RU2800460C1 - Iron-magnesium composite for wastewater treatment - Google Patents

Iron-magnesium composite for wastewater treatment Download PDF

Info

Publication number
RU2800460C1
RU2800460C1 RU2022124852A RU2022124852A RU2800460C1 RU 2800460 C1 RU2800460 C1 RU 2800460C1 RU 2022124852 A RU2022124852 A RU 2022124852A RU 2022124852 A RU2022124852 A RU 2022124852A RU 2800460 C1 RU2800460 C1 RU 2800460C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
magnesium
waste
sorbent
magnesium composite
Prior art date
Application number
RU2022124852A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Юрьевна АНТОНИНОВА
Артем Вячеславович СОБЕНИН
Альберт Исмагилович Усманов
Любовь Андреевна Шубина
Ксения Викторовна Шепель
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2800460C1 publication Critical patent/RU2800460C1/en

Links

Abstract

FIELD: environmental protection.
SUBSTANCE: invention is aimed at making products from industrial waste in order to clean waste from heavy metal ions. An iron-magnesium composite composition for wastewater treatment is presented, characterized in that it comprises a mixture of iron-magnesium waste with diatomite as a sorbent in the following ratio of components in the mixture, wt %: iron-magnesium waste 95-97; diatomite 3-5.
EFFECT: invention provides creation of a composite composition based on iron-magnesium production waste having the ability to actively neutralize heavy metal ions (Cu2+, Zn2+, Fe3+, Mg2+) from industrial waste water.
7 cl, 7 dwg, 6 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды, техническое решение которого направлено на получение продукции из отходов производства в целях очистки сточных от ионов тяжелых металлов.The invention relates to the protection of the environment, the technical solution of which is aimed at obtaining products from industrial waste in order to clean waste from heavy metal ions.

Известен способ получения щелочного алюмосиликатного сорбента включающий обработку грубоизмельченной глинистой породы, имеющей естественную влажность, известью или ее смесью 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 и обеспечения протекания экзотермической реакции с последующей выдержкой полученного продукта в течение 1-3 часов до его остывания. Изобретение упрощает технологию и обеспечивает получение сорбента с длительным сроком хранения [Пат. RU 2409417 C2, 02.11.2006].A known method for producing an alkaline aluminosilicate sorbent includes processing coarsely ground clayey rock with natural moisture, lime or its mixture 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 dry uniformity is achieved. mixture and ensuring the flow of an exothermic reaction, followed by exposure of the resulting product for 1-3 hours until it cools down. The invention simplifies the technology and provides a sorbent with a long shelf life [US Pat. RU 2409417 C2, 02.11.2006].

Известен способ производства сорбента тяжелых металлов и других загрязнителей на основе глинистых пород, техническая сущность которого заключается в обработке осадочных, например алюмосиликатных пород, химическими реагентами с получением вязкопластичной массы, отличающийся тем, что алюмосиликатную породу обрабатывают кислым реагентом в течение 0,5-1 ч, после чего ее нейтрализуют щелочным реагентом до pH 12-14 с одновременным внесением пептизирующих добавок, при этом обработку кислым и щелочным реагентами производят при нормальных или повышенных температурах до 150°C и давлении до 5 ат. [Пат. RU 2096081 C2, 13.04. 1993].A known method for the production of a sorbent of heavy metals and other pollutants based on clay rocks, the technical essence of which lies in the treatment of sedimentary, for example, aluminosilicate rocks, with chemical reagents to obtain a viscoplastic mass, characterized in that the aluminosilicate rock is treated with an acidic reagent for 0.5-1 h , after which it is neutralized with an alkaline reagent to pH 12-14 with the simultaneous introduction of peptizing additives, while the treatment with acidic and alkaline reagents is carried out at normal or elevated temperatures up to 150°C and pressure up to 5 at. [Pat. RU 2096081 C2, 13.04. 1993].

