RU2735279C1 - Method for targeted treatment of natural zeolite in order to obtain sorbent - Google Patents
Method for targeted treatment of natural zeolite in order to obtain sorbent Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735279C1 RU2735279C1 RU2019123711A RU2019123711A RU2735279C1 RU 2735279 C1 RU2735279 C1 RU 2735279C1 RU 2019123711 A RU2019123711 A RU 2019123711A RU 2019123711 A RU2019123711 A RU 2019123711A RU 2735279 C1 RU2735279 C1 RU 2735279C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- solution
- drying
- zeolite
- earth
- 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
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
- B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения сорбентов, применяемых для иммобилизации радионуклидов из отработанного ядерного топлива.The invention relates to methods for producing sorbents used for the immobilization of radionuclides from spent nuclear fuel.
Известен способ получения сорбирующих матричных материалов на основе цеолитсодержащих пород для иммобилизации радионуклидов (см. патент РФ №2664893, кл. МПК В01J 20/18, B01J 20/30, опубл. 23.08.2018), заключающийся в том, что водную суспензию цеолитсодержащих пород нагревают на водяной бане, подвергают обработке ультразвуком при частоте преобразования 20±2 кГц в течение 30-60 мин, отделяют осадок, сушат, пропаривают над кипящей водой в течение 30-90 мин и повторно сушат, причем соотношение масс твердой и жидкой фаз в суспензии выбирают от 1:3 до 1:10, сушку отделенного осадка проводят при температуре от 21 до 120°С, а сушку пропаренного осадка проводят при температуре от 21 до 120°С.A known method of obtaining sorbent matrix materials based on zeolite-containing rocks for the immobilization of radionuclides (see RF patent No. 2664893, class IPC В01J 20/18, B01J 20/30, publ. 23.08.2018), which consists in the fact that an aqueous suspension of zeolite-containing rocks heated in a water bath, subjected to sonication at a conversion frequency of 20 ± 2 kHz for 30-60 minutes, the precipitate is separated, dried, steamed over boiling water for 30-90 minutes and dried again, with the mass ratio of the solid and liquid phases in the suspension choose from 1: 3 to 1:10, drying the separated sediment is carried out at a temperature of 21 to 120 ° C, and drying of the steamed sediment is carried out at a temperature of 21 to 120 ° C.
Известен способ модифицирования природных сорбентов (см. патент РФ №2620809, кл. МПК B01J 20/16, B01J 20/10, B01J 20/20, B01J 20/30, опубл. 29.05.2017), включающий введение в суспензию, содержащую мелкодисперсный цеолит или диатомит в 0,5% растворе сульфата алюминия, многостенных углеродных нанотрубок в количестве 0,1-1,0 мас. %. Проводят ультразвуковую обработку суспензии, добавляют в суспензию раствор гидроксида аммония до рН 7-8, отделяют жидкость и проводят термообработку полученного сорбента при температуре 120°С.A known method for modifying natural sorbents (see RF patent No. 2620809, class IPC B01J 20/16, B01J 20/10, B01J 20/20, B01J 20/30, publ. 05/29/2017), including the introduction into a suspension containing fine zeolite or diatomite in a 0.5% solution of aluminum sulfate, multi-walled carbon nanotubes in an amount of 0.1-1.0 wt. %. An ultrasonic treatment of the suspension is carried out, an ammonium hydroxide solution is added to the suspension to a pH of 7-8, the liquid is separated, and the resulting sorbent is heat-treated at a temperature of 120 ° C.
