RU2628396C2 - Sorbent for cleaning water environments from ions of arsenic and method of its production - Google Patents
Sorbent for cleaning water environments from ions of arsenic and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2628396C2 RU2628396C2 RU2015152574A RU2015152574A RU2628396C2 RU 2628396 C2 RU2628396 C2 RU 2628396C2 RU 2015152574 A RU2015152574 A RU 2015152574A RU 2015152574 A RU2015152574 A RU 2015152574A RU 2628396 C2 RU2628396 C2 RU 2628396C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- iron
- arsenic
- starch
- ions
- 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
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0225—Compounds of Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt
- B01J20/0229—Compounds of Fe
-
- 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
- B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
-
- 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
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нанотехнологиям и очистке бытовых, промышленных и сточных вод предприятий. При отравлении ионами мышьяка поражается центральная и периферическая нервная система, кожа, периферическая сосудистая система. Неорганические ионы мышьяка более опасны, чем органические, трехвалентный ион более опасен, чем пятивалентный. Предельно допустимая концентрация ионов мышьяка в воде по СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» - 0,05 мг/л. Такая величина отражает очень высокую токсичность мышьяка.The invention relates to nanotechnology and the treatment of domestic, industrial and wastewater enterprises. When poisoning with arsenic ions, the central and peripheral nervous system, skin, and peripheral vascular system are affected. Inorganic arsenic ions are more dangerous than organic, trivalent ion is more dangerous than pentavalent. The maximum permissible concentration of arsenic ions in water according to SanPiN 2.1.4.1074-01 “Drinking water. Hygienic requirements for water quality of centralized drinking water supply systems. Quality control ”- 0.05 mg / l. This value reflects the very high toxicity of arsenic.
Наноразмерные объекты имеют очень большую удельную поверхность и поэтому хорошо адсорбируют ионы. В статье (Iran. J. Environ. Health Sci. Eng. 2011, 8(2):175-180) представлено сравнение адсорбирующей способности нано- и микроразмерных частиц железа по отношению к мышьяку (III ). Адсорбция на наночастицах железа была лучше. Однако удалять адсорбент, состоящий только из наночастиц, из очищенного раствора сложно из-за малости объекта.Nanoscale objects have a very large specific surface and therefore adsorb ions well. An article (Iran. J. Environ. Health Sci. Eng. 2011, 8 (2): 175-180) presents a comparison of the adsorption capacity of nano- and micro-sized iron particles with respect to arsenic (III). Adsorption on iron nanoparticles was better. However, it is difficult to remove the adsorbent consisting only of nanoparticles from the purified solution due to the smallness of the object.
Известен наноразмерный сорбент для очистки воды от ионов тяжелых металлов, в том числе от ионов мышьяка разной валентности, и способ его получения (патент РФ 2328341, опубл. 10.07.2008 г.). Сорбент состоит из измельченного цеолита, наноразмерного гидроксида железа и наноразмерного бемита. К недостаткам способа получения сорбента следует отнести его многостадийность и сложность получения адсорбента, что приводит к его дороговизне. Вначале получают наноразмерный бемит гидролизом нанопорошка алюминия. Затем получают наноразмерный гидроксид железа гидролизом раствора хлорида железа раствором гидроксида аммония. Далее измельченный цеолит смешивают с Н2О, нанорамерным порошком бемита и гидроксида железа, перетирают и далее полученную смесь сушат 2 часа при 50-75°С, а затем 6 часов при 190°С. Во всех известных способах гидроксид железа получают гидролизом солей железа, что является многоступенчатым способом. Вначале получают соли железа, а затем из солей Fе(ОН)3.Known nanosized sorbent for water purification from heavy metal ions, including arsenic ions of different valencies, and a method for its production (RF patent 2328341, publ. July 10, 2008). The sorbent consists of ground zeolite, nanosized iron hydroxide and nanosized boehmite. The disadvantages of the method of producing the sorbent include its multi-stage and the complexity of the adsorbent, which leads to its high cost. First, nanosized boehmite is obtained by hydrolysis of aluminum nanopowder. Then, nanosized iron hydroxide is obtained by hydrolysis of a solution of iron chloride with a solution of ammonium hydroxide. Next, the crushed zeolite is mixed with H 2 O, nanoscale powder of boehmite and iron hydroxide, triturated and then the resulting mixture is dried for 2 hours at 50-75 ° C, and then 6 hours at 190 ° C. In all known methods, iron hydroxide is obtained by hydrolysis of iron salts, which is a multi-stage method. First, iron salts are obtained, and then from Fe (OH) 3 salts.