Известен способ получения магнитного композиционного сорбента включающего осаждение на поверхность древесного волокна, являющегося отходом производства МДФ плит, частиц магнетита. Процесс осаждения осуществляют аммиачной водой из раствора, содержащего смесь хлоридов трехвалентного и двухвалентного железа, под воздействием ультразвуковых колебаний с частотой 35 кГц при температуре 25±5°С. Массовое соотношение отходов древесного волокна, FeCl3 и FeCl2 составляет 10:2, 23:0,99. Полученный продукт промывают водой и сушат в вакууме при 110°С. Изобретение позволяет получить эффективный сорбент для совместного извлечения из сточных вод ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов. [Пат. RU 2626363 C1, 21.06.2016].A known method for producing a magnetic composite sorbent includes deposition on the surface of wood fiber, which is a waste product of the production of MDF boards, particles of magnetite. The precipitation process is carried out with ammonia water from a solution containing a mixture of ferric and ferrous chlorides, under the influence of ultrasonic vibrations with a frequency of 35 kHz at a temperature of 25±5°C. The mass ratio of wood fiber waste, FeCl 3 and FeCl 2 is 10:2, 23:0.99. The product obtained is washed with water and dried in vacuo at 110°C. EFFECT: invention makes it possible to obtain an effective sorbent for the joint extraction of heavy metal ions and oil products from wastewater. [Pat. RU 2626363 C1, 06/21/2016].

Известен сорбент, содержащий полимерное связующее в виде гуминовых кислот и магнитный наполнитель-магнетит. Частицы магнетита имеют размер 7-30 нм. Массовое отношение магнетита к гуминовым кислотам составляет от 1:4 до 4:1. Полученный продукт обладает магнитными свойствами и повышенной сорбционной емкостью. Эффективность очистки природных водных сред от загрязнений полученным сорбентом зависит от вида загрязнений и составляет 97-100% [Пат. RU 2547496 C2, 10.07.2012].Known sorbent containing a polymeric binder in the form of humic acids and a magnetic filler-magnetite. Magnetite particles have a size of 7-30 nm. The mass ratio of magnetite to humic acids is from 1:4 to 4:1. The resulting product has magnetic properties and increased sorption capacity. The efficiency of purification of natural aquatic environments from contaminants obtained by the sorbent depends on the type of contaminants and is 97-100% [US Pat. RU 2547496 C2, 07/10/2012].

Известен способ получения гранулированного композиционного гуминового сорбента тяжелых металлов на минеральном носителе, включающий обработку минерального носителя водной суспензией гуминовых кислот из расчета 0,5-10,0 мас. % гуминовых кислот на сухое вещество носителя, отличающийся тем, что в качестве минерального носителя используют керамзит щебнеподобный с размером гранул 1-10 мм, в качестве гуминовых кислот используют гуминовые кислоты с pHдис 4, суспензию гуминовых кислот добавляют к носителю порционно, полученную смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 3 часов и сушат при температуре не выше 60°С. [Пат. BY 10647 C1, 30.06.2008].A known method of obtaining a granular composite humic sorbent of heavy metals on a mineral carrier, including the treatment of the mineral carrier with an aqueous suspension of humic acids at the rate of 0.5-10.0 wt. % of humic acids on the dry matter of the carrier, characterized in that crushed stone-like expanded clay with a granule size of 1-10 mm is used as a mineral carrier, humic acids with a pH of 4 are used as humic acids, a suspension of humic acids is added to the carrier in portions, the resulting mixture is kept at room temperature for 3 hours and dried at a temperature not exceeding 60°C. [Pat. BY 10647 C1, 06/30/2008].

Известен магниторазделенный композитный адсорбирующий материал и способ его получения, который состоит из Fe3O4 и активированного углеродного волокна. Материал представляет собой нанокомпозитный волокнистый материал из оксида железа, который использует обычные органические растворители в качестве реакционной среды и контролирует синтез с помощью простой низкотемпературной сольвотермической системы. Его можно использовать в качестве адсорбирующего материала магнитной сепарации для адсорбции и очистки органических или неорганических загрязняющих веществ в сточных водах. [Пат CN 101940910 A, 22.10.2010].Known magnetically separated composite adsorbent material and method for its production, which consists of Fe 3 O 4 and activated carbon fiber. The material is an iron oxide nanocomposite fibrous material that uses common organic solvents as the reaction medium and controls synthesis with a simple low temperature solvothermal system. It can be used as magnetic separation adsorbent material to adsorb and purify organic or inorganic pollutants in wastewater. [Pat CN 101940910 A, 10/22/2010].

