RU2637231C1 - Porous magnetic sorbent - Google Patents
Porous magnetic sorbent Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637231C1 RU2637231C1 RU2017105987A RU2017105987A RU2637231C1 RU 2637231 C1 RU2637231 C1 RU 2637231C1 RU 2017105987 A RU2017105987 A RU 2017105987A RU 2017105987 A RU2017105987 A RU 2017105987A RU 2637231 C1 RU2637231 C1 RU 2637231C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- magnetic
- oil
- silane
- porous
- 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
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—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
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пористым сорбентам с магнитными свойствами и может быть использовано для сбора (удаления) нефти, масел, мазута, топлив и других углеводородных загрязнений с поверхности воды и почвы.The invention relates to porous sorbents with magnetic properties and can be used to collect (remove) oil, oils, fuel oil, fuels and other hydrocarbon contaminants from the surface of water and soil.
Известен описанный в патенте RU 2096079, опубл. 1997.11.20, пористый сорбент с магнитными свойствами для сбора разлитой нефти, содержащий гидрофобное полимерное связующее в виде гранул вспененного полистирола, эпоксидную смолу с отвердителем, порошкообразную черную сажу и феррит стронция. Согласно приведенным данным этот сорбент имеет водостойкость, равную 100%, хорошие магнитные характеристики и может быть легко регенерирован для повторного использования. Однако известный сорбент имеет высокую плотность, что снижает его плавучесть, а данных по его пористости и сорбционной емкости не приводится.Known described in patent RU 2096079, publ. 1997.11.20, a porous sorbent with magnetic properties for collecting spilled oil, containing a hydrophobic polymer binder in the form of granules of expanded polystyrene, an epoxy resin with a hardener, powdered black carbon black and strontium ferrite. According to the data presented, this sorbent has a water resistance of 100%, good magnetic characteristics and can be easily regenerated for reuse. However, the known sorbent has a high density, which reduces its buoyancy, and data on its porosity and sorption capacity are not given.
Известен пористый магнитный сорбент, описанный как обладающий повышенной плавучестью, механической прочностью, атмосферостойкостью, высокой поглощающей способностью по отношению к нефтепродуктам и нефти, хорошими магнитными характеристиками (RU 2241537, опубл. 2004.12.10), полученный на основе пористой полимерной матрицы из сшитого или сверхсшитого (со)полимера со степенью сшивки не менее 60%, удельной поверхностью 800-1900 м2/г и содержанием открытых пор 60-100% от суммарного объема пор, с использованием магнитного наполнителя с размером частиц от 1 нм до 10 мкм. Однако для сшивки и вспенивания полимерной матрицы известного сорбента, а также при введении в нее магнитного наполнителя используют опасные для здоровья человека и окружающей среды органические вещества (химические сшивающие агенты, растворители, газообразователи), при этом образуются токсичные и экологически неприемлемые отходы, что наряду с использованием достаточно жесткого β-, γ- и ультрафиолетового облучения, термической обработки (температура вспенивания 180-250°C) делает производство известного сорбента не только сложным, но и вредным для здоровья и экологически небезопасным.A porous magnetic sorbent is known, described as having increased buoyancy, mechanical strength, weather resistance, high absorption capacity with respect to oil products and oil, good magnetic characteristics (RU 2241537, publ. 2004.12.10), obtained on the basis of a porous polymer matrix of crosslinked or hypercrosslinked (co) polymer with a degree of crosslinking of at least 60%, specific surface area of 800-1900 m 2 / g and open pore content of 60-100% of the total pore volume, using a magnetic filler with a particle size of 1 nm up to 10 microns. However, organic substances hazardous to human health and the environment are used for crosslinking and foaming the polymer matrix of a well-known sorbent, as well as when magnetic filler is introduced into it (chemical crosslinking agents, solvents, blowing agents), and toxic and environmentally unacceptable wastes are generated, which, along with the use of sufficiently rigid β-, γ- and ultraviolet irradiation, heat treatment (foaming temperature 180-250 ° C) makes the production of a well-known sorbent not only difficult, but also dnym health and environmentally unsafe.