Сорбент для очистки водных сред от мышьяка (патент РФ 2520473), взятый нами за прототип, содержит оксигидроксид железа (ОГЖ), выделенный из отходов станций обезжелезивания подземных вод, водорастворимый полимер и глицерин при следующем соотношении компонентов, %:The sorbent for the purification of water from arsenic (RF patent 2520473), taken as a prototype, contains iron oxyhydroxide (OGF), isolated from waste from deferrization stations of underground waters, a water-soluble polymer and glycerin in the following ratio of components,%:
ОГЖ (наноразмерный) 45,9-53,3;OGZH (nanoscale) 45.9-53.3;
полимер 2,2-6,8;polymer 2.2-6.8;
глицерин остальное.glycerin rest.
В качестве водорастворимого полимера он содержит поливиниловый спирт, или полиакриламид, или метилцеллюлозу, или полиэтиленгликоль. Для получения сорбента использовали отходы, выделенные на станциях обезжелезивания подземных вод, которые представляют собой гелеобразную массу (пасту), содержащую в своем составе ОГЖ в количестве 10-12% сухого ОГЖ с размером частиц 30-50 нм, которую модифицируют водорастворимыми полимерами, содержащими пластификатор. В качестве водорастворимого полимера рекомендуется использовать поливиниловый спирт, полиакриламид, метилцеллюлозу, полиэтиленгликоль , а в качестве пластификатора - глицерин.As a water-soluble polymer, it contains polyvinyl alcohol, or polyacrylamide, or methyl cellulose, or polyethylene glycol. To obtain the sorbent, wastes were used that were isolated at groundwater deferrization stations, which are a gel-like mass (paste) containing 10–12% of dry coolant with a particle size of 30–50 nm, which is modified with water-soluble polymers containing plasticizer . As a water-soluble polymer, it is recommended to use polyvinyl alcohol, polyacrylamide, methyl cellulose, polyethylene glycol, and glycerol as a plasticizer.
Прототип имеет несколько недостатков: отходы, из которых получают сорбент, меняются по своему составу и это отражается на адсорбционной способности; отходы и водорастворимые полимеры не позволяют использовать сорбент для применения в организме человека, пищевой промышленности.The prototype has several drawbacks: the waste from which the sorbent is obtained varies in composition and this affects the adsorption capacity; waste and water-soluble polymers do not allow the use of a sorbent for use in the human body, the food industry.
Технической задачей изобретения является улучшение качества сорбента.An object of the invention is to improve the quality of the sorbent.
Техническая задача согласно изобретению решается тем, что сорбент для очистки водных сред от мышьяка содержит наночастицы железа и крахмал при следующих отношениях компонентов, % весовых: наночастицы железа - 98-99, крахмал - 2-1.The technical problem according to the invention is solved in that the sorbent for cleaning arsenic from aqueous media contains iron nanoparticles and starch in the following ratios of components,% by weight: iron nanoparticles - 98-99, starch - 2-1.
Способ получения сорбента для очистки водных сред от мышьяка заключается в том, что сернокислое железо и крахмал растворяют в воде с образованием комплекса ионов железа и крахмала, через раствор пропускают азот, восстанавливают комплекс борогидридом до наночастиц железа, центрифугируют, промывают осадок этанолом и сушат адсорбент под вакуумом.A method of producing a sorbent for cleaning arsenic from aqueous media is that iron sulfate and starch are dissolved in water to form a complex of iron and starch ions, nitrogen is passed through the solution, the complex is reduced with borohydride to iron nanoparticles, centrifuged, the precipitate is washed with ethanol and the adsorbent is dried under a vacuum.
Наночастицы железа, покрытые крахмалом, не токсичны для организма и могут применяться для очистки крови, соков, вина в пищевой промышленности. Количество крахмала в сорбенте лимитируется его растворимостью в воде при температуре синтеза. В сорбенте он связан ковалентными связями с наночастицами железа и в воде не растворяется. Для получения сорбента лучше использовать сернокислое железо, а не хлорное.Iron nanoparticles coated with starch are not toxic to the body and can be used to purify blood, juice, wine in the food industry. The amount of starch in the sorbent is limited by its solubility in water at the synthesis temperature. In the sorbent it is bound by covalent bonds with iron nanoparticles and does not dissolve in water. To obtain the sorbent, it is better to use iron sulfate, rather than ferric chloride.
Изобретение иллюстрируется примером.The invention is illustrated by an example.
