RU2790159C1 - Method for production of saponite sorbent - Google Patents

Method for production of saponite sorbent Download PDF

Info

Publication number
RU2790159C1
RU2790159C1 RU2021139259A RU2021139259A RU2790159C1 RU 2790159 C1 RU2790159 C1 RU 2790159C1 RU 2021139259 A RU2021139259 A RU 2021139259A RU 2021139259 A RU2021139259 A RU 2021139259A RU 2790159 C1 RU2790159 C1 RU 2790159C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sorbent
clay
saponite
granules
peptizing
Prior art date
Application number
RU2021139259A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Сергеевна Зубкова
Игорь Николаевич Пягай
Ксения Алексеевна Панкратьева
Василиса Сергеевна Букина
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2790159C1 publication Critical patent/RU2790159C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to methods for chemical modification of natural clay materials for the production of sorbent for purification of aqueous solutions from heavy metal ions, biogenic substances, microelements, detergents, and other environmentally harmful substances. A method for the production of saponite sorbent is presented, including processing of clay rocks with chemical reagents to obtain plastic mass, clay rock is processed with an acidic reagent, after which it is neutralized with an alkaline reagent with simultaneous introduction of peptizing additives, wherein saponite clay-plastic mass is used as clay rocks, sulfuric acid is used as an acidic reagent, cement is used as an alkaline reagent, iron (III) chloride is used as a peptizing additive. Next, sorbent is molded in an extruder to obtain granules with a length from 0.5 to 1 cm, granules are unloaded and dried at a room temperature, then sorbent granules are placed in a muffle furnace, and thermal processing is carried out at a temperature from 500 to 600°C to obtain clay saponite sorbent.
EFFECT: invention provides an increase in adsorption activity relatively to heavy metal cations.
1 cl, 1 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к методам химического модифицирования природных глинистых материалов с целью получения сорбента для очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов, биогенных веществ, микроэлементов, детергентов и других экологически вредных (опасных) веществ.The invention relates to methods for the chemical modification of natural clay materials in order to obtain a sorbent for purification of aqueous solutions from heavy metal ions, biogenic substances, microelements, detergents and other environmentally harmful (hazardous) substances.

Известен способ получения сорбента для очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов и сорбент (Патент РФ №2563011, опубл. 2015.09.10), где 20 г глины обрабатывают 100 мл 0,04 М раствора родамина Б (C28H31ClN2O3, М=479,02) при температуре от 20 до 22°C, pH 2 в течение 60 мин, затем отфильтрованную из раствора твердую фазу промывают 40 мл дистиллированной воды и высушивают в течение 3 ч при температуре от 100 до 105°C в сушильном шкафу.A known method of obtaining a sorbent for purification of aqueous solutions from heavy metal ions and a sorbent (RF Patent No. 2563011, publ. 2015.09.10), where 20 g of clay is treated with 100 ml of 0.04 M solution of rhodamine B (C 28 H 31 ClN 2 O 3 , M = 479.02) at a temperature of 20 to 22°C, pH 2 for 60 min, then the solid phase filtered from the solution is washed with 40 ml of distilled water and dried for 3 hours at a temperature of 100 to 105°C in a drying oven. closet.

Недостатком данного способа является то, что родамин Б используемый для получения сорбента характеризуется повышенной токсичностью и вызывает серьезные раздражения кожи и слизистых, а применение его в пищевой промышленности вообще запрещено, в следствии чего, область использования сорбента обработанного родамином Б резко сокращается. The disadvantage of this method is that rhodamine B used to obtain the sorbent is characterized by increased toxicity and causes serious irritation of the skin and mucous membranes, and its use in the food industry is generally prohibited, as a result of which the area of use of the sorbent treated with rhodamine B is sharply reduced.

Известен способ получения сорбента на основе природного бентонита (Патент РФ №2714077, опубл. 2020.02.11), который включает перемешивание водной суспензии бентонита в 20%-ном растворе метасиликата натрия, взятом из расчета массового соотношения SiO2, присутствующего в растворе метасиликата натрия, к бентониту, равного 0,8:1. Модифицированный бентонит промывают водой, обрабатывают 10%-ным раствором серной кислоты и подвергают термической обработке при 200°С.A known method for producing a sorbent based on natural bentonite (RF Patent No. 2714077, publ. 2020.02.11), which includes mixing an aqueous suspension of bentonite in a 20% sodium metasilicate solution, taken from the calculation of the mass ratio of SiO 2 present in the sodium metasilicate solution, to bentonite, equal to 0.8:1. The modified bentonite is washed with water, treated with a 10% sulfuric acid solution and subjected to heat treatment at 200°C.

Недостатком данного способа является образование водно-щелочного стока от промывки модифицированного сорбента метасиликатом натрия. The disadvantage of this method is the formation of water-alkaline runoff from washing the modified sorbent with sodium metasilicate.