Перечисленные изобретения имеют ряд существенных недостатков: необходимость модификации, многокомпонентный состав и сложность их производства в промышленных масштабах. The listed inventions have a number of significant drawbacks: the need for modification, multicomponent composition and the complexity of their production on an industrial scale.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является керамический фильтрующий гранулированный материал КФГМ-7. Представляет собой гранулы от белого, светло-серого до светло-розового цвета, величиной от 1,5 до 2,5 мм. Изготавливаются из каолина, марки КАХ-2, обладающего уникальными свойствами, после грануляции, дегидратации, специальной термической обработки [1-2].The closest in technical essence to the claimed invention is a ceramic filter granular material KFGM-7. It is a granule from white, light gray to light pink, ranging in size from 1.5 to 2.5 mm. They are made from kaolin, grade KAH-2, which has unique properties, after granulation, dehydration, and special heat treatment [1-2].

К недостаткам этого способа можно отнести сложность и многоэтапность технологии производства, что приводит к высоким энергозатратам.The disadvantages of this method include the complexity and multi-stage production technology, which leads to high energy consumption.

Целью предлагаемого изобретения является создание композиционного состава, в основе которого лежит отход железо-магниевого производства, обладающий способностью активной нейтрализации ионов тяжелых металлов (Cu2+, Zn2+, Fe3+, Mg2+) из сточных промышленных вод.The aim of the invention is to create a composite composition based on iron-magnesium production waste, which has the ability to actively neutralize heavy metal ions (Cu 2+ , Zn 2+ , Fe 3+ , Mg 2+ ) from industrial waste water.

В качестве исходного сырья для железо-магниевого композиционного состава использовались отходы железо-магниевого производства (Фиг. 1), которые представляют собой пастообразное вещество красно-коричневого цвета и имеют следующий химический состав (табл. 2).As a feedstock for the iron-magnesium composite composition, iron-magnesium production waste was used (Fig. 1), which is a pasty substance of red-brown color and has the following chemical composition (Table 2).

Диатомит согласно ТУ 5761-001-59266087-2005, влажностью не более 3% (табл. 1, фиг. 2) в виде муки фракцией менее 0,1 мм. Диатомит увеличивает степень адсорбции за счет высокой пористости и представляет собой окаменелые остатки диатомовых водорослей, более чем на 80% состоит из кремнезема.Diatomaceous earth according to TU 5761-001-59266087-2005, humidity not more than 3% (Table 1, Fig. 2) in the form of flour with a fraction of less than 0.1 mm. Diatomite increases the degree of adsorption due to its high porosity and is the fossilized remains of diatoms, more than 80% consists of silica.

Таблица 1
Химический состав диатомита
Table 1
The chemical composition of diatomite
Наименование показателяName of indicator Значение показателяIndicator value Содержание SiO2 SiO2 content Не менее 82%Not less than 82% Содержание Аl2О3 The content of Al 2 O 3 Не более 7%No more than 7% Содержание Fe2O3 Fe 2 O 3 content Не более 4%No more than 4% ВлажностьHumidity Не более 3%No more than 3% Потери при прокаливанииLoss on ignition 2,5% - 3,0%2.5% - 3.0%

Эффективность очистки сточных вод с применением железо-магниевого композиционного состава исследовали на сточных промышленных водах при pH 2.33, с содержанием цинка - 50.12 мг/л, кобальта - 1.734 мг/л, и кадмия - 0.2 мг/л и др. (табл. 2). Воду для исследований отбирали летом 2021 г. на территории бывшего рудника Кабан 1 Свердловской области, Верхне-туринского городского округа (Фиг. 3, 58.445363, 59.627523).The efficiency of wastewater treatment using an iron-magnesium composite composition was studied on industrial wastewater at pH 2.33, with a zinc content of 50.12 mg/l, cobalt - 1.734 mg/l, and cadmium - 0.2 mg/l, etc. (Table 2 ). Water for research was taken in the summer of 2021 on the territory of the former Kaban 1 mine in the Sverdlovsk region, Verkhne-Turinsky urban district (Fig. 3, 58.445363, 59.627523).

