RU2671329C1 - Способ сорбционной очистки вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения - Google Patents

Способ сорбционной очистки вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения Download PDF

Info

Publication number
RU2671329C1
RU2671329C1 RU2017132865A RU2017132865A RU2671329C1 RU 2671329 C1 RU2671329 C1 RU 2671329C1 RU 2017132865 A RU2017132865 A RU 2017132865A RU 2017132865 A RU2017132865 A RU 2017132865A RU 2671329 C1 RU2671329 C1 RU 2671329C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rice straw
water
sorbent
temperature
carried out
Prior art date
Application number
RU2017132865A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Сергеевич Серпокрылов
Елена Владимировна Вильсон
Алла Сергеевна Смоляниченко
Елена Вячеславовна Яковлева
Ахмед Собхи Авед Элсайед Халил
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ)
Priority to RU2017132865A priority Critical patent/RU2671329C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2671329C1 publication Critical patent/RU2671329C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и водоочистке. Сорбционную очистку вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения осуществляют при подаче сорбента, перемешивании и отделении твердой фазы. В качестве сорбента используют химически или термически активированную рисовую солому. При химической активации рисовой соломы ее промывают в дистилляте, а при термической активации проводят замораживание или высокотемпературную карбонизацию в электрической печи или сконцентрированными солнечными лучами. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр., 3 ил.