В качестве наиболее близкого к заявляемому выбран пористый магнитный сорбент для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды и почвы (RU 2226126, опубл. 2004.03.27), включающий гидрофобное полимерное связующее в виде порошка или гранул, магнитный наполнитель с размером частиц от 1 нм до 10 мкм, минеральное масло и пористый алюмосиликатный наполнитель с размером частиц не более 100 мкм, модифицированный гидрофобизирующей кремнийорганической жидкостью в количестве 0,05-0,5 мас. % в расчете на наполнитель при определенном соотношении компонентов.A porous magnetic sorbent for removing oil and oil products from the surface of water and soil (RU 2226126, publ. 2004.03.27), including a hydrophobic polymer binder in the form of powder or granules, a magnetic filler with a particle size of 1 nm to 10 microns, mineral oil and a porous aluminosilicate filler with a particle size of not more than 100 microns, modified hydrophobic organosilicon liquid in an amount of 0.05-0.5 wt. % calculated on the filler at a certain ratio of components.
К недостаткам известного технического решения относятся относительно жесткие условия синтеза сорбционного материала с использованием термообработки полимеров до состояния расплава, причем процесс плавления полимеров начинается при температуре 270-280°C и происходит с выделением токсичных газообразных продуктов. Процесс вспенивания полимерного связующего, в частности с использованием химических газообразователей, также чреват образованием токсичных побочных продуктов. Таким образом, производство известного сорбента является вредным для здоровья, экологически небезопасным и требует использования больших количеств сравнительно дорогих и дефицитных, а также потенциально токсичных прекурсоров (минеральные масла, полимеры). Вдобавок в описании известного сорбента приведена величина его намагниченности, но не указано значение коэрцитивной силы Нс, которая характеризует объект как «магнитожесткий» (при значении Нс>4 эрстед) или «магнитомягкий» (при значении Нс≤4 эрстед). Коэрцитивная сила является для магнитного сорбента одной из важнейших характеристик, фактором, который, во-первых, определяет силу магнитного взаимодействия частиц друг с другом и их способность к агломерации: из-за сильного магнитного взаимодействия (слипания) частиц магнитожесткого материала затруднено его распространение по большой площади поверхности нефтяного пятна; а во-вторых, влияет на взаимодействие сорбента с извлекающими и сепарирующими устройствами, слипание с которыми препятствует выделению сорбированной нефти. Кроме того, известный сорбент содержит в своем составе 100 мас. ч. полимерного связующего в виде вспененного полимера, что и обусловливает его высокую сорбционную емкость по отношению к нефтепродуктам (35-60 г/г, как указано в описании). При этом известно, что взаимодействие извлекаемых нефтепродуктов с полимерными сорбентами, в частности с нефункционализированными, как в известном техническом решении, протекает по принципу физической адсорбции. Указанная величина нефтеемкости достигается только за счет максимального набухания сорбента, при котором он многократно увеличивается в объеме и весе, в результате теряет свое первоначальное устойчивое состояние и становится непрочным и хрупким, что снижает вероятность его последующего извлечения. Такой сорбент при его максимальном насыщении чрезвычайно сложно извлечь из очищаемого раствора - он будет очень тяжелым и, скорее всего, механически разрушится и утонет. При непрочной связи адсорбата с адсорбентом, в том числе, если нефтепродукты адсорбируются полислоями, происходит снижение качества очистки. Известный полимерный сорбент в принципе способен обеспечить только грубую очистку растворов от нефтепродуктов, так как глубокая очистка достигается за счет химического взаимодействия углеводородов с адсорбционными центрами активной основы сорбента, количество которых пропорционально его удельной поверхности, в то время как активной основой известного сорбента является алюмосиликатный наполнитель со сравнительно небольшой удельной поверхностью (10-11 м2/г).The disadvantages of the known technical solutions include the relatively stringent conditions for the synthesis of sorption material using heat treatment of polymers to a melt state, and the polymer melting process begins at a temperature of 270-280 ° C and occurs with the release of toxic gaseous products. The foaming process of the polymer binder, in particular using chemical blowing agents, is also fraught with the formation of toxic by-products. Thus, the production of a known sorbent is harmful to health, environmentally unsafe, and requires