RU2665516C2 - Способ получения сорбента для очистки воды - Google Patents
Способ получения сорбента для очистки воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665516C2 RU2665516C2 RU2017103749A RU2017103749A RU2665516C2 RU 2665516 C2 RU2665516 C2 RU 2665516C2 RU 2017103749 A RU2017103749 A RU 2017103749A RU 2017103749 A RU2017103749 A RU 2017103749A RU 2665516 C2 RU2665516 C2 RU 2665516C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brucite
- sorbent
- granules
- clay
- dust
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
-
- 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
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3028—Granulating, agglomerating or aggregating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области промышленной экологии, в частности к способу получения сорбционного материала для очистки сточных вод и водоподготовки. Способ получения сорбента включает следующие стадии: брусит термически обрабатывают при температуре 250-300°C, затем размалывают до размера частиц 0,05-0,001 мм и смешивают с пылью от обжига глины. Смесь засыпают в смеситель, где накатывают гранулы размером 0,4-2,0 мм. Гранулы термически обрабатывают при температуре 800-1000°C. Изобретение обеспечивает получение сорбента в виде термически модифицированного брусита на алюмосиликатном каркасе с улучшенными физико-механическими свойствами. 3 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области промышленной экологии, а именно к способу получения сорбционного материала для очистки от ионов тяжелых металлов сточных вод, а также водоподготовки для технических нужд и питьевых целей.
Известен способ получения сорбента для очистки от ионов тяжелых металлов бытовых и сточных вод на основе природного сорбента, включающего измельченную до определенных фракций древесину, обработанную раствором минеральной кислоты. /Патент РФ №2251449, МПК B01J 20/24, 10.12.2003 г./
Недостатком данного способа является недостаточно высокая сорбционная емкость по ионам тяжелых металлов, применение окислителя и как следствие невысокая степень очистки сточных вод.
Известен способ получения сорбента для очистки от ионов тяжелых металлов сточных вод для хозяйственных и питьевых целей, заключающийся в том, что брусит природный измельчают до крупности зерен 1,5-0,6 мм или до крупности зерен 0,01-0,1 мм. /Патент РФ 2108297, МПК C02F 1/28, 27.08.1998 г./
Недостатком известного сорбента брусита природного является то, что слоистая структура брусита, обладая хорошими сорбционными свойствами, имеет низкие физико-механические свойства, поэтому брусит природный имеет небольшой срок службы и не обеспечивает высокого качества сорбции тяжелых металлов из сточных вод.
В предлагаемом изобретении эти недостатки устранены. В качестве сорбента для очистки от тяжелых металлов сточных вод, а также технической и питьевой воды при водоподготовке используется композитный материал, полученный термическим путем из отходов преимущественно местного производства шихты огнеупорной глины и брусита. Этот композитный материал представляет собой гранулы размером 0,4-2,0 мм, состоящие из алюмосиликатного каркаса из пыли огнеупорной глины, на который нанесен мелкодисперсный термически модифицированный брусит. Такое выполнение сорбента значительно увеличивает площадь сорбционной поверхности. Благодаря своей слоистой структуре термически модифицированный брусит обладает высокими селективными свойствами по отношению к катионам Cu, Zn, Al, Ni, Со, Pb, Fe, Mn, Sn, As, а алюмосиликатный каркас придает сферическим гранулам высокие механические свойства, что позволяет использовать сорбент в течение длительного периода. Стоимость термически модифицированного брусита на алюмосиликатном каркасе не высокая за счет использования отходов производства.
Технической задачей предлагаемого способа является получение сорбента для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, а также водоподготовки как для технических нужд, так и для питьевых с высокими сорбционными и физико-механическими свойствами, которые увеличат срок использования, понизят стоимость производства и применения.
Техническим результатом является получение сорбента для очистки воды, а именно гранулированного термически модифицированного брусита на алюмосиликатном каркасе.
Технический результат достигается тем, что по способу получения сорбента для очистки воды, содержащего измельченный брусит, термически обработанные брусит при температуре 250-300°С и пыль от обжига глины с размером измельченных фракций 0,05-0,001 мм каждого из них смешивают в массовом соотношении 30-70% в соответствии с заданными значениями физико-механических свойств конечного продукта, засыпают в смеситель, в котором накатываются гранулы из шихты размером 0,4-2,0 мм, после этого гранулы термически обрабатывают при температуре 700-1000°С.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.
Для получения предлагаемого сорбента проведены исследования по определению физико-механических свойств исходных пяти образцов: глины (пыль от обжига), шихты двух глин разных по составу (пыль от обжига), брусита (молотый) и два образца смеси указанных глин и брусита.