Description

Изобретение относится к экологически чистым и энергетически выгодным способам сорбционной очистки вод предприятий и/или сооружений рыборазведения путем применения полученного в полевых условиях сорбента на основе рисовой соломы на объекте его использования.
Известен способ получения сорбента (патент RU 2241536, МПК B01J 20/10, опублик. 10.12.2004) путем применения для модифицирования природного сорбента отхода сельского хозяйства - соломы. При сжигании смеси соломы с дробленым пористым природным материалом наблюдается двойной эффект - происходит модифицирование поверхности сорбента продуктами сгорания с одновременной прокалкой без дополнительных энергетических затрат.
Известен также способ комплексной переработки рисовой шелухи с извлечением кремния и органических веществ (пат. RU №2359907, C01B 33/12, опубл. 20.02.2009), включающий гидролиз шелухи под действием кислоты при температуре 100-250°C с получением твердого остатка, обработку полученного твердого остатка раствором щелочи при весовом соотношении рисовая шелуха: NaOH (тв) : вода = 1 : (0,4÷1,0) : (5÷10) и температуре 120-250°C.
Наиболее близким техническим решением является способ очистки воды от сульфидов на основе углеродсодержащего сорбента из растительного сырья. Изобретение относится к очистке воды от сульфидов и углеродсодержащему сорбенту на основе растительного сырья. Углеродсодержащий сорбент для очистки вод от сульфидов имеет микропористую структуру со средним диаметром пор около 2 нм, рентгеноаморфное состояние и выполнен в виде пучков волокон с диаметром 50-100 мкм при диаметре отдельного волокна около 1,5 мкм. Сорбент получен путем щелочной обработки измельченной, промытой водой и высушенной при комнатной температуре рисовой соломы щелочным раствором при температуре 90°C в течение одного часа при перемешивании и объемном соотношении Т : Ж=1 : 13. Полученный волокнистый продукт отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, высушивают на воздухе и карбонизируют при недостатке воздуха, промывают и высушивают (патент RU 2597381, МКП B01J 20/20, B01J 20/20, C02F 1/28, опубл. 10.09.2016).
Недостатком данного решения является получение сорбента со значительными экономическими затратами на использование электроэнергии при его активации.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности сорбционной очистки вод предприятий и/или сооружений рыборазведения и снижение затрат путем применения полученного в полевых условиях сорбента на основе рисовой соломы.
Сущность изобретения заключается в том, что способ сорбционной очистки вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения, включающий подачу сорбента, перемешивание и отделение твердой фазы, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют химически или термически активированную рисовую солому, при химической активации рисовой соломы ее промывают в дистилляте, а при термической активации проводят замораживание или высокотемпературную карбонизацию в электрической печи или сконцентрированными солнечными лучами;
- химическую или термическую активацию рисовой соломы проводят непосредственно на объекте их применения в полевых условиях;
- термическую активацию рисовой соломы проводят замораживанием в морозильной камере в течение не менее 1 часа при температуре ниже -10°C с последующим размораживанием и промывкой;
- высокотемпературную карбонизацию предварительно промытой рисовой соломы проводят в электрической печи без доступа воздуха в течение не менее 1 часа при температуре 450°C с последующим охлаждением и промывкой;
- высокотемпературную карбонизацию предварительно промытой рисовой соломы проводят сконцентрированными солнечными лучами в закрытой емкости в течение не менее 1 часа при температуре 250°C с последующим охлаждением и промывкой.
В предлагаемом способе переработки отходов рисового производства в виде соломы, включающем подготовку исходного сырья путем дробления, рассева, промывки водой и отделением твердой фазы, активацию рисовой соломы проводят химически или термически, при этом термическая активация рисовой соломы проводится карбонизацией при воздействии концентрированных солнечных лучей или в электрической печи.
Состав исходного сырья. Показатели качества исходной рисовой соломы и основные характеристики полученных образцов приведены в таблице.
Зола рисовой соломы характеризуется следующим химическим составом: SiO2 - 62, 6%, Fe2O3 - 0, 8%, CaO - 2,3%, MgO - 5,2%, SO3 - 1,3%, P2O5 - 1,0%, Na2O - 1,2%, TiO2 - 0,03%, K2O - 12,3%, MnO - 0,03%. Зольность на сухую массу составляет 14,8%, содержание общей серы - 0,19% (таблица). Рисовая солома отличается от соломы других злаковых культур большим содержанием кремния (в виде аморфного диоксида кремния).
В таблице даны показатели качества исходной рисовой соломы и основные характеристики полученных из нее образцов.
Наличие на внутренней и внешней стороне поверхностей стеблей рисовой соломы липидного слоя, обладающего гидрофобными свойствами, позволяет использовать ее в качестве сорбента.
Карбонизация. Перед карбонизацией рисовую солому необходимо экстрагировать спиртобензольной смесью с целью удаления восковой части, с последующим выделением жировой фракции из экстракта. После сушки солому обрабатывают горячей водой с добавлением 0,5% раствора соляной кислоты. Полученный экстракт фильтруют, нейтрализуют. Затем солому обрабатывают 5% раствором KOH, выдерживают сутки и карбонизируют без доступа воздуха в фарфоровых тиглях при температуре 500-600°C в течение 10 минут, выдерживают до исчезновения выделения газа и быстро охлаждают.
Сущность карбонизации поясняют чертежом, где на
фиг. 1 - представлен исходный материал;
фиг. 2 - сорбент после химической активации;
фиг 3 - сорбент после химической и физической активации.
Полученный карбонизат промывают до нейтральной среды и определяют показатели, характеризующие его адсорбционные свойства (адсорбционная активность по йоду, адсорбционная активность по индикатору метиленовому синему, суммарный объем пор по воде, насыпная плотность).
Средний выход карбонизата составил 40 г из 100 г рисовой соломы.
Показатели качества исходной рисовой соломы и основные характеристики полученных образцов определялись по следующим нормативным документам. 1) Влага аналитическая (Wa, %) - ГОСТ 11014-2001 «Угли бурые, каменные, антрацит и горючие сланцы. Ускоренные методы определения влаги». 2) Зольность (Ad, %) - ГОСТ Р 55661-2013 «Топливо твердое минеральное. Определение зольности». 3) Общая сера (Sd t, %) - ГОСТ 8606-93 (ИСО 334-92) «Топливо твердое минеральное. Определение общей серы. Метод Эшка». 4. Адсорбционная активность по йоду (F, %) - ГОСТ 6217-74 «Уголь активный древесный дробленый. Технические условия». 5) Адсорбционная активность по индикатору метиленовому синему (МС, мг/г) - ГОСТ 4453-74 «Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия». 6) Суммарный объем пор по воде (V, см3/г) - ГОСТ 17219-71* «Угли активные. Метод определения суммарного объема пор по воде». 7)
Насыпная плотность, г/дм3 - ГОСТ 16190-70 «Сорбенты. Метод определения насыпной плотности».
Пример: в лабораторных условиях проводили сорбционную очистку сточных вод предприятий рыборазведения от азота аммонийного с использованием в качестве сорбента рисовой соломы. Во всех опытах в стакан с 1 л сточных вод с концентрацией азота аммонийного 12.1 мг/л вносили активированную рисовую солому, перемешивали и отделяли твердую фазу. Доза рисовой соломы составляла 2 г/л.
Опыты проводили в трехкратной повторности, показатели эффективности очистки от азота аммонийного приводятся средние из трех анализов.
Опыт 1. При использовании рисовой соломы без активации эффективность очистки сточной воды по иону аммония составила 23,3%.
Опыт 2. Непосредственно в лабораторных условиях проведена химическая активация рисовой соломы промывкой ее в дистилляте, эффективность очистки сточной воды по иону аммония составила 35,6%.
Опыт 3. Химически активированная солома подвергнута низкотемпературной термической активации:
3.1 - замораживанием рисовой соломы в морозильной камере в течение не менее 1 часа при температуре ниже -10°C. Далее рисовую солому размораживали, промывали дистиллятом, и вносили активированную рисовую солому в стакан со сточным водами, перемешивали и отделяли твердую фазу, в жидкой фазе определяли остаточное содержание азота аммонийного. Эффективность очистки сточной воды по иону аммония составила 61.8%.
3.2 - аналогично п. 3.1, но перед замораживанием рисовую солому промывали дистиллятом. Эффективность очистки сточной воды по иону аммония составила 59,9%.
Опыт 4. Рисовая солома подвергнута высокотемпературной термической активации в электрической печи без доступа воздуха:
4.1 - обработка рисовой соломы в электрической печи в течение не менее 1 часа при температуре 450°C. Далее рисовую солому охлаждали и вносили ее в стакан со сточным водами, перемешивали и отделяли твердую фазу, в жидкой фазе определяли остаточное содержание азота аммонийного. Эффективность очистки сточной воды по иону аммония составила 55.6%.
4.2 - аналогично п. 4.1, но перед термообработкой рисовую солому промывали дистиллятом. Эффективность очистки сточной воды по иону аммония составила 71,1%.
Опыт 5. Рисовая солома подвергнута высокотемпературной термической активации сконцентрированными солнечными лучами:
5.1 - обработка рисовой соломы сконцентрированными солнечными лучами в закрытой емкости в течение не менее 1 часа при температуре 250°C. Далее рисовую солому охлаждали и вносили ее в стакан со сточным водами, перемешивали и отделяли твердую фазу, в жидкой фазе определяли остаточное азота аммонийного. Эффективность очистки сточной воды по иону аммония составила 35,9%.
5.2 - аналогично п. 5.1, но перед термообработкой рисовую солому промывали дистиллятом. Эффективность очистки сточной воды по иону аммония составила 59,9%.
Сравнительный анализ полученных результатов показывает более высокую эффективность сорбционной очистки сточных вод предприятий рыборазведения от аммонийного азота сорбентом из предварительно промытой в дистиллированной воде сорбционного материала, полученного из рисовой соломы, методом термической карбонизации. При этом эффективность сорбционной очистки вод больше при высокотемпературной термической активации рисовой соломы, чем при низкотемпературной.
Также положительным эффектом является показанная возможность проведения высокотемпературной термической активации сконцентрированными солнечными лучами непосредственно в месте применения сорбента, т.е. на очистных сооружениях очистки сточных вод предприятий рыборазведения, что имеет экономические преимущества по затратам электроэнергии, логистике и эксплуатации.
Таким образом, очистка вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения сорбентом из рисовой соломы с использованием метода химической и температурной активации является перспективным экологически и экономически привлекательным способом для применения в полевых условиях, особенно при отсутствии на объекте электроэнергии.
Способ прошел опытно-промышленную проверку при очистке вод бассейнов по выращиванию осетровых рыб в Ростовской области и получил положительную оценку.
Figure 00000001