the use of large quantities of relatively expensive and scarce, as well as potentially toxic precursors (mineral oils, polymers). In addition, the description of the known sorbent shows the magnitude of its magnetization, but does not indicate the coercive force H s , which characterizes the object as “magnetically rigid” (with a value of H s > 4 oersted) or “magnetically soft” (with a value of H s ≤4 oersted). The coercive force is one of the most important characteristics for a magnetic sorbent, a factor that, firstly, determines the strength of the magnetic interaction of particles with each other and their ability to agglomerate: due to the strong magnetic interaction (sticking) of the particles of magnetically rigid material, it is difficult to spread over a large surface area of the oil slick; and secondly, it affects the interaction of the sorbent with extracting and separating devices, sticking with which prevents the release of sorbed oil. In addition, the known sorbent contains in its composition 100 wt. including a polymer binder in the form of a foamed polymer, which determines its high sorption capacity in relation to petroleum products (35-60 g / g, as indicated in the description). It is known that the interaction of recoverable oil products with polymer sorbents, in particular with non-functionalized ones, as in the well-known technical solution, proceeds according to the principle of physical adsorption. The indicated oil capacity is achieved only due to the maximum swelling of the sorbent, in which it increases many times in volume and weight, as a result, loses its initial stable state and becomes fragile and brittle, which reduces the likelihood of its subsequent extraction. At its maximum saturation, it is extremely difficult to extract such a sorbent from the solution being purified — it will be very heavy and, most likely, will be mechanically destroyed and drown. If the adsorbate is weakly coupled with the adsorbent, including if petroleum products are adsorbed in multilayers, the quality of purification decreases. In principle, the well-known polymer sorbent is capable of providing only rough cleaning of solutions from oil products, since deep cleaning is achieved due to the chemical interaction of hydrocarbons with adsorption centers of the active base of the sorbent, the amount of which is proportional to its specific surface, while the active base of the known sorbent is an aluminosilicate filler with a relatively small specific surface area (10-11 m 2 / g).
Задачей изобретения является разработка пористого магнитного сорбента с высокими эксплуатационными свойствами при одновременном упрощении производства и повышении его экологической безопасности.The objective of the invention is to develop a porous magnetic sorbent with high performance properties while simplifying production and increasing its environmental safety.
Техническим результатом изобретения и решением поставленной задачи является получение магнитомягкого (коэрцитивная сила Нc≤4 эрстед) сорбционного материала, легко распределяющегося по большой площади поверхности воды и предотвращающего опасность дальнейшего разлива нефтяного пятна, обеспечивающего высокую степень очистки и возможность эффективного сбора и извлечения сорбента с собранным нефтепродуктом методом магнитной сепарации и обладающего высокой плавучестью за счет оптимального соотношения нефтеемкости с его плотностью, при одновременном снижении энергозатрат, сокращении времени получения сорбционного материала за счет более мягких условий его синтеза (температура не более 90°C, время полного синтеза - не более 10 ч) с использованием дешевых, доступных, нетоксичных и экологически безопасных прекурсоров, а также при повышении общей экологической безопасности.The technical result of the invention and the solution of the problem is to obtain a soft magnetic (coercive force Hc≤4 Oersted) sorption material that is easily distributed over a large surface area of the water and prevents the danger of further oil spill, providing a high degree of purification and the possibility of efficient collection and extraction of the sorbent with the collected oil product by magnetic separation and highly buoyant due to the optimal ratio of oil intensity with its density, p and at the same time reducing energy consumption, reducing the time for obtaining sorption material due to milder conditions for its synthesis (temperature no more than 90 ° C, time for complete synthesis - no more than 10 hours) using cheap, affordable, non-toxic and environmentally friendly precursors, as well as increasing general environmental safety.