Известен способ получения глинистого адсорбента (авторское свидетельство СССР № SU 1327956, опубл. 24.03.1987), который осуществляется следующим образом, монтмориллонит обрабатывают серной или соляной кислотой при нагревании, добавляют фосфорную кислоту до соотношения P2O5: (FeAl)2О3 в гидрогеле (0,7-1):1, после чего пульпу нейтрализуют раствором аммиака, а осадок промывают и сушат. A known method for producing a clay adsorbent (USSR author's certificate No. SU 1327956, publ. 24.03.1987), which is carried out as follows, montmorillonite is treated with sulfuric or hydrochloric acid when heated, phosphoric acid is added to the ratio P 2 O 5 : (FeAl) 2 O 3 in hydrogel (0.7-1):1, after which the pulp is neutralized with an ammonia solution, and the precipitate is washed and dried.

Недостатком данного способа является то, что при кислотной активации глинистого минерала необходимо строго придерживаться определённой концентрации фосфорной кислоты в растворе, применяемую для промывки глины, так как при заметном увеличении концентрации ортофосфорной кислоты происходит необратимое изменение в структуре монтмориллонита с вымыванием из кристаллической решётки ионов Ca2+, Na+, K+ и разрушением адсорбционных обменных центров, что может привести к заметному снижению эффективности адсорбционных свойств полученного сорбента.The disadvantage of this method is that during the acid activation of the clay mineral, it is necessary to strictly adhere to a certain concentration of phosphoric acid in the solution used to wash the clay, since with a noticeable increase in the concentration of phosphoric acid, an irreversible change occurs in the structure of montmorillonite with leaching of Ca 2+ ions from the crystal lattice , Na + , K + and destruction of adsorption exchange centers, which can lead to a noticeable decrease in the efficiency of the adsorption properties of the resulting sorbent.

Известен способ получения щелочного алюмосиликатного сорбента (Патент РФ №2409417, опубл. 20.11.2011). Способ получения сорбента предусматривает обработку грубоизмельченной глинистой породы естественной влажности, известью или смесью извести с карбонатом натрия при весовом отношении глинистой породы к извести, равном от 1: 0,25 до 1:1, при непрерывном перемешивании до достижения однородности сухой смеси. Выдерживанием полученной сухой смеси в течение от 1 до 3 часов для обеспечения протекания экзотермической реакции и остывания.A method of obtaining an alkaline aluminosilicate sorbent is known (RF Patent No. 2409417, publ. 20.11.2011). The method for obtaining a sorbent involves processing coarsely ground clay rock of natural moisture with lime or a mixture of lime with sodium carbonate at a weight ratio of clay rock to lime equal to from 1: 0.25 to 1: 1, with continuous stirring until the dry mixture is homogeneous. Holding the resulting dry mixture for 1 to 3 hours to ensure the flow of the exothermic reaction and cooling.

Недостатком данного способа является длительность процесса охлаждения перед процессом формовки сорбента из щелочно-активированной глинистой породы после экзотермической реакции.The disadvantage of this method is the duration of the cooling process before the process of molding the sorbent from the alkali-activated clay rock after the exothermic reaction.

Известен способ производства сорбента тяжелых металлов и других загрязнителей на основе глинистых пород (Патент РФ №2096081, опубл. 20.11.1997), принятый за прототип, который заключается в следующем, алюмосиликатную породу обрабатывают кислым реагентом в течение от 0,5 до 1 ч, после чего её нейтрализуют щелочным реагентом до pH = 12-14 с одновременным внесением пептизирующих добавок. При этом, обработку кислым и щелочным реагентами производят при нормальном или повышенных температурах вплоть до 150°C и давлении до 5 ати.A known method for the production of a sorbent of heavy metals and other pollutants based on clay rocks (RF Patent No. 2096081, publ. 11/20/1997), adopted as a prototype, which is as follows, the aluminosilicate rock is treated with an acidic reagent for 0.5 to 1 hour, after which it is neutralized with an alkaline reagent to pH = 12-14 with the simultaneous introduction of peptizing additives. At the same time, the treatment with acidic and alkaline reagents is carried out at normal or elevated temperatures up to 150°C and pressure up to 5 atm.

Недостатком способа является то, что для приготовления сорбента за основу взята кембрийская глина Ленинградского месторождения, пластичность которой составляет 22,9%. Однако для сохранения заданной формы сорбента такое значение будет мало, а также обменная ёмкость кембрийская глины, относящаяся к классу гидрослюдных уступает глинам из класса монтмориллонитовых. The disadvantage of this method is that for the preparation of the sorbent, the Cambrian clay of the Leningrad deposit was taken as the basis, the plasticity of which is 22.9%. However, to maintain a given form of the sorbent, this value will be small, and the exchange capacity of Cambrian clay, which belongs to the hydromica class, is inferior to clays from the montmorillonite class.

