1 (ru) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | Способ модифицирования природных сорбентов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2620809C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664893C1 (ru) * | 2017-08-22 | 2018-08-23 | Общество с ограниченной ответственностью "СТАЛКЕР" | Способ получения сорбирующего матричного материала на основе природного цеолита для иммобилизации радионуклидов |
RU2689616C1 (ru) * | 2018-10-09 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ сорбционной очистки водных сред от органических веществ и ионов тяжелых металлов |
RU2747540C1 (ru) * | 2020-09-07 | 2021-05-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ адсорбционной очистки сточных вод, содержащих ароматические соединения бензольного ряда |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU70510U1 (ru) * | 2007-09-17 | 2008-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Установка для флотационно-фильтрационной очистки воды |
RU2009128585A (ru) * | 2007-01-24 | 2011-02-27 | Б.Р.Ж.М.-Бюро Де Решерш Жеоложик Эт Миньер (Fr) | Способ отделения газообразного co2, содержащегося в смеси газов |
RU2462297C2 (ru) * | 2010-09-21 | 2012-09-27 | Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) | Способ получения сорбционных материалов на основе углеродных нанотрубок |
RU2495887C1 (ru) * | 2012-02-27 | 2013-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ивановский научно-исследовательский институт плёночных материалов и искусственной кожи технического назначения" Федеральной службы безопасности Российской Федерации (ФГУП "ИвНИИПИК" ФСБ России) | Способ получения композита полимер/углеродные нанотрубки |
-
2016
- 2016-01-26 RU RU2016102540A patent/RU2620809C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2009128585A (ru) * | 2007-01-24 | 2011-02-27 | Б.Р.Ж.М.-Бюро Де Решерш Жеоложик Эт Миньер (Fr) | Способ отделения газообразного co2, содержащегося в смеси газов |
RU70510U1 (ru) * | 2007-09-17 | 2008-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Установка для флотационно-фильтрационной очистки воды |
RU2462297C2 (ru) * | 2010-09-21 | 2012-09-27 | Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) | Способ получения сорбционных материалов на основе углеродных нанотрубок |
RU2495887C1 (ru) * | 2012-02-27 | 2013-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ивановский научно-исследовательский институт плёночных материалов и искусственной кожи технического назначения" Федеральной службы безопасности Российской Федерации (ФГУП "ИвНИИПИК" ФСБ России) | Способ получения композита полимер/углеродные нанотрубки |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
БУРАКОВ А.Е. и др., Модифицирование поверхности пор активированных углей наноуглеродом и исследование их адсорбционных характеристик, Физико-химия поверхности и защита материалов, 2015, т. 51, 4, с. 357-361. * |
БУРАКОВ А.Е. и др., Модифицирование поверхности пор активированных углей наноуглеродом и исследование их адсорбционных характеристик, Физико-химия поверхности и защита материалов, 2015, т. 51, 4, с. 357-361. БУРАКОВ А.Е. и др., Повышение качественных характеристик адсорбентов при формировании поверхностной структуры углеродных нанотрубок, Сорбционные и хроматографические процессы, 2013, т.13, в. 3, с. 334-341. ШАРАПОВА А.В., Обезвреживание сточных вод от тяжёлых металлов под действием ультразвука и утилизацияпротивообледенительных жидкостей с применением природных сорбентов, автореф. дисс. канд. хим. наук, Ульяновск, 2015, главы 2-3. * |
БУРАКОВ А.Е. и др., Повышение качественных характеристик адсорбентов при формировании поверхностной структуры углеродных нанотрубок, Сорбционные и хроматографические процессы, 2013, т.13, в. 3, с. 334-341. * |