Хорошо изучены сорбционные способности брусита и каолинитовых глин по отношению к тяжелым металлам. Относительно брусита можно утверждать, что его поглощающая способность по отношению к тяжелым металлам очень высокая, а каолинитовые глины обладают низкой сорбционной способностью по отношению к тяжелым металлам. Однако, известные свойства каждого из указанных материалов в отдельности не отвечают поставленной задаче.
Пример 1. Для проведения опыта использовался водный раствор пятиводного медного купороса CuSO4⋅5H2O, имеющего характерную голубую окраску, так как из всех тяжелых металлов медь наиболее сильно адсорбируется бруситом.
При исследовании сорбции меди использовался исходный раствор сульфата меди при концентрации 100 г/л. Суспензия изучаемой глины или брусита, а также смесь брусита и глин перемешивалась в закрытой колбе, а затем выдерживалась в закрытом цилиндре в течение одних суток. Через сутки в равновесном растворе над осадком образовалась прозрачная часть, из которого сорбирована часть ионов меди. Чем прозрачнее раствор, тем больше меди адсорбировалось грунтом. Самый прозрачный раствор оказался в цилиндре, в который был помещен брусит. Таким образом, можно утверждать, что сорбционная емкость смесей глин и брусита меньше, чем у чистого брусита.
Пример 2. Поскольку из тяжелых металлов, плохо адсорбирующихся бруситом, отмечены марганец и никель, то в опытах также использовались водные растворы сульфатов марганца и никеля, имеющие слабо розовую и слабо зеленую окраски, что позволило для определения их концентрации применить колориметрический метод, заключающийся в определении и сравнении концентрации изучаемых тяжелых металлов в исходном и прореагировавшем с адсорбентом растворе. Результаты исследований приведены в таблице 1.
Примечание: п.о. - предел обнаружения
Как видно из представленных данных, образцы глин №1 и №2 характеризуются низкой сорбционной способностью по отношению к ионам Mn, Ni и Cu. В то же время, природный брусит образец №3 обладает довольно высокой способностью поглощать тяжелые металлы, особенно медь. Смеси анализируемых глин и природного брусита образцы №4 и №5 также проявляют более высокую сорбционную способность, чем «чистые» глины.
На основании этого опыта можно сделать вывод, чем больше в смеси массовая доля брусита, тем больше сорбционная емкость смеси. Задавая различное массовое соотношение смесей, можно таким образом регулировать величину их сорбционной емкости по отношению к тяжелым металлам.
Далее из исходных образцов глин №1 и №2 и брусита №3 были изготовлены десять искусственных смесей. Соотношение смешиваемых частей в этих образцах приведено в таблице 2.
Для этих смесей с термически модифицированным бруситом при температуре 250-300°С также были определены физико-химические свойства смесей: их сорбционная емкость по отношению к некоторым тяжелым металлам.
Пример 3. Для исследования сорбционной емкости анализируемых смесей глин и термически модифицированного брусита, они помещались в цилиндры с раствором сульфата меди при концентрации 100 г/л и взбалтывались. Через сутки отстоя по интенсивности голубой окраске прозрачной части отстоя оценивалась сорбционная емкость смеси.
Проведенные исследования сорбционной емкости смесей анализируемых исходных глин №1 и №2, составленных на основе термически модифицированного брусита, показали, что такие смеси более эффективны, чем смеси на основе природного брусита. После прокаливания брусита его сорбционная емкость заметно увеличивается.
Наибольшая сорбционная емкость проявляется у образца, представляющего собой смесь термически модифицированного брусита с глиной обр. №1 в соотношении 1:1 (по массе). Несколько меньшую сорбционную емкость имеет образец, представляющий смесь термически модифицированного брусита с глиной обр. №2 также в соотношении 1:1 (по массе). При соотношении в смесях термически модифицированного брусита и глин в соотношении 1:9 сорбционная емкость смесей заметно снижается.
По сравнению с природным бруситом сорбционная емкость смесей на его основе возрастает в десятки раз, а использование термически обработанного сорбента позволяет получить более высокие показатели сорбции при меньшем его расходе.
После термической обработки происходят некоторые изменения в химико-минеральном составе образцов глин и брусита. В интервале температур от 250-700°С обжиг брусита способствует образованию оксида магния, а при температуре 1000°С и выше образуется периклаз.
Что касается физических свойств смесей, то при нагревании меняется плотность твердой фазы брусита: от исходной равной 2,42-2,44 г/см3 после обжига при температуре выше 1000°С она повышается, приближаясь к плотности периклаза (3,43 г/см3).
При этом меняется и его удельная поверхность (Sуд): от незначительной величины около 4 м2/г при обычной температуре, она повышается до 23-24 м2/г при обжиге выше 600°С. Это также является одним из факторов, увеличивающих его сорбционную способность.