Техническим результатом является повышение адсорбционной активности по отношению к катионам тяжёлых металлов.The technical result is an increase in adsorption activity in relation to heavy metal cations.

Технический результат достигается тем, что в качестве сырья используют сапонитовую глинисто-пластичную массу, в качестве кислого реагента используют серную кислоту, в качестве щелочного реагента используют цемент, в качестве пептизирующей добавки используют хлорид железа (III), далее проводят формовку сорбента в экструдере, с получением гранул длиной от 0,5 до 1 см, гранулы выгружают и сушат при комнатной температуре, затем гранулы сорбента помещают в муфельную печь и проводят термическую обработку при температуре от 500 до 600°С, с получением глинистого сапонитового сорбента.The technical result is achieved by the fact that saponite clay-plastic mass is used as a raw material, sulfuric acid is used as an acidic reagent, cement is used as an alkaline reagent, iron (III) chloride is used as a peptizing additive, then the sorbent is molded in an extruder, with obtaining granules with a length of 0.5 to 1 cm, the granules are unloaded and dried at room temperature, then the sorbent granules are placed in a muffle furnace and heat treatment is carried out at a temperature of 500 to 600°C, to obtain a clay saponite sorbent.

Способ осуществляется следующим образом. Исходное сырье представляет собой сапонитовую глинисто-пластичную массу с карьерной влажностью от 36 до 42%, в составе которой содержится масс. %: SiO2 - 52,3; MgO - 22,12; Fe2O3 - 9,9%; Al2O3 - 5,7; CaO - 4,6; прочее - 5,38. Удельная поверхность сапонита составляет Sуд = 35-40 м2/г, объем пор Vпор.общ.=0,40 см3/г, пластичность глины составляет 28,4%, механическая прочность на раздавливание термически не обработанной гранулы сорбента - 4,13 кгс/см2.The method is carried out as follows. The feedstock is a saponite clay-plastic mass with a career moisture content of 36 to 42%, which contains wt. %: SiO 2 - 52.3; MgO - 22.12; Fe 2 O 3 - 9.9%; Al 2 O 3 - 5.7; CaO - 4.6; other - 5.38. The specific surface area of saponite is S beats = 35-40 m 2 /g, pore volume V por.total. =0.40 cm 3 /g, the plasticity of the clay is 28.4%, the mechanical crushing strength of the thermally untreated sorbent granules is 4.13 kgf/cm 2 .

Исходное сырье загружается в специализированный стационарный миксер с дальнейшей кислотной активацией серной кислотой концентрацией от 0,1 до 0,2 М в количестве от 25 до 35 масс. % в зависимости от веса взятой глинистой породы. После добавления кислоты происходит процесс перемешивания в течение от 2 до 5 мин. Далее сапонитовая глинисто-пластичная масса оставляется в покое при комнатной температуре в течение 1 часа, при этом происходит кислотная активация. Такая обработка позволяет максимально увеличить удельную поверхность сорбента. После кислотной активации производится щелочная нейтрализация сапонитовой глинисто-пластичной массы цементом в количестве от 23 до 26 масс. % в зависимости от веса взятой глинистой породы. В кислотно-щелочную сапонитовую глинисто-пластичную массу вводилась пептизирующая добавка, в качестве которой использовали хлорид железа (III) в количестве от 0,05 до 0,06 масс. % в зависимости от веса взятой глинистой породы для придания лиофильных свойств сорбенту. Формовка сорбента проводят в экструдере, путем формирования гранул длиной от 0,5 до 1 см. Затем сформованный глинисто-сапонитовый сорбент выгружался и подвергался сушке в течение не менее 24 часов при комнатной температуре. Далее сорбент помещают в муфельную печь и проводят термическую обработку при температуре от 500 до 600°С. Получают глинистый сапонитовый сорбент, обладающий повышенной сорбционной емкостью по отношению к катионам Cu2+.The feedstock is loaded into a specialized stationary mixer with further acid activation with sulfuric acid with a concentration of 0.1 to 0.2 M in an amount of 25 to 35 wt. % depending on the weight of the taken clay rock. After adding the acid, a mixing process takes place for 2 to 5 minutes. Next, the saponite clay-plastic mass is left alone at room temperature for 1 hour, while acid activation occurs. This treatment maximizes the specific surface area of the sorbent. After acid activation, alkaline neutralization of the saponite clay-plastic mass is carried out with cement in an amount of 23 to 26 wt. % depending on the weight of the taken clay rock. A peptizing additive was introduced into the acid-base saponite clay-plastic mass, which was used as iron (III) chloride in an amount of from 0.05 to 0.06 wt. % depending on the weight of the taken clay rock to impart lyophilic properties to the sorbent. The molding of the sorbent is carried out in an extruder by forming granules with a length of 0.5 to 1 cm. Then the molded clay-saponite sorbent was unloaded and dried for at least 24 hours at room temperature. Next, the sorbent is placed in a muffle furnace and heat treatment is carried out at a temperature of 500 to 600°C. A clayey saponite sorbent is obtained, which has an increased sorption capacity with respect to Cu 2+ cations.