Таблица 2
Элементный состав исследуемых материалов
table 2
Elemental composition of the studied materials
МатериалMaterial Cu2+ Cu2 + Mg2+ Mg2 + Fe3+ Fe3 + Zn2+ Zn2 + Cd2+ CD 2+ Co2+ Co2 + Ni2+ Ni2 + Ca2+ Ca2 + K2+ K2 + Отходы железо-магниевого производства, мг/кгWastes of iron-magnesium production, mg/kg 41.2541.25 175000175000 5200052000 77.777.7 00 119.75119.75 3083.053083.05 43211.543211.5 3014030140 Сточные промышленные воды «Кабан 1», мг/лWaste industrial water "Boar 1", mg/l 78.178.1 322.5322.5 147.71147.71 50.1250.12 0.20.2 1.7341.734 0.2310.231 33,20933.209 5.2675.267

Железо-магниевый композиционный состав может быть получен следующим образом:Iron-magnesium composite composition can be obtained as follows:

Исходный железо-магниевый отход влажностью не более 50%, с размером фракции от 0 до 50 мм подвергается сушке при температуре 95-105°С до влажности не более 5%, после чего отход подвергается дроблению до фракции не более 0,5 мм. Далее в железо-магниевый отход при перемешивнии добавляют диатомитовую муку, при следующем соотношении компонентов в смеси, мас. %: железо-магниевый отход - 95-97; диатомит - 3-5.The original iron-magnesium waste with a moisture content of not more than 50%, with a fraction size of 0 to 50 mm, is dried at a temperature of 95-105 ° C to a moisture content of not more than 5%, after which the waste is crushed to a fraction of not more than 0.5 mm. Next, diatomite flour is added to the iron-magnesium waste with stirring, with the following ratio of components in the mixture, wt. %: iron-magnesium waste - 95-97; diatomite - 3-5.

Таблица 3
Характеристики железо-магниевый композиционный состав
Table 3
Characteristics of the iron-magnesium composition
ПродуктProduct Насыпная плотность, кг/м3 Bulk density, kg / m 3 ЦветColor Влажность, %Humidity, % pHpH ЖМКСZHMKS 400-450400-450 Красно-коричневыйRed-brown 3-53-5 8,0-8,58.0-8.5

Пример:Example:

Навески образцов (0.1, 0.2, 0.5, 1, 1.5 и 2 г.) были взвешены и помещены в конические пробирки типа «фалькон». К ним приливали сточные промышленные воды, объемом 50 мл. Далее пробы перемешивали (99 об/мин) в течение 120 минут при помощи ротационного смесителя ELMI RM-1L (ELMI LTD., Латвия). Полученные растворы были отфильтрованы с помощью фильтров «синяя лента».Weighed samples (0.1, 0.2, 0.5, 1, 1.5, and 2 g) were weighed and placed in conical falcon tubes. Industrial waste water, 50 ml in volume, was added to them. Next, the samples were mixed (99 rpm) for 120 minutes using an ELMI RM-1L rotary mixer (ELMI LTD., Latvia). The resulting solutions were filtered using blue ribbon filters.

Концентрации ионов металлов в полученных растворах определи атомно-абсорбционным методом в воздушно-ацетиленовом пламени (Varian AA 240 FS, Varian Australia Pty Ltd, Australia). Для определения pH и температуры использовали Hanna HI 99121 (Hanna Instruments, Germany).The concentrations of metal ions in the resulting solutions were determined by atomic absorption in an air-acetylene flame (Varian AA 240 FS, Varian Australia Pty Ltd, Australia). Hanna HI 99121 (Hanna Instruments, Germany) was used to determine pH and temperature.

Озоление твердых образцов проводили в MARS 5 Digestion Microwave System (CEM Corporation, USA).Ashing of solid samples was carried out in a MARS 5 Digestion Microwave System (CEM Corporation, USA).

Количество ионов, адсорбированных на поверхности сорбента, СОЕ (мг/г), а также степень извлечения загрязнителя из растворов (E, %) было рассчитано по следующим уравнениям:The number of ions adsorbed on the surface of the sorbent, COE (mg/g), as well as the degree of extraction of the pollutant from solutions (E, %) were calculated using the following equations:

где СОЕ - статическая обменная емкость, мг/г; where SOE - static exchange capacity, mg/g;

g - масса сухой навески субстрата, г; g is the weight of the dry sample of the substrate, g;

V - объем приливаемого к сорбенту модельного раствора, л; V is the volume of the model solution added to the sorbent, l;

С исх - исходная концентрация ионов меди в растворе, мг/л;C ref - initial concentration of copper ions in solution, mg/l;

С равн - равновесная (остаточная) концентрация ионов меди в фильтрате, устанавливающаяся в воде после перемешивания воды и субстрата, мг/л.C equal is the equilibrium (residual) concentration of copper ions in the filtrate, which is established in the water after mixing the water and the substrate, mg/l.