Недостатками данных способов является использование для модификации природных сорбентов энергозатратных технологий (пропаривания (патент РФ № 2664893, кл. МПК В01J 20/18, B01J 20/30, опубл. 23.08.2018), термообработки (патент РФ №2620809, кл. МПК B01J 20/16, B01J 20/10, B01J 20/20, B01J 20/30, опубл. 29.05.2017). Сущность предлагаемого способа направленной обработки природного цеолита с целью получения сорбента включает ступенчатую обработку природного минерального сорбента – цеолита: сначала проводят механоактивацию сорбента, а затем обработку его раствором деалюминирующего химического реагента в соотношении сорбент: раствор как 1:5, отделение раствора центрифугированием, сушку полученного осадка и классификацию полученного сорбента. Механоактивацию проводят путем обработки природного минерального сорбента на шаровой мельнице в течение 1-5 мин. В качестве раствора деалюминирующего химического реагента используют 5%-й раствор соляной кислоты, или 5%-й раствор уксусной кислоты, или 2%-й раствор динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты. Сушку осадка и классификацию полученного сорбента проводят одновременно в сушильно-дробильном агрегате.The disadvantages of these methods are the use of energy-intensive technologies for the modification of natural sorbents (steaming (RF patent No. 2664893, class IPC B01J 20/18, B01J 20/30, publ. 23.08.2018), heat treatment (RF patent No. 2620809, class IPC B01J 20/16, B01J 20/10, B01J 20/20, B01J 20/30, publ. 05/29/2017) The essence of the proposed method of directed processing of natural zeolite in order to obtain a sorbent includes stepwise processing of a natural mineral sorbent - zeolite: first, the sorbent is mechanically activated , and then processing it with a solution of a dealuminating chemical reagent in the ratio sorbent: solution as 1: 5, separating the solution by centrifugation, drying the resulting precipitate and classifying the resulting sorbent.Mechanoactivation is carried out by processing the natural mineral sorbent on a ball mill for 1-5 minutes. solution of dealuminating chemical reagent use 5% hydrochloric acid solution, or 5% acetic acid solution, or 2% a solution of disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid. The drying of the sediment and the classification of the obtained sorbent are carried out simultaneously in a drying and crushing unit.
Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующий технический результат: увеличение суммарной сорбционной емкости полученного сорбента и снижение скорости выщелачивания катионов радионуклидов щелочноземельных и редкоземельных элементов при существенном снижении энергозатрат при получении сорбента.The use of the proposed invention provides the following technical result: an increase in the total sorption capacity of the obtained sorbent and a decrease in the rate of leaching of cations of radionuclides of alkaline earth and rare earth elements with a significant decrease in energy consumption when obtaining a sorbent.
Указанный технический результат достигается за счет применения ступенчатой обработки, включающей сначала механоактивацию, а затем обработку деалюминирующим химическим реагентом.The specified technical result is achieved through the use of stepwise processing, including first mechanical activation, and then treatment with a dealumination chemical reagent.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.The applicant's analysis of the prior art, including a search for patents and scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all essential features of the claimed invention.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed invention meets the "novelty" condition.
Способ направленной обработки природного цеолита с целью получения сорбента реализуется следующим образом.The method of directed processing of natural zeolite in order to obtain a sorbent is implemented as follows.
Способ включает ступенчатую обработку природного минерального сорбента - цеолита: сначала проводят механоактивацию сорбента (путем обработки природного минерального сорбента на шаровой мельнице в течение 1-5 мин), а затем обработку его раствором деалюминирующего химического реагента (в соотношении сорбент: раствор как 1:5, отделение раствора центрифугированием, сушку осадка и классификацию полученного сорбента. В качестве раствора деалюминирующего химического реагента используют 5%-й раствор соляной кислоты, или 5%-й раствор уксусной кислоты, или 2%-й раствор динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты. Сушку осадка и классификацию полученного сорбента проводят одновременно в сушильно-дробильном агрегате.The method includes stepwise processing of a natural mineral sorbent - zeolite: first, the sorbent is mechanically activated (by processing the natural mineral sorbent in a ball mill for 1-5 minutes), and then processing it with a dealuminating chemical reagent solution (in a sorbent: solution ratio of 1: 5, separation of the solution by centrifugation, drying of the sediment and classification of the obtained sorbent. 5% solution of hydrochloric acid, or 5% solution of acetic acid, or 2% solution of disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid is used as a solution of the dealuminating chemical reagent. Drying of the sediment and classification the obtained sorbent is carried out simultaneously in a drying-crushing unit.