Указанный технический результат достигают пористым магнитным сорбентом, включающим гидрофобное связующее и магнитный наполнитель, в котором, в отличие от известного, в качестве гидрофобного связующего использован пористый синтетический моносиликат кальция со структурой ксонотлита, гидрофобизированный добавкой силан-силоксановой микроэмульсии, а в качестве магнитного наполнителя использована наноразмерная магнитная фаза, представленная окислами железа, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:The specified technical result is achieved by a porous magnetic sorbent, including a hydrophobic binder and a magnetic filler, in which, unlike the known one, a porous synthetic calcium monosilicate with a xonotlite structure is used, hydrophobized by the addition of a silane-siloxane microemulsion, and nanosized as a magnetic filler the magnetic phase, represented by iron oxides, in the following ratio of components, wt. hours:
при этом состав окислов железа включает 1/3 вюстита и 2/3 маггемита.the composition of iron oxides includes 1/3 of wustite and 2/3 of maghemite.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."
Совокупность существенных признаков формулы изобретения обеспечивает решение задачи изобретения, при этом признаки отличительной части формулы изобретения вносят следующий вклад в решение поставленной задачи.The set of essential features of the claims provides a solution to the problem of the invention, while the features of the characterizing part of the claims make the following contribution to the solution of the problem.
Высокопористый синтетический моносиликат кальция со структурой ксонотлита, гидрофобизированный с помощью силан-силоксановой микроэмульсии, является активной основой сорбента и обеспечивает глубокую очистку от нефтепродуктов, при этом он может быть синтезирован в мягких условиях из дешевых, доступных и экологически чистых прекурсоров без токсичных и экологически небезопасных побочных продуктов.Highly porous synthetic calcium monosilicate with xonotlite structure, hydrophobized using a silane-siloxane microemulsion, is the active base of the sorbent and provides deep purification from oil products, while it can be synthesized under mild conditions from cheap, affordable and environmentally friendly precursors without toxic and environmentally unsafe side effects products.
Использование в качестве магнитного наполнителя синтезированной в объеме моносиликата кальция наноразмерной магнитной фазы окислов железа, содержащей 1/3 вюстита и 2/3 маггемита, обеспечивает формирование магнитной фазы со свойствами магнитомягкого материала, оптимальными для сорбции и извлечения сорбированного нефтепродукта.The use of a nanosized magnetic phase of iron oxides synthesized in the volume of calcium monosilicate as a magnetic filler, containing 1/3 of wustite and 2/3 of maghemite, ensures the formation of a magnetic phase with the properties of a soft magnetic material that are optimal for sorption and extraction of the sorbed oil product.
Технология получения предлагаемого пористого магнитного сорбента включает получение высокопористого гидрофобного связующего с формированием в его объеме магнитного наполнителя.The technology for producing the proposed porous magnetic sorbent includes the production of a highly porous hydrophobic binder with the formation of a magnetic filler in its volume.
Сначала получают в виде гидрогеля синтетический силикат кальция с гидрофобной добавкой. Для этого смешивают равные объемы 5% силан-силоксановой микроэмульсии, 17% раствора хлорида кальция и 12% раствора силиката натрия. Для синтеза используют химически чистые хлорид кальция (CaCl2⋅2H2O) и силикат натрия (Na2SiO3⋅5H2O), при этом раствор хлорида кальция и раствор силиката натрия приливают в объем 5% силан-силоксановой микроэмульсии равными частями, в несколько приемов.First, a synthetic calcium silicate with a hydrophobic additive is obtained in the form of a hydrogel. To do this, equal volumes of 5% silane-siloxane microemulsion, 17% calcium chloride solution and 12% sodium silicate are mixed. For the synthesis, chemically pure calcium chloride (CaCl 2 ⋅ 2H 2 O) and sodium silicate (Na 2 SiO 3 ⋅ 5H 2 O) are used, while a solution of calcium chloride and a solution of sodium silicate are poured into a volume of 5% silane-siloxane microemulsion in equal parts, in several steps.
Пятипроцентный раствор силан-силоксановой микроэмульсии готовят предварительно, для чего силан-силоксановую микроэмульсию (BrilluxSilicon-916 с 50% содержанием твердой фазы полимера) производства BrilluxPolandSp. Z OO вводят в дистиллированную воду в соотношении 1:20 и в течение 30 минут ведут перемешивание при комнатной температуре.A five percent solution of a silane-siloxane microemulsion is prepared previously, for which a silane-siloxane microemulsion (BrilluxSilicon-916 with 50% polymer solid content) manufactured by BrilluxPolandSp. Z OO is introduced into distilled water in a ratio of 1:20 and stirring is carried out for 30 minutes at room temperature.