Способ поясняется следующими примерами.The method is illustrated by the following examples.

Текстурные характеристики сорбента рассчитаны на основании изотерм адсорбции азота, полученных на волюмометрической установке Quantachrome NovaWin1000 при 73 К. Суммарное содержание пор по воде определяли по ГОСТ 17219-71, радиальная прочность на раздавливание экструдатов согласно ASTM D6175. The textural characteristics of the sorbent were calculated based on nitrogen adsorption isotherms obtained on a Quantachrome NovaWin1000 volumetric unit at 73 K. The total pore content in water was determined according to GOST 17219-71, the radial crushing strength of extrudates according to ASTM D6175.

Сорбционная способность глинистого сорбента исследована на примере адсорбции катиона Cu2+, содержание которых в модельном растворе определено спектрометрическим методом на спектрофотометре ПЭ-5400УФ по методике, рекомендованной ГОСТ 4388-72 «Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации меди». В колбу емкостью 100 мл, заполненную модельным раствором, вносили навеску сорбента в соотношении, равном 1/50. В качестве модельного раствора использовался раствор сульфата меди концентраций от 0,25 мг/дм3 до 2,1 мг/дм3.The sorption capacity of the clay sorbent was studied using the adsorption of the Cu 2+ cation as an example, the content of which in the model solution was determined by the spectrometric method on a PE-5400UF spectrophotometer according to the method recommended by GOST 4388-72 “Drinking water. Methods for determining the mass concentration of copper. A sorbent weighed in a ratio of 1/50 was added to a 100 ml flask filled with a model solution. As a model solution, a copper sulfate solution with concentrations from 0.25 mg/dm 3 to 2.1 mg/dm 3 was used.

Навески сорбентов интенсивно перемешивали в течение 20 мин с модельным раствором, затем оставляли в состоянии статики на 30 мин с периодическим встряхиванием в течение от 1 до 2 мин. Время адсорбционного эксперимента - 50 мин. Степень очистки модельного раствора Эад определялась по известному соотношению:Sorbents were intensively mixed for 20 min with a model solution, then left in a static state for 30 min with periodic shaking for 1 to 2 min. Time of adsorption experiment - 50 min. The degree of purification of the model solution E ad was determined by the known relation:

Эад=[(∑Сисх   - ∑Скон)/∑ Сисх]·100%, E hell \u003d [(∑ C ref - ∑ C con ) / ∑ C ref ] 100%,

где Эад - степень очистки (величина адсорбции); where E hell is the degree of purification (adsorption value);

∑Сисх - суммарная концентрация загрязнителей в исходном растворе, мг/дм3; ∑Скон - суммарная концентрация загрязнителей в очищенном растворе, мг/ дм3.∑С ref - total concentration of pollutants in the initial solution, mg/dm 3 ; ∑С con - total concentration of pollutants in the purified solution, mg/dm 3 .

Пример 1. Для производства сорбента был использован сапонитовый отход Архангельского месторождения, по минеральному составу серпентин-сапонитовый с числом пластичности 28,4, содержащая физической глины равное 49,4%. Глинистую основу в виде пасты с влажностью от 36 до 42% обрабатывают от 13 до 16 масс. % 0,1 N соляной кислоты, перемешивают в течение от 2 до 5 мин, время кислотной активации - 1 ч. Затем после кислотной активации паста подвергалась щелочному гидролизу с помощью добавки цемента в количестве от 23 до 26 масс. %, с внесением от 0,05 до 0,06 масс. % пептизатора - хлорида железа (III). Формовка сорбента производилась экструзионным методом, сырой сорбент высушивался при комнатной температуре в течение 24 часов. Далее материал подвергали термической обработке в муфельной печи при Т=350°С. Удельная поверхность получаемого сорбента составляет S=36,65 м2/г, объем пор Vпор.общ.=0,37 см3/г.Example 1. For the production of a sorbent, saponite waste from the Arkhangelsk deposit was used, in terms of mineral composition serpentine-saponite with a plasticity number of 28.4, containing physical clay equal to 49.4%. The clay base in the form of a paste with a moisture content of 36 to 42% is treated with 13 to 16 wt. % 0.1 N hydrochloric acid, stirred for 2 to 5 minutes, the acid activation time is 1 hour. Then, after acid activation, the paste was subjected to alkaline hydrolysis with the addition of cement in an amount of 23 to 26 wt. %, with the introduction of from 0.05 to 0.06 wt. % peptizer - iron chloride (III). The sorbent was molded by the extrusion method; the raw sorbent was dried at room temperature for 24 hours. Next, the material was subjected to heat treatment in a muffle furnace at T=350°C. The specific surface area of the obtained sorbent is S yd =36.65 m 2 /g, the pore volume V pore.gen. =0.37 cm 3 /g.