Для промышленного применения с целью обеспечения высокой скорости фильтрации и исключения вымывания сорбента из рабочего фильтра предлагаемая шихта термически модифицированного брусита и пыли от обжига глины гранулируется.
Гранулирование осуществляется следующим образом.
Гранулы предлагаемого сорбента для очистки воды накатываются из шихты, прошедших термическую обработку тонко размолотого брусита и пыли от обжига глины в пропорциях: брусит 30-70% и пыль 70-30% в зависимости от исходной задачи по сорбционной емкости и прочности гранул. Брусит для шихты проходит предварительную сушку или термообработку до температуры 250-300°С, затем размалывается до размера частиц 0,05-0,001 мм. Выбранная для предлагаемого изобретения глина Троицко-Байновского месторождения, Свердловской обл., также предварительно высушивается до гигроскопической влажности, затем подается печь для получения шамота. Образовавшаяся в процессе обжига в диапазоне от 200 до 1200°С пыль осаждается на фильтре и состоит из частиц глины размером 0,05-0,001 мм.
Шихта из термически обработанных брусита и пыли глины засыпается в смеситель, в котором осуществляется ее гранулирование до размера гранул от 0,4 мм до 2 мм. Такой размер позволяет использовать большие скорости фильтрации и предотвращает унос материала из рабочего фильтра, а за счет размера частиц брусита 0,05-0,001 мм поверхность контакта сред значительно превышает площадь поверхности гранул.
В процессе получения гранул мелкодисперсный термически модифицированный брусит, который отвечает за сорбционную емкость, послойно накатывается на отвечающий за физико-механические свойства алюмосиликатный каркас из частиц глины, а именно пыли, образовавшейся в процессе обжига. Размер частиц брусита, входящих в гранулы получаемого сорбента, определяет кратное увеличение поверхности контакта сред и, следовательно, сорбционную емкость материала.
После накатки гранулы предлагаемого сорбента проходят термическую обработку в диапазоне температур от 700 до 1000°С. Это термомодифицирует брусит, кратно увеличивая его сорбционную емкость, а также придает алюмосиликатному каркасу и в целом гранулам необходимую прочность, соответствующую ГОСТ по истираемости и измельчаемости.
Таким образом, данный способ обеспечивает получение высококачественного сорбента для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, а также водоподготовки как для технических нужд, так и для питьевых целей, из термически модифицированного брусита на алюмосиликатном каркасе из пыли от обжига глины, который за счет улучшенных физико-механических свойств позволяет при меньшем объеме сорбента очистить больший объем воды, а также использовать сорбент в течение длительного периода.
Claims (1)
- Способ получения сорбента для очистки воды, включающий смешивание брусита с пылью от обжига глины, гранулирование и термическую обработку гранул, отличающийся тем, что брусит термически обрабатывают при температуре 250-300°C, затем размалывают до размера частиц 0,05-0,001 мм и смешивают с пылью от обжига глины в массовом соотношении 30-70% в соответствии с заданными значениями физико-механических свойств конечного продукта, засыпают в смеситель, в котором накатывают гранулы размером 0,4-2,0 мм, после этого гранулы термически обрабатывают при температуре 800-1000°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017103749A RU2665516C2 (ru) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | Способ получения сорбента для очистки воды |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017103749A RU2665516C2 (ru) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | Способ получения сорбента для очистки воды |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017103749A3 RU2017103749A3 (ru) | 2018-08-06 |
RU2017103749A RU2017103749A (ru) | 2018-08-06 |
RU2665516C2 true RU2665516C2 (ru) | 2018-08-30 |
Family
ID=63113143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017103749A RU2665516C2 (ru) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | Способ получения сорбента для очистки воды |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2665516C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797375C1 (ru) * | 2022-06-20 | 2023-06-05 | Елена Александровна Деньгина | Способ получения композитного сорбента для очистки сточных вод на основе отходов горно-обогатительных комбинатов |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2108287C1 (ru) * | 1995-02-28 | 1998-04-10 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Способ получения углеродного материала и водорода |
RU2297983C1 (ru) * | 2005-11-28 | 2007-04-27 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук | Способ очистки природных и сточных вод фильтрованием |
RU2315003C1 (ru) * | 2006-03-28 | 2008-01-20 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук | Способ очистки воды от органических соединений, обуславливающих ее цветность |
RU2462305C1 (ru) * | 2011-04-01 | 2012-09-27 | Виктор Геннадиевич Сержантов | Способ получения гранулированного сорбента |
-
2017