Также предварительно осуществляют синтез магнитной фракции, для чего растворы FeCl2⋅4H2O и FeCl3⋅6H2O (10% массовой концентрации каждый) смешивают в отношении 2:1 при 35°C и при интенсивном перемешивании, после чего к полученной смеси добавляют в полуторном избытке 10% (по объему или по концентрации) раствор гидроксида аммония - только в этом случае возможно полное осаждение образующихся частиц магнетита:Also previously carried out the synthesis of the magnetic fraction, which ⋅4H solutions of FeCl 2 and FeCl 2 O 3 ⋅6H 2 O (10% mass concentration of each) were mixed in a ratio of 2: 1 at 35 ° C and with vigorous stirring, after which the resulting mixture add one and a half excess of 10% (by volume or concentration) of a solution of ammonium hydroxide - only in this case a complete precipitation of the formed magnetite particles is possible:
2FeCl3+FeCl2⋅+8NH4OH→Fe3O4+8NH4Cl+4H2O2FeCl 3 + FeCl 2 ⋅ + 8NH 4 OH → Fe 3 O 4 + 8NH 4 Cl + 4H 2 O
Как отмечено выше, эту реакцию проводят при соотношении растворов солей Fe3+/Fe2+=2/1 для того, чтобы получить магнетит требуемого состава (1/3 FeO - вюстит и 2/3 - Fe2O3 - маггемит).As noted above, this reaction is carried out at a ratio of solutions of salts of Fe 3+ / Fe 2+ = 2/1 in order to obtain magnetite of the required composition (1/3 FeO - wustite and 2/3 - Fe 2 O 3 - maghemite).
Образующийся в результате реакции хлорид аммония удаляют из осадка многократной промывкой дистиллированной водой для предотвращения коагуляции частиц магнетита.Ammonium chloride resulting from the reaction is removed from the precipitate by repeated washing with distilled water to prevent coagulation of magnetite particles.
Далее осуществляют синтез целевого продукта, для чего в предварительно полученный гидрогель синтетического силиката кальция с гидрофобной добавкой вводят синтезированную, как описано выше, магнитную фракцию в соотношении гидрофобизированный силикат кальция к магнитной фракции 1:0,5.Next, the synthesis of the target product is carried out, for which a synthesized, as described above, magnetic fraction in the ratio of hydrophobized calcium silicate to magnetic fraction 1: 0.5 is introduced into the previously obtained hydrogel of synthetic calcium silicate with a hydrophobic additive.
Полученную реакционную смесь интенсивно перемешивают в течении 2 часов при кипении до образования стабильного гидратированного осадка в виде геля, который далее отделяют от водного раствора фильтрованием, промывают дистиллированной водой и высушивают при температуре не выше 90°C в атмосфере воздуха.The resulting reaction mixture was stirred vigorously for 2 hours at the boil until a stable hydrated precipitate formed in the form of a gel, which was then separated from the aqueous solution by filtration, washed with distilled water and dried at a temperature of no higher than 90 ° C in air.
Готовый к использованию материал получают измельчением подсушенного геля на частицы крупностью до 2-5 мм (размер фракции варьируется в зависимости от решаемой задачи).Ready-to-use material is obtained by grinding the dried gel into particles with a particle size of up to 2-5 mm (the size of the fraction varies depending on the problem being solved).
Пример конкретного осуществления изобретенияAn example of a specific embodiment of the invention
Синтез пористого магнитного сорбента осуществляют постадийно.The synthesis of a porous magnetic sorbent is carried out in stages.