Е - Степень извлечения загрязнителя из раствора, %, E - The degree of extraction of the pollutant from the solution,%,

Результаты расчета показателей степени извлечения загрязнителей из раствора приведены в табл. 4.The results of calculating the indicators of the degree of extraction of pollutants from the solution are given in table. 4.

Время наступления равновесия является важным параметром при проведении исследований по очистки сточных вод. Адсорбция ионов Cu2+, Zn2+, Fe3+, Mg2+ железо-магниевым композиционным составом была изучена, чтобы определить необходимое время наступления равновесия. Equilibrium time is an important parameter when conducting research on wastewater treatment. The adsorption of Cu 2+ , Zn 2+ , Fe 3+ , Mg 2+ ions by the iron-magnesium composite was studied in order to determine the necessary equilibrium time.

Элементный состав, полученных в результате взаимодействия отходов железо-магниевым композиционного состава со сточными водами приведен в табл. 4.The elemental composition obtained as a result of the interaction of iron-magnesium composite waste with wastewater is given in Table. 4.

Данные табл. 4 показывают содержание ионов металлов в фильтратах в мг/л, для меди эти значения варьируют от 5.203 мг/л до 43.19 мг/л, для цинка от 9.055 до 43.01 мг/л, и для железа от 0.0 мг/л до 1.559 мг/л.Table data. 4 show the content of metal ions in filtrates in mg/l, for copper these values vary from 5.203 mg/l to 43.19 mg/l, for zinc from 9.055 to 43.01 mg/l, and for iron from 0.0 mg/l to 1.559 mg/l l.

Таблица 4
Результаты химического анализа полученных фильтратов, (навеска 0.2 г) мг/л
Table 4
The results of the chemical analysis of the obtained filtrates, (0.2 g sample) mg/l
No. Время контакта, минContact time, min мг/лmg/l pHpH Cu2+ Cu2 + Zn2+ Zn2 + Fe3+ Fe3 + Mg2+ Mg2 + 11 55 43.1943.19 43.0143.01 1.5591.559 530.88530.88 4.054.05 22 1010 19.1819.18 39.4839.48 00 539.84539.84 4.14.1 33 1515 17.8517.85 38.4838.48 00 558.4558.4 4.334.33 44 30thirty 16.8516.85 37.5237.52 00 604.24604.24 4.784.78 55 6060 6.7456.745 10.6210.62 00 1016.881016.88 4.894.89 66 120120 5.2535.253 9.619.61 00 979.04979.04 4.994.99 77 180180 5.2035.203 9.0559.055 00 980980 5.015.01

На фиг. 4 показано влияние времени контакта на степень удаления из фильтратов ионов Cu2+, Zn2+, Fe3+ с использованием отхода железо-магниевого производства. Мы замечаем, что удаление исследуемых элементов из растворов возрастает после 60 минут взаимодействия с сорбентом и достигает равновесия на 120 минуте. Исключение составляет Fe3+ степень извлечения для данного элемента достигает 100% после 10 минут.In FIG. 4 shows the effect of contact time on the degree of removal of Cu 2+ , Zn 2+ , Fe 3+ ions from filtrates using iron-magnesium production waste. We notice that the removal of the studied elements from solutions increases after 60 minutes of interaction with the sorbent and reaches equilibrium at 120 minutes. The exception is the Fe 3+ recovery for this element reaches 100% after 10 minutes.

Влияние pH и дозировки сорбентаEffect of pH and Sorbent Dosage

pH является наиболее важным фактором окружающей среды, влияющий как на химический состав раствора, так и на эффективность сорбции.pH is the most important environmental factor affecting both the chemical composition of the solution and the efficiency of sorption.