В колбе 0,5 л тщательно перемешивают 0,12 М FeSO4-7Н2O с 0,2% вес. картофельного крахмала в 100 мл воды до полного растворения содержимого с образованием комплекса между ионами железа и крахмала. Через смесь пропускают азот для удаления растворенного кислорода. Затем в раствор при продолжении перемешивания по каплям добавляют 100 мл 0,5 М раствора борогидрида. Смесь продолжают перемешивать до полного восстановления комплекса с образованием черной суспензии сорбента. Суспензию центрифугируют при 6000 об/мин в течение 5 мин, осадок промывают 3 раза этанолом с центрифугированием. Осадок сорбента сушат под вакуумом, дробят большие частицы. На порошковом рентгеновском дифрактометре GBS EMMA определяют присутствие железа с нулевой валентностью по широкому пику два тетта 44.5°. По ширине пика расчетом по известной формуле определяют размер кристаллических наночастиц железа 8 нм. На растровом микроскопе JEOL JSM-6610 определяют размер частиц сорбента 70-95 нм, а на энергодисперсионной приставке к нему содержание железа 99±0,1%.In a 0.5 L flask, 0.12 M FeSO 4 -7H 2 O is thoroughly mixed with 0.2% by weight. potato starch in 100 ml of water until complete dissolution of the contents with the formation of a complex between iron and starch ions. Nitrogen was passed through the mixture to remove dissolved oxygen. Then, 100 ml of a 0.5 M borohydride solution are added dropwise to the solution with continued stirring. The mixture is continued to mix until complete recovery of the complex with the formation of a black suspension of the sorbent. The suspension is centrifuged at 6000 rpm for 5 min, the precipitate is washed 3 times with ethanol with centrifugation. The sorbent precipitate is dried under vacuum, large particles are crushed. On a GBS EMMA powder x-ray diffractometer, the presence of zero-valence iron is determined from a broad peak of two theta 44.5 °. According to the well-known formula, the size of crystalline iron nanoparticles of 8 nm is determined by the width of the peak. On a JEOL JSM-6610 scanning microscope, the particle size of the sorbent 70-95 nm is determined, and on an energy dispersion attachment to it, the iron content is 99 ± 0.1%.
Для определения адсорбирующей способности ионов мышьяка растворы с сорбентом в колбе встряхивают на инкубаторе-шейкере 200 об/мин до периодов 5 мин, 120 мин. Суспензию для анализов отбирают 5 мл шприцем, центрифугируют 3000 об/мин в течение 5 мин, фильтруют через 0,2 мкм фильтр. Сухой остаток анализируют на содержание мышьяка в соответствии с ФЗ 1.31.2005, 01.553 (по Госстандарту методик, допущенных к применению).To determine the adsorption capacity of arsenic ions, solutions with a sorbent in a flask are shaken at an incubator-shaker of 200 rpm for periods of 5 minutes, 120 minutes. A suspension for analysis was taken with a 5 ml syringe, centrifuged at 3000 rpm for 5 minutes, filtered through a 0.2 μm filter. The dry residue is analyzed for arsenic content in accordance with Federal Law 1.31.2005, 01.553 (according to the Gosstandart of methods approved for use).
Адсорбция увеличивается с увеличением дозы сорбента и времени контакта с раствором. При дозе 0,3 г/л рН=7 и концентрации ионов мышьяка (V) 1 мг/л достигается 100% удаление за 5 мин. Для концентрации 10 мг/л 100% удаление достигается за 120 мин. При концентрации мышьяка (III) 10 мг/л 100% удаление достигается за 120 мин.Adsorption increases with increasing dose of the sorbent and the time of contact with the solution. At a dose of 0.3 g / l pH = 7 and a concentration of arsenic (V) ions of 1 mg / l, 100% removal in 5 minutes is achieved. For a concentration of 10 mg / l, 100% removal is achieved in 120 minutes. When the concentration of arsenic (III) is 10 mg / l, 100% removal is achieved in 120 minutes.