К 5 мл силан-силоксановой микроэмульсии, разбавленной в 100 мл дистиллированной воды, приливают 100 мл 17% раствора хлорида кальция (CaCl2⋅Н2О) и 100 мл 12% раствора силиката натрия (Na2SiO3⋅5H2O), порциями по 25 мл каждого и интенсивно перемешивают на магнитной мешалке при комнатной температуре с получением гидрофобного связующего на основе силиката кальция в структуре ксонотлита в форме гидрогеля.To 5 ml of a silane-siloxane microemulsion diluted in 100 ml of distilled water, 100 ml of a 17% solution of calcium chloride (CaCl 2 ⋅H 2 O) and 100 ml of a 12% solution of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ⋅ 5H 2 O) are added, in portions of 25 ml each and intensively stirred on a magnetic stirrer at room temperature to obtain a hydrophobic binder based on calcium silicate in the structure of xonotlite in the form of a hydrogel.
Затем к 100 мл дистиллированной воды добавляют 3 г хлорида железа (FeCl3⋅6H2O) и 1.9 г (FeCl2⋅4H2O) и интенсивно перемешивают на магнитной мешалке при температуре 35°C, далее добавляют 100 мл 1 М раствора гидроксида аммония (NH4OH) с получением раствора магнитной фракции.Then, 3 g of iron chloride (FeCl 3 ⋅ 6H 2 O) and 1.9 g (FeCl 2 ⋅ 4H 2 O) are added to 100 ml of distilled water and stirred vigorously on a magnetic stirrer at a temperature of 35 ° C, then 100 ml of a 1 M hydroxide solution is added ammonium (NH 4 OH) to obtain a solution of the magnetic fraction.
Целевой продукт получают, смешивая полученные количества гидрогеля и раствора магнитной фракции, интенсивно перемешивают при кипячении в течение 2 часов, затем отстаивают при комнатной температуре. Образующийся осадок отфильтровывают на бумажном фильтре «синяя лента», промывают дистиллированной водой и сушат на воздухе при температуре 90°C в течение 4 часов.The target product is obtained by mixing the obtained amount of hydrogel and a solution of the magnetic fraction, intensively stirred at the boil for 2 hours, then stand at room temperature. The precipitate formed is filtered on a blue ribbon paper filter, washed with distilled water and dried in air at 90 ° C for 4 hours.
Результаты исследований характеристик и свойств полученного материала показали следующее.The results of studies of the characteristics and properties of the obtained material showed the following.
1. Согласно данным рентгецофазового анализа, полученный композитный материал представляет собой низкоорганизованную рентгеноаморфную фазу моносиликата кальция со структурой ксонотлита. Также идентифицировано наличие наноразмерной магнитной фазы в виде оксидов железа (маггемита и вюстита).1. According to the data of x-ray phase analysis, the obtained composite material is a low-organized x-ray amorphous phase of calcium monosilicate with the structure of xonotlite. The presence of a nanoscale magnetic phase in the form of iron oxides (maghemite and wustite) was also identified.
2. Структурные исследования по методу БЭТ показали, что полученный сорбционный материал имеет структурную пористость микро- и наноразмерных пор, при этом величина удельной поверхности составляет 130 м2/г.2. Structural studies by the BET method showed that the obtained sorption material has a structural porosity of micro- and nanoscale pores, while the specific surface area is 130 m 2 / g.
3. Степень гидрофобности сорбента оценивали методом сидящей капли, в результате расчетная величина угла смачивания составила 132,9°, что, согласно общеизвестной классификации, позволяет отнести полученный сорбент к высокогидрофобным.3. The degree of hydrophobicity of the sorbent was evaluated by the sitting drop method, as a result, the calculated value of the wetting angle was 132.9 °, which, according to the well-known classification, allows us to classify the resulting sorbent as highly hydrophobic.
4. Измерена плавучесть сорбента на поверхности воды, которая составила более 60 суток, в том числе сорбента в насыщенном нефтеуглеводородами состоянии, что классифицирует его как высокоплавучий.4. The buoyancy of the sorbent on the water surface was measured, which amounted to more than 60 days, including the sorbent in a state saturated with petroleum hydrocarbons, which classifies it as highly floating.