Claims (5)

1. Способ сорбционной очистки вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения, включающий подачу сорбента, перемешивание и отделение твердой фазы, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют химически или термически активированную рисовую солому, при химической активации рисовой соломы ее промывают в дистилляте, а при термической активации проводят замораживание или высокотемпературную карбонизацию в электрической печи или сконцентрированными солнечными лучами.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что химическую или термическую активацию рисовой соломы проводят непосредственно на объекте их применения в полевых условиях.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термическую активацию рисовой соломы проводят замораживанием в морозильной камере в течение не менее 1 ч при температуре ниже -10°C с последующим размораживанием и промывкой.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высокотемпературную карбонизацию предварительно промытой рисовой соломы проводят в электрической печи без доступа воздуха в течение не менее 1 ч при температуре 450°C с последующим охлаждением и промывкой.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высокотемпературную карбонизацию предварительно промытой рисовой соломы проводят сконцентрированными солнечными лучами в закрытой емкости в течение не менее 1 ч при температуре 250°C с последующим охлаждением и промывкой.
RU2017132865A 2017-09-20 2017-09-20 Способ сорбционной очистки вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения RU2671329C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132865A RU2671329C1 (ru) 2017-09-20 2017-09-20 Способ сорбционной очистки вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132865A RU2671329C1 (ru) 2017-09-20 2017-09-20 Способ сорбционной очистки вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2671329C1 true RU2671329C1 (ru) 2018-10-30