Осветленная жидкость подвергалась химическому анализу для определения содержания в ней катиона Cu2+ и вычисления процента удаления металла из очищаемой жидкости. The clarified liquid was subjected to chemical analysis to determine the content of the Cu 2+ cation in it and to calculate the percentage of metal removal from the purified liquid.

Пример 2. Для производства сорбента был использован сапонитовый отход Архангельского месторождения, по минеральному составу серпентин-сапонитовый с числом пластичности 28,4, содержащая физической глины равное 49,4%. Глинистую основу в виде пасты с влажностью от 36 до 42% обрабатывают от 13 до 16 масс. % 0,1 N соляной кислоты, перемешивают в течение 2-5 мин, время кислотной активации - 1 ч. Затем после кислотной активации паста подвергалась щелочному гидролизу с помощью добавки цемента в количестве от 23 до 26 масс. %, с внесением от 0,05 до 0,06 масс. % пептизатора - хлорида железа (III). Формовка сорбента производилась экструзионным методом, сырой сорбент высушивался при комнатной температуре в течение 24 часов. Далее материал подвергали термической обработке в муфельной печи при Т=400°С. Удельная поверхность получаемого сорбента составляет S=39,36 м2/г, объем пор Vпор.общ.=0,42 см3/г.Example 2. For the production of a sorbent, saponite waste from the Arkhangelsk deposit was used, in terms of mineral composition serpentine-saponite with a plasticity number of 28.4, containing physical clay equal to 49.4%. The clay base in the form of a paste with a moisture content of 36 to 42% is treated with 13 to 16 wt. % 0.1 N hydrochloric acid, stirred for 2-5 min, the acid activation time is 1 hour. Then, after acid activation, the paste was subjected to alkaline hydrolysis with the addition of cement in an amount of 23 to 26 wt. %, with the introduction of from 0.05 to 0.06 wt. % peptizer - iron chloride (III). The sorbent was molded by the extrusion method; the raw sorbent was dried at room temperature for 24 hours. Next, the material was subjected to heat treatment in a muffle furnace at T=400°C. The specific surface area of the obtained sorbent is S yd =39.36 m 2 /g, pore volume V por.total. =0.42 cm 3 /g.

Осветленная жидкость подвергалась химическому анализу для определения содержания в ней катиона Cu2+ и вычисления процента удаления металла из очищаемой жидкости. The clarified liquid was subjected to chemical analysis to determine the content of the Cu 2+ cation in it and to calculate the percentage of metal removal from the purified liquid.

Пример 3. Для производства сорбента был использован сапонитовый отход Архангельское месторождение, по минеральному составу серпентин-сапонитовая с числом пластичности 28,4, содержащая физической глины 49,4%. Глинистую основу в виде пасты с влажностью от 36 до 42% обрабатывают от 13 до 16 масс. % 0,1 N соляной кислоты, перемешивают в течение 2-5 мин при комнатной температуре, время кислотной активации - 1 ч. Затем после кислотной активации паста подвергалась щелочному гидролизу с помощью добавки цемента в количестве от 23 до 26 масс. %, с внесением от 0,05 до 0,06 масс. % пептизатора - хлорида железа (III). Формовка сорбента производилась экструзионным методом, сырой сорбент высушивался при комнатной температуре в течение 24 часов. Далее материал подвергали термической обработке в муфельной печи при Т=500°С. Удельная поверхность получаемого сорбента составляет S=16,90 м2/г, объем пор Vпор.общ.=0,28 см3/г.Example 3. For the production of sorbent was used saponite waste from the Arkhangelsk deposit, in terms of mineral composition serpentine-saponite with a plasticity number of 28.4, containing physical clay 49.4%. The clay base in the form of a paste with a moisture content of 36 to 42% is treated with 13 to 16 wt. % 0.1 N hydrochloric acid, stirred for 2-5 min at room temperature, the acid activation time is 1 hour. Then, after acid activation, the paste was subjected to alkaline hydrolysis with the addition of cement in an amount of 23 to 26 wt. %, with the introduction of from 0.05 to 0.06 wt. % peptizer - iron chloride (III). The sorbent was molded by the extrusion method; the raw sorbent was dried at room temperature for 24 hours. Next, the material was subjected to heat treatment in a muffle furnace at T=500°C. The specific surface area of the resulting sorbent is S yd =16.90 m 2 /g, pore volume V por.total. \u003d 0.28 cm 3 /g.

Осветленная жидкость подвергалась химическому анализу для определения содержания в ней катиона Cu2+ и вычисления процента удаления металла из очищаемой жидкости. The clarified liquid was subjected to chemical analysis to determine the content of the Cu 2+ cation in it and to calculate the percentage of metal removal from the purified liquid.