Таблица 5
Результаты химического анализа полученных фильтратов, мг/л
Table 5
The results of the chemical analysis of the obtained filtrates, mg/l
No. Навеска, гHinge, g мг/лmg/l pHpH Cu2+ Cu2 + Zn2+ Zn2 + Fe3+ Fe3 + Mg2+ Mg2 + 11 0.10.1 36.83236.832 42.1142.11 00 429.8429.8 4.064.06 22 0.20.2 5.9815.981 30.2430.24 00 642.6642.6 4.524.52 33 0.50.5 0.0930.093 0.1290.129 00 849.6849.6 5.875.87 44 11 0.0860.086 0.10060.1006 00 1176.21176.2 6.766.76 55 1.51.5 0.080.08 0.0990.099 00 1539.271539.27 7.377.37 66 22 0.080.08 0.10340.1034 00 21532153 8.018.01

В полученных фильтратах был замерен показатель pH (табл. 4-5). The resulting filtrates were measured pH (table. 4-5).

Показатель pH увеличивается в зависимости от массы навески испытуемого сорбента, чем больше навеска, тем больше pH фильтратов (табл. 5). Это связано с тем, что отходы железо-магниевого производства имеют щелочной pH - 8.7, так содержит в своем составе большой количество магния (Фиг. 6) и тем самым разбавляют кислые подотвальные воды (pH - 2.33).The pH index increases depending on the weight of the sample of the tested sorbent; the larger the sample, the higher the pH of the filtrates (Table 5). This is due to the fact that iron-magnesium production wastes have an alkaline pH - 8.7, so they contain a large amount of magnesium (Fig. 6) and thereby dilute acidic wastewater (pH - 2.33).

Дозировка сорбента также как pH является одним из важных параметров для сорбции. Влияние навески сорбента на удаление ионов тяжелых металлов из сточных вод было и изучено, и показано на фиг. 4 и 5. Показатели степени извлечения загрязнителя из раствора (Е, %) и статическая обменная емкость (СОЕ, мг/г) приведены в табл. 6.The dosage of the sorbent, like pH, is one of the important parameters for sorption. The influence of the weight of the sorbent on the removal of heavy metal ions from wastewater has been studied and shown in Fig. 4 and 5. Indicators of the degree of extraction of the pollutant from the solution (E, %) and static exchange capacity (SOE, mg/g) are given in Table. 6.

Таблица 6
Показатели степени извлечения загрязнителя из раствора и статическая объемная емкость
Table 6
Contaminant recovery from solution and static volumetric capacity
No. Навеска, гHinge, g Е, %E, % СОЕ, мг/гSOE, mg/g Cu2+ Cu2 + Zn2+ Zn2 + Fe3+ Fe3 + Cu2+ Cu2 + Zn2+ Zn2 + Fe3+ Fe3 + 11 0.10.1 52.7852.78 15.7815.78 100100 20.5820.58 3.953.95 74.0074.00 22 0.20.2 92.3392.33 39.5239.52 100100 18.0018.00 4.944.94 37.0037.00 33 0.50.5 99.8899.88 99.7499.74 100100 7.797.79 4.994.99 14.8014.80 44 11 99.8999.89 99.7999.79 100100 3.903.90 2.492.49 7.407.40 55 1.51.5 99.9099.90 99.8099.80 100100 2.602.60 1.661.66 4.934.93 66 22 99.9099.90 99.7999.79 100100 1.951.95 1.251.25 3.703.70

На фиг. 4 можно увидеть, что процент удаления ионов металлов из раствора увеличивается с увеличением дозировки сорбента. Минимальные значения показателя Е (%) зафиксированы при дозировке сорбента 0.1 г. и составляет: для меди - 52.78%, цинка - 15.78%, когда при увеличении дозировки до 0.5 г. этот показатель увеличивается до: меди - 99.3%, цинк - 99.74% и достигает равновесия. Для железа равновесие достигается, начиная с навески 0.1г.In FIG. 4, it can be seen that the percentage of removal of metal ions from the solution increases with increasing dosage of the sorbent. The minimum values of the E index (%) were recorded at a sorbent dosage of 0.1 g and are: for copper - 52.78%, zinc - 15.78%, when with an increase in dosage to 0.5 g this indicator increases to: copper - 99.3%, zinc - 99.74% and reach equilibrium. For iron, equilibrium is reached starting from a sample of 0.1 g.