5. Определение нефтеемкости сорбента проводили гравиметрическим методом по разности масс исходного и насыщенного нефтепродуктом адсорбента. Результаты эксперимента показали, что нефтеемкость в модельных системах нефтепродуктов составляет более 2 г нефтепродукта к 1 г сорбента.5. Determination of the oil capacity of the sorbent was carried out by the gravimetric method according to the mass difference of the initial and oil-saturated adsorbent. The results of the experiment showed that the oil intensity in the model systems of oil products is more than 2 g of oil to 1 g of sorbent.
6. Оценку сорбционной эффективности сорбента проводили путем измерения массовой концентрации нефтепродукта ИК-спектрофотометрическим методом в модельном растворе после его очистки. Установлено, что испытуемый сорбент высокоэффективен: максимальная степень очистки модельных растворов, содержащих нефтепродукты, достигает:6. The sorption efficiency of the sorbent was evaluated by measuring the mass concentration of the oil product by the IR spectrophotometric method in the model solution after its purification. It was found that the tested sorbent is highly effective: the maximum degree of purification of model solutions containing oil products reaches:
по дизельному топливу ~98%;for diesel fuel ~ 98%;
по маслу моторному марки М80В индустриального типа ~95%;for motor oil grade M80V industrial type ~ 95%;
по мазуту марки «М-100» ~83%,by fuel oil brand "M-100" ~ 83%,
и зависит от времени контакта с сорбентом.and depends on the time of contact with the sorbent.
7. Магнитные характеристики полученного сорбционного материала исследованы на вибрационном магнитометре при Т=300 К, при этом показано, что величина намагниченности составляет около 4 эме/г, а коэрцитивная сила по индукции НC составляет не более 4 эрстед, что позволяет отнести полученный материал к магнитомягким системам (материалам, обладающим свойствами ферромагнетика или ферримагнетика).7. Magnetic characteristics of the resulting material is evaluated for sorption vibration magnetometer at T = 300 K, it was shown that the magnitude of the magnetization is about 4 emu / g, and the coercive force H C of induction is not more than 4 Oe, allowing the resulting material attributed to soft magnetic systems (materials with the properties of a ferromagnet or ferrimagnet).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105987A RU2637231C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Porous magnetic sorbent |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105987A RU2637231C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Porous magnetic sorbent |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2637231C1 true RU2637231C1 (en) | 2017-12-01 |
Family
ID=60581394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017105987A RU2637231C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Porous magnetic sorbent |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2637231C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115814750A (en) * | 2022-12-15 | 2023-03-21 | 贵州大学 | Method for preparing porous calcium silicate adsorbent from phosphogypsum |
| US12007235B2 (en) | 2019-08-09 | 2024-06-11 | Smc Corporation | Magnetic encoder |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2226126C1 (en) * | 2002-12-30 | 2004-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные магнитные технологии и консультации" | Porous magnetic sorbent |
| RU2462303C2 (en) * | 2010-12-10 | 2012-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Powdered magnetic sorbent for collecting petroleum, oil and other hydrocarbons |
| RU2524620C2 (en) * | 2012-11-02 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной механики Российской академии наук (ИПРИМ РАН) | Magnetically controlled sorbent agent for bilirubin elimination from biological fluids |
-
2017
- 2017-02-21 RU RU2017105987A patent/RU2637231C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2226126C1 (en) * | 2002-12-30 | 2004-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные магнитные технологии и консультации" | Porous magnetic sorbent |
| RU2462303C2 (en) * | 2010-12-10 | 2012-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Powdered magnetic sorbent for collecting petroleum, oil and other hydrocarbons |