Таким образом, предлагаемый сорбент обладает лучшим качеством по сравнению с известным сорбентом. Сорбент из наночастиц железа, покрытых крахмалом, может применяться в пищевой промышленности. Сорбент обладает хорошими адсорбирующими свойствами по отношению к ионам железа.Thus, the proposed sorbent is of better quality compared to the known sorbent. The sorbent of iron nanoparticles coated with starch can be used in the food industry. The sorbent has good adsorbing properties with respect to iron ions.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152574A RU2628396C2 (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Sorbent for cleaning water environments from ions of arsenic and method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152574A RU2628396C2 (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Sorbent for cleaning water environments from ions of arsenic and method of its production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015152574A RU2015152574A (en) | 2017-06-15 |
RU2628396C2 true RU2628396C2 (en) | 2017-08-16 |
Family
ID=59068157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015152574A RU2628396C2 (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Sorbent for cleaning water environments from ions of arsenic and method of its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2628396C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114849641B (en) * | 2022-04-18 | 2023-03-10 | 河南大学 | Petal-shaped nano iron hydroxide and preparation method and application thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2328341C1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-10 | Бадулин Николай Александрович | Sorbent for cleaning water off heavy metal ions |
RU2336946C2 (en) * | 2006-02-21 | 2008-10-27 | Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ СО РАН) | Sorbent for heavy metals, method of its production and method of water purification |
RU2430780C2 (en) * | 2007-05-08 | 2011-10-10 | Синфьюэлс Чайна Текнолоджи Ко., Лтд | Transition metal-based nanocatalyst, preparation method thereof and use in fischer-tropsch synthesis reactions |
RU2520473C2 (en) * | 2012-07-04 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) | Sorbent for purification of water media from arsenic and method of obtaining thereof |
-
2015
- 2015-12-09 RU RU2015152574A patent/RU2628396C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2336946C2 (en) * | 2006-02-21 | 2008-10-27 | Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ СО РАН) | Sorbent for heavy metals, method of its production and method of water purification |
RU2328341C1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-10 | Бадулин Николай Александрович | Sorbent for cleaning water off heavy metal ions |
RU2430780C2 (en) * | 2007-05-08 | 2011-10-10 | Синфьюэлс Чайна Текнолоджи Ко., Лтд | Transition metal-based nanocatalyst, preparation method thereof and use in fischer-tropsch synthesis reactions |
RU2520473C2 (en) * | 2012-07-04 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) | Sorbent for purification of water media from arsenic and method of obtaining thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015152574A (en) | 2017-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tamjidi et al. | A review of the application of sea material shells as low cost and effective bio-adsorbent for removal of heavy metals from wastewater | |
Gang et al. | As (III) removal using an iron-impregnated chitosan sorbent | |
Abhinaya et al. | A review on cleaner strategies for extraction of chitosan and its application in toxic pollutant removal | |
Zhang et al. | Nanostructured iron (III)-copper (II) binary oxide: a novel adsorbent for enhanced arsenic removal from aqueous solutions | |
Tangsir et al. | Water defluoridation using Al2O3 nanoparticles synthesized by flame spray pyrolysis (FSP) method | |
Wang et al. | Lead and uranium sorptive removal from aqueous solution using magnetic and nonmagnetic fast pyrolysis rice husk biochars | |
Faur-Brasquet et al. | Removal of metal ions from aqueous solution by adsorption onto activated carbon cloths: adsorption competition with organic matter | |
Dhillon et al. | Recent advances and spectroscopic perspectives in fluoride removal | |
Wang et al. | Enhanced adsorption of hexavalent chromium from aqueous solutions on facilely synthesized mesoporous iron–zirconium bimetal oxide | |
Ali et al. | Removal of lead and cadmium ions by single and binary systems using phytogenic magnetic nanoparticles functionalized by 3-marcaptopropanic acid | |
Xia et al. | Facile preparation of MnO2 functionalized baker’s yeast composites and their adsorption mechanism for Cadmium | |
Venkateswarlu et al. | Biopolymer-coated magnetite nanoparticles and metal–organic framework ternary composites for cooperative Pb (II) adsorption | |
WO2012077033A2 (en) | Organic-inorganic composite material for removal of anionic pollutants from water and process for the preparation thereof | |
Lin et al. | Long-root Eichhornia crassipes as a biodegradable adsorbent for aqueous As (III) and As (V) | |
Ullah et al. | Separation of levofloxacin from industry effluents using novel magnetic nanocomposite and membranes hybrid processes | |
CN109012565A (en) | A kind of method of the magnetic carbon material Adsorption heavy metal ions in wastewater of nitrating | |
Sun et al. | Effect of natural aquatic colloids on Cu (II) and Pb (II) adsorption by Al2O3 nanoparticles | |
Jabasingh et al. | Magnetic hetero-structures as prospective sorbents to aid arsenic elimination from life water streams | |
Mahmoud et al. | A novel multifunctional sandwiched activated carbon between manganese and tin oxides nanoparticles for removal of divalent metal ions | |
Parasana et al. | Recent advances in developing innovative sorbents for phosphorus removal—perspective and opportunities | |
Zhao et al. | High efficient coagulant simply by mechanochemically activating kaolinite with sulfuric acid to enhance removal efficiency of various pollutants for wastewater treatment | |
Sobhanardakani et al. | Evaluation of removal efficiency of Cr (VI) ions from aqueous solution using chitosan | |
Gong et al. | A two-step process coupling photocatalysis with adsorption to treat tetracycline-Copper (II) hybrid wastewaters | |
EP2733119A1 (en) | Agent for removing dissolved phosphorus compounds from water | |
CN106861604A (en) | A kind of calcium carbonate magnetic adsorbent preparation method and applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171210 |