- 2017-02-06 RU RU2017103749A patent/RU2665516C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2108287C1 (ru) * | 1995-02-28 | 1998-04-10 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Способ получения углеродного материала и водорода |
RU2297983C1 (ru) * | 2005-11-28 | 2007-04-27 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук | Способ очистки природных и сточных вод фильтрованием |
RU2315003C1 (ru) * | 2006-03-28 | 2008-01-20 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук | Способ очистки воды от органических соединений, обуславливающих ее цветность |
RU2462305C1 (ru) * | 2011-04-01 | 2012-09-27 | Виктор Геннадиевич Сержантов | Способ получения гранулированного сорбента |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
RU 2462305 C1, 27.09.2012, п.2 ф-лы. * |
В.А. КОРОЛЁВ и др. Барьерные технологии на основе брусита для обеспечения экологической безопасности. Комплексные проблемы техносферной безопасности. Материалы Межд. научно-практ. конф. Воронеж, 2015, ч.2, с. 166-170. * |
В.А. КОРОЛЁВ и др. Сорбционные свойства брусита и глинистых смесей на его основе. Экология и промышленность России, 2016, т.20, 1, с. 18-24. * |
В.А. КОРОЛЁВ и др. Сорбционные свойства брусита и глинистых смесей на его основе. Экология и промышленность России, 2016, т.20, 1, с. 18-24. В.А. КОРОЛЁВ и др. Барьерные технологии на основе брусита для обеспечения экологической безопасности. Комплексные проблемы техносферной безопасности. Материалы Межд. научно-практ. конф. Воронеж, 2015, ч.2, с. 166-170. * |
ВИЛЕСОВ Н.Г. и др. Процессы гранулирования в промышленности. 1976, с. 47-62, 82-91. * |
п.2 ф-лы. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797375C1 (ru) * | 2022-06-20 | 2023-06-05 | Елена Александровна Деньгина | Способ получения композитного сорбента для очистки сточных вод на основе отходов горно-обогатительных комбинатов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017103749A3 (ru) | 2018-08-06 |
RU2017103749A (ru) | 2018-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Demir et al. | Modelling and optimization of gold mine tailings based geopolymer by using response surface method and its application in Pb2+ removal | |
Li et al. | Removal of basic dye (methylene blue) from aqueous solution using zeolite synthesized from electrolytic manganese residue | |
Taha et al. | Multi-component adsorption of Pb (II), Cd (II), and Ni (II) onto Egyptian Na-activated bentonite; equilibrium, kinetics, thermodynamics, and application for seawater desalination | |
Vhahangwele et al. | The potential of ball-milled South African bentonite clay for attenuation of heavy metals from acidic wastewaters: Simultaneous sorption of Co2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, and Zn2+ ions | |
Choi et al. | Efficient use of Mg-modified zeolite in the treatment of aqueous solution contaminated with heavy metal toxic ions | |
US9382133B2 (en) | Adsorbent composite from natural raw materials to remove heavy metals from water | |
Khraisheh et al. | Remediation of wastewater containing heavy metals using raw and modified diatomite | |
Mezenner et al. | Kinetics and thermodynamic study of phosphate adsorption on iron hydroxide-eggshell waste | |
Wang et al. | Investigation on the adsorption of phosphorus by Fe-loaded ceramic adsorbent | |
Ajayi et al. | Formulation of ceramic water filter composition for the treatment of heavy metals and correction of physiochemical parameters in household water | |
Zhu et al. | High-efficiency and low-cost α-Fe2O3 nanoparticles-coated volcanic rock for Cd (II) removal from wastewater | |
RU2482911C1 (ru) | Состав для получения гранулированного комбинированного наноструктурированного сорбента и способ его получения | |
Jorfi et al. | Adsorption of Cr (VI) by natural clinoptilolite zeolite from aqueous solutions: isotherms and kinetics | |
Guo et al. | Magnesium hydroxide with higher adsorption capacity for effective removal of Co (II) from aqueous solutions | |
WO2004113245A1 (de) | Granulat aus gesintertem oder geschäumtem bruchglas | |
CN105126760B (zh) | 一种重金属聚孔吸附材料及其制备方法 | |
Jeong et al. | Evaluation of foam-glass media in a high-rate filtration process for the removal of particulate matter containing phosphorus in municipal wastewater | |
US20200338526A1 (en) | Sorbents from iron-rich and aluminium-rich starting materials | |
Kayode et al. | Clay soil modification techniques for the adsorption of heavy metals in aqueous medium: A review | |
RU2277013C1 (ru) | Способ получения сорбентов для очистки воды | |
CN109071349B (zh) | 用于纯化水的颗粒组合物和过滤器 | |
RU2665516C2 (ru) | Способ получения сорбента для очистки воды | |
RU2429907C1 (ru) | Гранулы из природного глауконита, состав и способ получения состава для изготовления гранул | |
Abd Aziz | Optimization of pH and contact time of media in removing calcium and magnesium from groundwater | |
AU2011363658C1 (en) | Method for producing a granulated sorbent |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190927 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210207 |