| RU2524620C2 (en) * | 2012-11-02 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной механики Российской академии наук (ИПРИМ РАН) | Magnetically controlled sorbent agent for bilirubin elimination from biological fluids |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| НАТАРОВ В.О. и др. Магнитные сорбенты на основе нанокомпозитных частиц Fe2O3/SiO2 для выделения и очистки ДНК/РНК, Свиридовские чтения: сб. ст., вып. 11, Минск, 2015. * |
| ПАПЫНОВ Е.К. и др. Темплатный синтез пористых оксидов железа с магнитными и каталитическими свойствами. Фундаментальные исследования, 2014, 11, ч.4, с.816-821. * |
| ПАПЫНОВ Е.К. и др. Темплатный синтез пористых оксидов железа с магнитными и каталитическими свойствами. Фундаментальные исследования, 2014, 11, ч.4, с.816-821. НАТАРОВ В.О. и др. Магнитные сорбенты на основе нанокомпозитных частиц Fe2O3/SiO2 для выделения и очистки ДНК/РНК, Свиридовские чтения: сб. ст., вып. 11, Минск, 2015. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12007235B2 (en) | 2019-08-09 | 2024-06-11 | Smc Corporation | Magnetic encoder |
| CN115814750A (en) * | 2022-12-15 | 2023-03-21 | 贵州大学 | Method for preparing porous calcium silicate adsorbent from phosphogypsum |
| CN115814750B (en) * | 2022-12-15 | 2023-06-30 | 贵州大学 | Method for preparing porous calcium silicate adsorbent from phosphogypsum |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hasanpour et al. | Application of three dimensional porous aerogels as adsorbent for removal of heavy metal ions from water/wastewater: A review study | |
| Singh et al. | Mechanism and kinetics of adsorption and removal of heavy metals from wastewater using nanomaterials | |
| Wang et al. | Lead and uranium sorptive removal from aqueous solution using magnetic and nonmagnetic fast pyrolysis rice husk biochars | |
| Mahdavi et al. | Removal of heavy metals from aqueous solutions using Fe 3 O 4, ZnO, and CuO nanoparticles | |
| Lata et al. | Removal of arsenic from water using nano adsorbents and challenges: a review | |
| Chen et al. | Nitrogen-rich core/shell magnetic nanostructures for selective adsorption and separation of anionic dyes from aqueous solution | |
| Foroutan et al. | Fast adsorption of chromium (VI) ions from synthetic sewage using bentonite and bentonite/bio-coal composite: a comparative study | |
| Zheng et al. | A novel, recyclable magnetic biochar modified by chitosan–EDTA for the effective removal of Pb (II) from aqueous solution | |
| Sun et al. | Chemically modified magnetic chitosan microspheres for Cr (VI) removal from acidic aqueous solution | |
| Wang et al. | One-step fabrication of functionalized magnetic adsorbents with large surface area and their adsorption for dye and heavy metal ions | |
| Dong et al. | Removal of lead from aqueous solution by hydroxyapatite/manganese dioxide composite | |
| Oladipo et al. | High boron removal by functionalized magnesium ferrite nanopowders | |
| Yu et al. | Green synthesis of ion-imprinted macroporous composite magnetic hydrogels for selective removal of nickel (II) from wastewater | |
| Manna et al. | Crystalline hydrous titanium (IV) oxide (CHTO): an arsenic (III) scavenger from natural water | |
| RU2642629C1 (en) | Method for obtaining porous magnetic sorbent | |
| RU2637231C1 (en) | Porous magnetic sorbent | |
| Adeleye et al. | Recent developments and mechanistic insights on adsorption technology for micro-and nanoplastics removal in aquatic environments | |
| Husnain et al. | Superparamagnetic nalidixic acid grafted magnetite (Fe 3 O 4/NA) for rapid and efficient mercury removal from water | |
| Velarde et al. | Bolivian natural zeolite as a low-cost adsorbent for the adsorption of cadmium: Isotherms and kinetics | |
| Deng et al. | Hollow SiO2 microspheres with thiol-rich surfaces: The scalable templated fabrication and their application for toxic metal ions adsorption | |
| CN106861604A (en) | A kind of calcium carbonate magnetic adsorbent preparation method and applications | |
| Gao et al. | Nitrate removal by using chitosan/zeolite molecular sieves composite at low temperature: Characterization, mechanism, and regeneration studies | |
| Lü et al. | One-step synthesis of versatile magnetic nanoparticles for efficiently removing emulsified oil droplets and cationic and anionic heavy metal ions from the aqueous environment | |
| Malsawmdawngzela et al. | Novel and highly efficient functionalized bentonite for elimination of Cu 2+ and Cd 2+ from aqueous wastes | |
| RU2232633C2 (en) | Sorbent for cleaning water from hydrocarbons, method of production of sorbent and method of cleaning water |