Механоактивация цеолита необходима для повышения суммарной сорбционной емкости сорбента.Mechanical activation of the zeolite is necessary to increase the total sorption capacity of the sorbent.
Действие механоактивации на цеолит заключается в следующем: при измельчении на мельницах с применением истирания при относительном перемещении мелющих тел и частиц материала, а также вследствие удара происходит механоактивация цеолита (структурные преобразования клиноптилолита), в результате чего повышается суммарная сорбционная емкость сорбента. При механической активации цеолитов не только увеличивается суммарная сорбционная емкость и удельная поверхность, но и накапливаются дефекты в объеме частиц. В результате порошки переходят в метастабильное, активное состояние.The effect of mechanical activation on zeolite is as follows: during grinding in mills using abrasion with relative movement of grinding bodies and material particles, as well as due to impact, mechanical activation of zeolite occurs (structural transformations of clinoptilolite), as a result of which the total sorption capacity of the sorbent increases. Mechanical activation of zeolites not only increases the total sorption capacity and specific surface area, but also accumulates defects in the volume of particles. As a result, the powders pass into a metastable, active state.
При деалюминировании происходит высвобождение каркасных катионов, главным образом, катионов алюминия, в результате при захвате катионов радионуклидов щелочноземельных и редкоземельных элементов возможно более сильное закрепление их в структуре клиноптилолита и за счет этого - низкая (почти нулевая) скорость выщелачивания их из сорбента.During dealumination, framework cations are released, mainly aluminum cations, as a result, during the capture of cations of radionuclides of alkaline-earth and rare-earth elements, their stronger fixation in the clinoptilolite structure is possible and, due to this, a low (almost zero) rate of their leaching from the sorbent.
Для снижения энергетических затрат на сушку сорбента, а также для увеличения эффективности способа его получения, сорбент отделяется от раствора деалюминирующего реагента центрифугированием, а сушка и классификация полученного сорбента осуществляются одновременно в сушильно-дробильном агрегате. Регулированием расхода воздуха в сушильно-дробильном агрегате достигается одновременно необходимая влажность и гранулометрический состав сорбент.To reduce the energy costs for drying the sorbent, as well as to increase the efficiency of the method of its production, the sorbent is separated from the dealuminating reagent solution by centrifugation, and the drying and classification of the obtained sorbent are carried out simultaneously in a drying-crushing unit. By adjusting the air flow rate in the drying and crushing unit, the required moisture content and the granulometric composition of the sorbent are simultaneously achieved.
Пример 1. 1 кг цеолита (с исходным мольным соотношением SiO2/Al2O3, равным 18,07) измельчали в течение 3 мин в шаровой мельнице, затем смешивали в лабораторном смесителе с 5 кг 5%-го раствора соляной кислоты в течение 30 мин. Затем раствор центрифугировали на лабораторной центрифуге, осадок высушивали. В полученном сорбенте мольное соотношение SiO2/Al2O3 составило 23,05; суммарная сорбционная емкость 88±1,3 мг-экв/100 г, скорость выщелачивания по цезию 0.Example 1.1.1 kg of zeolite (with an initial molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 equal to 18.07) was ground for 3 minutes in a ball mill, then mixed in a laboratory mixer with 5 kg of 5% hydrochloric acid solution for 30 min. Then the solution was centrifuged in a laboratory centrifuge, the precipitate was dried. In the resulting sorbent, the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 was 23.05; the total sorption capacity is 88 ± 1.3 mg-eq / 100 g, the leaching rate for cesium is 0.
Пример 2. 1 кг цеолита (с исходным мольным соотношением SiO2/Al2O3, равным 18,07) измельчали в течение 5 мин в шаровой мельнице, затем смешивали в лабораторном смесителе с 5 кг 2%-го раствора динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты в течение 30 мин. Затем раствор центрифугировали на лабораторной центрифуге, осадок высушивали. В полученном сорбенте мольное соотношение SiO2/Al2O3 составило 21,69; суммарная сорбционная емкость 90±1,0 мг-экв/100 г, скорость выщелачивания по цезию 0.Example 2. 1 kg of zeolite (with an initial molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 equal to 18.07) was ground for 5 minutes in a ball mill, then mixed in a laboratory mixer with 5 kg of a 2% solution of disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid within 30 minutes. Then the solution was centrifuged in a laboratory centrifuge, the precipitate was dried. In the resulting sorbent, the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 was 21.69; the total sorption capacity is 90 ± 1.0 mg-eq / 100 g, the leaching rate for cesium is 0.