Family

ID=64103271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132865A RU2671329C1 (ru) 2017-09-20 2017-09-20 Способ сорбционной очистки вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2671329C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1096346A1 (ru) * 1983-04-01 1984-06-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод Комплексна система водоснабжени тепловой электростанции
RU2277967C2 (ru) * 2001-07-17 2006-06-20 Зи-Вей ЛИАНГ Способ окислительной термохимической сушки для изменения гидрофильных/гидрофобных свойств натуральных органических веществ
US20140110316A1 (en) * 2012-10-22 2014-04-24 Eco Watertech, Inc. Flow Through Adsorber for TDS Ablation
RU2597381C1 (ru) * 2015-08-06 2016-09-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет"(ДВФУ) Углеродсодержащий сорбент из растительного сырья и способ очистки воды от сульфидов на его основе

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1096346A1 (ru) * 1983-04-01 1984-06-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод Комплексна система водоснабжени тепловой электростанции
RU2277967C2 (ru) * 2001-07-17 2006-06-20 Зи-Вей ЛИАНГ Способ окислительной термохимической сушки для изменения гидрофильных/гидрофобных свойств натуральных органических веществ
US20140110316A1 (en) * 2012-10-22 2014-04-24 Eco Watertech, Inc. Flow Through Adsorber for TDS Ablation
RU2597381C1 (ru) * 2015-08-06 2016-09-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет"(ДВФУ) Углеродсодержащий сорбент из растительного сырья и способ очистки воды от сульфидов на его основе

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОГИНА Е.С. Удаление биогенных элементов из сточных вод. Москва, МГСУ, 2010, с. 23-25. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107108232B (zh) 活性炭、水热炭及其制备方法
Zeng et al. Sorption of ammonium and phosphate from aqueous solution by biochar derived from phytoremediation plants
CN109603749B (zh) 一种改性稻草秸秆生物炭的制备方法及其应用
US20120009660A1 (en) Method of ash removal from a biomass
Nogueira et al. Hydrothermal carbonization of acerola (Malphigia emarginata DC) wastes and its application as an adsorbent
Ouhammou et al. Valorisation of cellulosic waste basic cactus to prepare activated carbon
JP7486813B2 (ja) 炭化燃焼材料、及びその製造方法
Putra et al. Pre-treatment of used-cooking oil as feed stocks of biodiesel production by using activated carbon and clay minerals
CN208649073U (zh) 餐厨垃圾无害化处理与资源化利用系统
Mechnou et al. Effective treatment and the valorization of solid and liquid toxic discharges from olive oil industries, for sustainable and clean production of bio-coal
Vargas e Silva et al. Pyrolysis of algal biomass obtained from high-rate algae ponds applied to wastewater treatment
Reza et al. Behavior of stable carbon and stable nitrogen isotopes during hydrothermal carbonization of biomass
Kassahun et al. The application of the activated carbon from cordia africana leaves for adsorption of chromium (III) from an aqueous solution
Efremova Rice hull as a renewable raw material and its processing routes
RU2671329C1 (ru) Способ сорбционной очистки вод от аммонийного азота предприятий рыборазведения
CN112023877A (zh) 一种磁改性棉花秸秆生物炭的方法及溶液中去除重金属铅的应用
TWI531425B (zh) Biological sludge for the production of biomass fuels
Rajbhandari et al. Preparation of activated carbon from lapsi seed stone and its application for the removal of arsenic from water
Amira Waste-free technology of Chlorella sorokiniana microalgae biomass usage for lipids and sorbents production
CN106693895B (zh) 一种利用低质炭处理褐煤提质废水的工艺
Norlia et al. Preparation and characterisation of activated carbon from rambutan seed (Nephelium lappaceum) by chemical activation
RU2240864C1 (ru) Способ получения сорбента из растительного сырья
JPH0128797B2 (ru)
CN105460912A (zh) 一种利用鱼骨制备高比表面积羟基磷灰石的方法
Gopalswami et al. Methylene Blue Adsorption onto Low Cost Powdered Activated Carbon from Agricultural Waste- Morus Plant