Пример 4. Для производства сорбента был использован сапонитовый отход Архангельское месторождение, по минеральному составу серпентин-сапонитовая с числом пластичности 28,4, содержащая физической глины 49,4%. Глинистую основу в виде пасты с влажностью от 36 до 42% обрабатывают от 13 до 16 масс. % 0,1 N соляной кислоты, перемешивают в течение 2-5 мин при комнатной температуре, время кислотной активации - 1 ч. Затем после кислотной активации паста подвергалась щелочному гидролизу с помощью добавки цемента в количестве от 23 до 26 масс. %, с внесением от 0,05 до 0,06 масс. % пептизатора - хлорида железа (III). Формовка сорбента производилась экструзионным методом, сырой сорбент высушивался при комнатной температуре в течение 24 часов. Далее материал подвергали термической обработке в муфельной печи при Т=550°С. Удельная поверхность получаемого сорбента составляет S=16,59 м2/г, объем пор Vпор.общ.=0,31 см3/г.Example 4. For the production of sorbent was used saponite waste from the Arkhangelsk deposit, in terms of mineral composition serpentine-saponite with a plasticity number of 28.4, containing physical clay 49.4%. The clay base in the form of a paste with a moisture content of 36 to 42% is treated with 13 to 16 wt. % 0.1 N hydrochloric acid, stirred for 2-5 min at room temperature, the acid activation time is 1 hour. Then, after acid activation, the paste was subjected to alkaline hydrolysis with the addition of cement in an amount of 23 to 26 wt. %, with the introduction of from 0.05 to 0.06 wt. % peptizer - iron chloride (III). The sorbent was molded by the extrusion method; the raw sorbent was dried at room temperature for 24 hours. Next, the material was subjected to heat treatment in a muffle furnace at T=550°C. The specific surface area of the resulting sorbent is S yd =16.59 m 2 /g, pore volume V por.total. \u003d 0.31 cm 3 /g.

Осветленная жидкость подвергалась химическому анализу для определения содержания в ней катиона Cu2+ и вычисления процента удаления металла из очищаемой жидкости. The clarified liquid was subjected to chemical analysis to determine the content of the Cu 2+ cation in it and to calculate the percentage of metal removal from the purified liquid.

Пример 5. Для производства сорбента был использован сапонитовый отход Архангельского месторождения, по минеральному составу серпентин-сапонитовый с числом пластичности 28,4, содержащая физической глины равное 49,4%. Глинистую основу в виде пасты с влажностью от 36 до 42% обрабатывают от 13 до 16 масс. % 0,1 N соляной кислоты, перемешивают в течение 2-5 мин, время кислотной активации - 1 ч. Затем после кислотной активации паста подвергалась щелочному гидролизу с помощью добавки цемента в количестве от 23 до 26 масс. %, с внесением от 0,05 до 0,06 масс. % пептизатора - хлорида железа (III). Формовка сорбента производилась экструзионным методом, сырой сорбент высушивался при комнатной температуре в течение 24 часов. Далее материал подвергали термической обработке в муфельной печи при Т=600°С. Удельная поверхность получаемого сорбента составляет S=16,59 м2/г, объем пор Vпор.общ.=0,31 см3/г.Example 5. For the production of a sorbent, saponite waste from the Arkhangelsk deposit was used, in terms of mineral composition serpentine-saponite with a plasticity number of 28.4, containing physical clay equal to 49.4%. The clay base in the form of a paste with a moisture content of 36 to 42% is treated with 13 to 16 wt. % 0.1 N hydrochloric acid, stirred for 2-5 min, the acid activation time is 1 hour. Then, after acid activation, the paste was subjected to alkaline hydrolysis with the addition of cement in an amount of 23 to 26 wt. %, with the introduction of from 0.05 to 0.06 wt. % peptizer - iron chloride (III). The sorbent was molded by the extrusion method; the raw sorbent was dried at room temperature for 24 hours. Next, the material was subjected to heat treatment in a muffle furnace at T=600°C. The specific surface area of the resulting sorbent is S yd =16.59 m 2 /g, pore volume V por.total. \u003d 0.31 cm 3 /g.

Осветленная жидкость подвергалась химическому анализу для определения содержания в ней катиона Cu2+ и вычисления процента удаления металла из очищаемой жидкости. The clarified liquid was subjected to chemical analysis to determine the content of the Cu 2+ cation in it and to calculate the percentage of metal removal from the purified liquid.