ШАРАПОВА А.В., Обезвреживание сточных вод от тяжёлых металлов под действием ультразвука и утилизацияпротивообледенительных жидкостей с применением природных сорбентов, автореф. дисс. канд. хим. наук, Ульяновск, 2015, главы 2-3. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664893C1 (ru) * | 2017-08-22 | 2018-08-23 | Общество с ограниченной ответственностью "СТАЛКЕР" | Способ получения сорбирующего матричного материала на основе природного цеолита для иммобилизации радионуклидов |
RU2689616C1 (ru) * | 2018-10-09 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ сорбционной очистки водных сред от органических веществ и ионов тяжелых металлов |
RU2747540C1 (ru) * | 2020-09-07 | 2021-05-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ адсорбционной очистки сточных вод, содержащих ароматические соединения бензольного ряда |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Demirbaş et al. | The removal of Victoria blue from aqueous solution by adsorption on a low-cost material | |
Khraisheh et al. | Remediation of wastewater containing heavy metals using raw and modified diatomite | |
Elanchezhiyan et al. | Synthesis and characterization of chitosan/Mg-Al layered double hydroxide composite for the removal of oil particles from oil-in-water emulsion | |
Ji et al. | Dynamic adsorption of Cu (II) from aqueous solution by zeolite/cellulose acetate blend fiber in fixed-bed | |
RU2620809C1 (ru) | Способ модифицирования природных сорбентов | |
Tian et al. | Hydrothermal synthesis of montmorillonite/hydrochar nanocomposites and application for 17β-estradiol and 17α-ethynylestradiol removal | |
Danková et al. | Study of Cu (II) adsorption by siderite and kaolin | |
Ning et al. | Fabrication of hydrochar functionalized Fe–Mn binary oxide nanocomposites: characterization and 17β-estradiol removal | |
Oktriyanti et al. | Effective removal of iron (II) from aqueous solution by adsorption using Zn/Cr layered double hydroxides intercalated with Keggin ion | |
Dehaghi | Removal of lead ions from aqueous solution using multi-walled carbon nanotubes: The effect of functionalization | |
Samad et al. | Synthesis of zinc oxide nanoparticles reinforced clay and their applications for removal of Pb (II) ions from aqueous media | |
US20150041394A1 (en) | Use of Carbon Nanotubes and Synthetic Mineral Clay for the Purification of Contaminated Waters | |
Zhu et al. | Polyhydroxyl-aluminum pillaring improved adsorption capacities of Pb2+ and Cd2+ onto diatomite | |
Miljkovic et al. | Remediation of arsenic contaminated water by a novel carboxymethyl cellulose bentonite adsorbent. | |
Habila et al. | Influence of Synthesis-Heating Conditions on the Porosity and Performance of a Carbon Nanotube/SDS-Alumina Nanocomposite for Effective Wastewater Treatment: Fabrication, Characterization, and Adsorption Modeling | |
Aissa | MA; Modwi, A.; Albadri, AEAE; Saleh, SM Dependency of Crystal Violet Dye Removal Behaviors onto Mesoporous V2O5-gC 3N4 Constructed by Simplistic Ultrasonic Method. Inorganics 2023, 11, 146 | |
Shaw et al. | Enhanced adsorption at ZnO nanoflakes@ zeolite core shell interface: A study of changing adsorption dynamics | |
Akbari Dehkharghani | Comparative study on the removal of toxic metal ions by advanced carbon allotropes and g-C3N4 adsorbents: a case study from Sarcheshmeh copper mine | |
CN105080280A (zh) | 一种轻烃尾气净化剂及其制备方法 | |
Zhang et al. | Adsorption of Cu (II), Pb (II) by Mg–Al Layered Double Hydroxides (LDHs): Intercalated with the Chelating Agents EDTA and EDDS | |
Palapa et al. | Mg/Cr-(COO) 22-layered double hydroxide for malachite green removal | |
Hao et al. | Adsorption of Ni2+ on aminofunctionalized mesoporous silica templated by an anionic surfactant route | |
Touny et al. | Removal of cationic surfactants from dilute solutions using nanoporous nickel phosphate: a structural, kinetic and thermodynamic study | |
KR101927405B1 (ko) | 부식산이 첨착된 수은 흡착용 활성탄 및 이의 제조방법 | |
US2467215A (en) | Dehumidification of fluids |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180127 |