Таким образом, вышеизложенное описание свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above description indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении, предназначено для направленной обработки природного цеолита с целью получения сорбента;- means embodying the claimed invention, in its implementation, is intended for directed processing of natural zeolite in order to obtain a sorbent;
- для заявленного способа, в том виде как оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;- for the claimed method, in the form as it is characterized in the stated claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application is confirmed;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемых заявителем поставленных технических задач - получение сорбентов с высокой сорбционной емкостью, удельной поверхностью, с широким диапазоном сорбционной активности.- means embodying the claimed invention in the implementation, is able to ensure the achievement of the applicant's set technical objectives - obtaining sorbents with a high sorption capacity, specific surface area, with a wide range of sorption activity.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123711A RU2735279C1 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Method for targeted treatment of natural zeolite in order to obtain sorbent |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123711A RU2735279C1 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Method for targeted treatment of natural zeolite in order to obtain sorbent |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2735279C1 true RU2735279C1 (en) | 2020-10-29 |
Family
ID=73398180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019123711A RU2735279C1 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Method for targeted treatment of natural zeolite in order to obtain sorbent |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2735279C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117602859A (en) * | 2023-10-10 | 2024-02-27 | 江苏集萃功能材料研究所有限公司 | Sludge building material treatment system and treatment method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2229180C2 (en) * | 2002-08-06 | 2004-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" | Method for decontaminating radioactive liquid wastes |
RU2664893C1 (en) * | 2017-08-22 | 2018-08-23 | Общество с ограниченной ответственностью "СТАЛКЕР" | Method for obtaining sorbent matrix material based on natural zeolite for immobilizing radionuclides |
-
2019
- 2019-07-22 RU RU2019123711A patent/RU2735279C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2229180C2 (en) * | 2002-08-06 | 2004-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" | Method for decontaminating radioactive liquid wastes |
RU2664893C1 (en) * | 2017-08-22 | 2018-08-23 | Общество с ограниченной ответственностью "СТАЛКЕР" | Method for obtaining sorbent matrix material based on natural zeolite for immobilizing radionuclides |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
Дабижа О.Н. Использование механохимической переработки цеолитсодержащих пород дляполучения высокоэффективных сорбентов, Сорбционные и хроматографические процессы, 2012, т.12, в. 6, с. 860-866. * |
Дербенёва Т.В. Механическая активация природных цеолитов, Диссертация на соиск. уч. степ. канд. техн. наук, Нижний Новгород, 2018, гл. 3.4, гл. 3.7, с. 70-78, 95-100. * |
Дербенёва Т.В. Механическая активация природных цеолитов, Диссертация на соиск. уч. степ. канд. техн. наук, Нижний Новгород, 2018, гл. 3.4, гл. 3.7, с. 70-78, 95-100. Дабижа О.Н. Использование механохимической переработки цеолитсодержащих пород для получения высокоэффективных сорбентов, Сорбционные и хроматографические процессы, 2012, т.12, в. 6, с. 860-866. Размахнин К.К. Влияние механоактивации на интенсификацию извлечения алюминия из цеолитсодержащих пород. Разведка и охрана недр, 4, 2011, с. 65-67. Ходосова Н.А. Структурные и сорбционные изменения алюмосиликатов при активации соляной кислотой, Физико-химические проблемы адсорбции в нанопористых материалах, Материалы симпозиума 21-25 мая 2018, М., с. 163-165. Спиридонов А.М. Перспективы применения кислотоактивированного природного цеолита месторождения Хонгуруу (Якутия) для наполнения полимеров, Вестник СВФУ, 2014, т.11, 3, с. 8-12. Убаськина Ю.А. Исследование эксплуатационных свойств образцов сорбирующего матричного материала на ос * |