Пример 6. Для производства сорбента был использован сапонитовый отход Архангельского месторождения, по минеральному составу серпентин-сапонитовый с числом пластичности 28,4, содержащая физической глины равное 49,4%. Глинистую основу в виде пасты с влажностью от 36 до 42% обрабатывают от 13 до 16 масс. % 0,1 N соляной кислоты, перемешивают в течение 2-5 мин, время кислотной активации - 1 ч. Затем после кислотной активации паста подвергалась щелочному гидролизу с помощью добавки цемента в количестве от 23 до 26 масс. %, с внесением от 0,05 до 0,06 масс. % пептизатора - хлорида железа (III). Формовка сорбента производилась экструзионным методом, сырой сорбент высушивался при комнатной температуре в течение 24 часов. Далее материал подвергали термической обработке в муфельной печи при Т=650°С. Удельная поверхность получаемого сорбента составляет S=9,59 м2/г, объем пор Vпор.общ.=0,11 см3/г.Example 6. For the production of a sorbent, saponite waste from the Arkhangelsk deposit was used, in terms of mineral composition serpentine-saponite with a plasticity number of 28.4, containing physical clay equal to 49.4%. The clay base in the form of a paste with a moisture content of 36 to 42% is treated with 13 to 16 wt. % 0.1 N hydrochloric acid, stirred for 2-5 min, the acid activation time is 1 hour. Then, after acid activation, the paste was subjected to alkaline hydrolysis with the addition of cement in an amount of 23 to 26 wt. %, with the introduction of from 0.05 to 0.06 wt. % peptizer - iron chloride (III). The sorbent was molded by the extrusion method; the raw sorbent was dried at room temperature for 24 hours. Next, the material was subjected to heat treatment in a muffle furnace at T=650°C. The specific surface area of the resulting sorbent is S yd =9,59 m 2 /g, pore volume V por.total. =0.11 cm 3 /g.

Осветленная жидкость подвергалась химическому анализу для определения содержания в ней катиона Cu2+ и вычисления процента удаления металла из очищаемой жидкости. The clarified liquid was subjected to chemical analysis to determine the content of the Cu 2+ cation in it and to calculate the percentage of metal removal from the purified liquid.

В Таблице 1 представлены данные о зависимости между адсорбционной способностью получаемых сорбентов в отношении катиона Cu2+ и условиями термообработки сорбента.Table 1 presents data on the relationship between the adsorption capacity of the resulting sorbents in relation to the Cu 2+ cation and the conditions of heat treatment of the sorbent.

Таблица 1 - Результаты адсорбционной способности.Table 1 - Results of adsorption capacity.

Концентрация катиона Cu2+, мг/дм3 Cu 2+ cation concentration, mg/dm 3 Эад ср, %E hell cf ,% рНpH Механическая прочность на раздавливание, кгс/см2 Mechanical crushing strength, kgf / cm 2 0,250.25 0,50.5 1,251.25 1,751.75 2,12.1 Образец №1, Т=350°СSample No. 1, T=350°С Отсутствует механическая прочность гранул при контакте с водойThere is no mechanical strength of the granules in contact with water Образец №2, Т=400°СSample No. 2, T=400°C Отсутствует механическая прочность гранул при контакте с водойThere is no mechanical strength of the granules in contact with water -- 4,854.85 Образец №3, Т=500°СSample No. 3, T=500°C 0,010.01 0,030.03 0,070.07 0,170.17 0,230.23 92,892.8 10,310.3 5,15.1 Наблюдается повышение мутности модельного раствора за счёт низкой прочности гранул при контакте с водойAn increase in the turbidity of the model solution is observed due to the low strength of the granules in contact with water. Образец №4, Т=550°СSample No. 4, T=550°С 0,040.04 0,050.05 0,0750.075 0,120.12 0,480.48 87,687.6 8,38.3 6,96.9 Образец №5, Т=600°СSample No. 5, T=600°C 0,040.04 0,050.05 0,0750.075 0,120.12 0,480.48 87,687.6 8,38.3 6,96.9 Образец №6, Т=650°СSample No. 6, T=650°C 0,010.01 0,010.01 0,0320.032 0,040.04 0,150.15 43,343.3 7,17.1 7,37.3

Из таблицы видно, что оптимальная температура обжига сапонитовой основы составляет от 500 до 600°С, так как при более низких температурах обжига образцы сорбентов не набирают достаточную механическую прочность, а термическая обработка при температуре выше 600°С нецелесообразна. It can be seen from the table that the optimal firing temperature of the saponite base is from 500 to 600°C, since at lower firing temperatures, sorbent samples do not gain sufficient mechanical strength, and heat treatment at temperatures above 600°C is impractical.

Сапонитовые гранулы достаточно эффективно сорбируют ионы тяжелых металлов из воды. Сорбционная емкость по отношению к меди составляет 88% без предварительной термической обработки глинистой основы.Saponite granules effectively sorb heavy metal ions from water. Sorption capacity in relation to copper is 88% without preliminary heat treatment of the clay base.

В качестве основы для формовки сорбента сапонитовой глины без автоклавной обработки глинистой основы, позволяет существенно упростить технологию получения сорбента, не оказывая негативного влияния на сорбционную способность глины по катиону тяжёлого металла.As a basis for molding saponite clay sorbent without autoclave treatment of the clay base, it can significantly simplify the technology for obtaining the sorbent without adversely affecting the sorption capacity of clay for the heavy metal cation.

Claims (1)

Способ получения сапонитового сорбента, включающий обработку глинистых пород химическими реагентами с получением пластичной массы, глинистую породу обрабатывают кислым реагентом, после чего ее нейтрализуют щелочным реагентом с одновременным внесением пептизирующих добавок, отличающийся тем, что в качестве глинистых пород используют сапонитовую глинисто-пластичную массу, в качестве кислого реагента используют серную кислоту, в качестве щелочного реагента используют цемент, в качестве пептизирующей добавки используют хлорид железа (III), далее проводят формовку сорбента в экструдере с получением гранул длиной от 0,5 до 1 см, гранулы выгружают и сушат при комнатной температуре, затем гранулы сорбента помещают в муфельную печь и проводят термическую обработку при температуре от 500 до 600°С с получением глинистого сапонитового сорбента.A method for producing a saponite sorbent, including the treatment of clay rocks with chemical reagents to obtain a plastic mass, the clay rock is treated with an acidic reagent, after which it is neutralized with an alkaline reagent with the simultaneous introduction of peptizing additives, characterized in that saponite clay-plastic mass is used as clay rocks, in sulfuric acid is used as an acidic reagent, cement is used as an alkaline reagent, iron (III) chloride is used as a peptizing additive, then the sorbent is molded in an extruder to obtain granules 0.5 to 1 cm long, the granules are unloaded and dried at room temperature , then the granules of the sorbent are placed in a muffle furnace and heat treatment is carried out at a temperature of from 500 to 600°C to obtain a clay saponite sorbent.
RU2021139259A 2021-12-28 Method for production of saponite sorbent RU2790159C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790159C1 true RU2790159C1 (en) 2023-02-14

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096081C1 (en) * 1993-04-13 1997-11-20 Санкт-Петербургский государственный университет Method of producing clay mineral-based sorbents for heavy metals and other pollutants
US6855665B1 (en) * 2003-09-23 2005-02-15 Alexander Blake Compositions to remove radioactive isotopes and heavy metals from wastewater
RU2409417C2 (en) * 2006-11-02 2011-01-20 Василий Михайлович Кнатько Method of producing alumino-silicate sorbent

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096081C1 (en) * 1993-04-13 1997-11-20 Санкт-Петербургский государственный университет Method of producing clay mineral-based sorbents for heavy metals and other pollutants
US6855665B1 (en) * 2003-09-23 2005-02-15 Alexander Blake Compositions to remove radioactive isotopes and heavy metals from wastewater
RU2409417C2 (en) * 2006-11-02 2011-01-20 Василий Михайлович Кнатько Method of producing alumino-silicate sorbent

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНУРОВ С. А. и др. Очистка сточных вод от тяжелых металлов минеральными поглотителями. Современные наукоемкие технологии, 2018, No.2, С. 9-14. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Adsorption removal of phosphate from aqueous solution by active red mud
Tsai et al. Silica adsorbent prepared from spent diatomaceous earth and its application to removal of dye from aqueous solution
Sarkar et al. Removal of Ni2+ ion from waste water by Geopolymeric Adsorbent derived from LD Slag
US4824810A (en) Highly porous ceramic material for absorption and adsorption purposes, particularly for animal litter/bedding, process for the production thereof and the use thereof
CN100562498C (en) Contain the method that the rhombspar attapulgite clay is handled industrial waste acid liquid and prepared siccative
RU2007138556A (en) GRANULATES FROM NATURAL LAYERED MINERALS AND METHOD FOR PRODUCING THEM
CN111792659A (en) Method for preparing spherical alumina by oil column molding process
RU2790159C1 (en) Method for production of saponite sorbent
CN102963951A (en) Method for treating papermaking wastewater
RU2277013C1 (en) Water treatment sorbents preparation method
JP2683225B2 (en) Method for producing activated carbon and method for using the activated carbon for water treatment
CN107265472A (en) A kind of modified clay and preparation method thereof
Wibulswas et al. Removal of humic substances from water by alumina-based pillared clays
CN108786714A (en) A kind of bentonite drier and preparation method thereof
CA1247147A (en) Highly porous ceramic materials for ad- or absorption purposes, more particularly for animal litter, and methods for their production
JP2002361266A (en) Chemicals for water treatment and method for using the same
RU2358799C1 (en) Method of sorbent preparation for sewage waters purification of formaldehyde
CN108821668A (en) The boundary material and its preparation method and application of oil field produced fluid dewatering
RU2798979C1 (en) Method for making an adsorbent for water purification from nickel (ii) and other heavy metals
SU981215A1 (en) Process for producing water resistant silica gel
RU2737728C1 (en) Sorbent composition and method for production thereof
RU2769801C1 (en) Method of producing granular potassium chloride
RU2566141C1 (en) Method of producing adsorbent
RU2218303C2 (en) Method to produce synthetic zeolite of a-type
JPH11349318A (en) Production of activated carbon