Размахнин К.К. Влияние механоактивации на интенсификациюизвлечения алюминия из цеолитсодержащих пород. Разведка и охрана недр, 4, 2011, с. 65-67. * |
Спиридонов А.М. Перспективы применениякислотоактивированного природного цеолита месторождения Хонгуруу (Якутия) для наполненияполимеров, Вестник СВФУ, 2014, т.11, 3, с. 8-12. * |
Убаськина Ю.А. Исследование эксплуатационныхсвойств образцов сорбирующего матричного материала на основе природного цеолита, Глобальнаяядерная безопасность, 2017, 4(25). с.48-60. * |
Ходосова Н.А. Структурные и сорбционные изменения алюмосиликатов при активациисоляной кислотой, Физико-химические проблемы адсорбции в нанопористых материалах, Материалы симпозиума 21-25 мая 2018, М., с. 163-165. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117602859A (en) * | 2023-10-10 | 2024-02-27 | 江苏集萃功能材料研究所有限公司 | Sludge building material treatment system and treatment method |
CN117602859B (en) * | 2023-10-10 | 2024-04-23 | 江苏集萃功能材料研究所有限公司 | Sludge building material treatment system and treatment method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102527331B (en) | Hydroxyapatite-modified zeolite composite material adsorbent, and preparation method and application thereof | |
CN106457235B (en) | For the system and method from ardealite removal of impurity and manufacture gypsum adhesive and product | |
Safari et al. | Copper adsorptive removal from aqueous solution by orange peel residue carbon nanoparticles synthesized by combustion method using response surface methodology | |
RU2483024C2 (en) | Method for beneficiation of natural quartz material | |
RU2735279C1 (en) | Method for targeted treatment of natural zeolite in order to obtain sorbent | |
CN108816180A (en) | Trap the preparation method of Jie's microporous adsorbent material of carbon dioxide | |
CN108043368A (en) | A kind of preparation method of resin group carbonic anhydride adsorption agent | |
CN104492405B (en) | Core-shell type molecular sieve microsphere as well as preparation method and application thereof | |
CN108525640A (en) | A kind of modified technique improving attapulgite absorption property | |
CN1291917C (en) | Method for synthesizing Y-zeolite composite material | |
Wang et al. | Facile activation of lithium slag for the hydrothermal synthesis of zeolite A with commercial quality and high removal efficiency for the isotope of radioactive 90 Sr | |
CN107469781A (en) | A kind of graphene oxide beta cyclodextrin aeroge sorbing materials of reduction and preparation method thereof | |
CN103787354B (en) | One utilizes coal ash for manufacturing for the application of Cr (VI) ion in MCM-41 molecular sieve adsorption solution | |
Kahkha et al. | Simultaneous removal of heavy metals from wastewater using modified sodium montmorillonite nanoclay | |
CN100381201C (en) | Composite adsorbent contg. flyash and its prepn. method | |
CN102452662B (en) | Molecular sieve alkali metal ion exchange method | |
CN108928880A (en) | A kind of processing method of the waste water containing radioactive element | |
AU2021102219A4 (en) | Preparation and Application of Novel Aminated Adsorbent Material | |
CN106512953A (en) | A novel efficient heavy metal adsorbent, a preparing method thereof and applications of the adsorbent | |
CN110064377A (en) | A kind of preparation method and applications of alginates metal corsslinking chitosan adsorbent material | |
KR20160007228A (en) | Synthesis method of 4A-Ba zeolite and treatment method for radioactive Sr contaminated water | |
RU2664893C1 (en) | Method for obtaining sorbent matrix material based on natural zeolite for immobilizing radionuclides | |
CN107159098A (en) | A kind of method for preparing modified bentonite | |
CN108325504B (en) | A kind of method of natural layered silicate nanoparticle and the charcoal secondary absorption removal dye of positive ion | |
CN105327679A (en) | Clay adsorption material applied to organic-heavy metal combined pollution in environment and preparation method and application thereof |