На представленных графиках (Фиг. 4-5) явно видна тенденция увеличения процента удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод, статическая объемная емкость снижается при увеличении дозировки сорбента (Фиг. 7., табл. 6). К примеру, для цинка СОЕ при навеске 0.1 г. составляет 3,95 мг/г, а при навеске 2 г. - 1,25 мг/г, для меди для навески 0.1 г. 20.58 мг/г, и снижается до 1,95 мг/г при навеске 2 г. Это можно объяснить тем, что при увеличении массы навески сорбента, увеличивается и количество активных адсорбционных центров, готовых принять ионы металлов [3-4], что приводит к тому, что адсорбционные центры не успевают насыщаться ионами во время процесса [3-5].The presented graphs (Fig. 4-5) clearly show a trend towards an increase in the percentage of removal of heavy metal ions from wastewater, the static volumetric capacity decreases with an increase in the dosage of the sorbent (Fig. 7., Table 6). For example, for zinc, the SEC with a sample of 0.1 g is 3.95 mg/g, and with a sample of 2 g it is 1.25 mg/g, for copper for a sample of 0.1 g it is 20.58 mg/g, and decreases to 1, 95 mg/g at a weight of 2 g. This can be explained by the fact that with an increase in the weight of the weight of the sorbent, the number of active adsorption centers that are ready to accept metal ions also increases [3-4], which leads to the fact that the adsorption centers do not have time to be saturated with ions during the process [3-5].

Выводыconclusions

В результате проведенных исследований железо-магниевого композиционного состава для очистки сточных вод можно утверждать, что данный состав эффективно удаляют ионы металлов (Cu2+, Zn2+, Fe3+) из промышленных сточных вод и может использоваться на предприятиях как горной промышленности, так и в различных системах фильтрации.As a result of the studies of the iron-magnesium composite composition for wastewater treatment, it can be argued that this composition effectively removes metal ions (Cu 2+ , Zn 2+ , Fe 3+ ) from industrial wastewater and can be used in both mining and and in various filtration systems.

Источники:Sources:

1. Щербаков, А.В. Сорбент XXI века / А.В. Щербаков // Энергосбережение и водоподготовка. - 2013. - № 5(85). - С. 29-30.1. Shcherbakov, A.V. Sorbent of the XXI century / A.V. Shcherbakov // Energy saving and water treatment. - 2013. - No. 5 (85). - S. 29-30.

2. Щербаков, А.В. Простое решение сложной проблемы. Очистка воды от солей тяжелых металлов / А.В. Щербаков // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2013. - № 1(61). - С. 24-26. 2. Shcherbakov, A.V. A simple solution to a complex problem. Water purification from salts of heavy metals / A.V. Shcherbakov // Water treatment. Water treatment. Water supply. - 2013. - No. 1 (61). - S. 24-26.

3. Yanhui Li; Bing Xia; Quansheng Zhao; Fuqiang Liu; Pan Zhang; Qiuju Du; Dechang Wang; Da Li; Zonghua Wang; Yanzhi Xia (2011). Removal of copper ions from aqueous solution by calcium alginate immobilized kaolin., 23(3), 404-411. doi:10.1016/s1001-0742(10)60442-13. Yanhui Li; Bing Xia; Quansheng Zhao; Fuqiang Liu; Pan Zhang; Qiuju Du; Dechang Wang; Da Li; Zonghua Wang; Yanzhi Xia (2011). Removal of copper ions from aqueous solution by calcium alginate immobilized kaolin., 23(3), 404-411. doi:10.1016/s1001-0742(10)60442-1

4. V.S. Putilina, I.V. Galitskaya, and T.I. Yuganova, Adsorption of heavy metals by soils and rocks. Characteristics of the sorbent, conditions, parameters and mechanisms of adsorption. Novosibirsk: GPNTB SO RAN, 2009. 155 p.4.V.S. Putilina, I.V. Galitskaya, and T.I. Yuganova, Adsorption of heavy metals by soils and rocks. Characteristics of the sorbent, conditions, parameters and mechanisms of adsorption. Novosibirsk: GPNTB SO RAN, 2009. 155 p.

5. Собенин А.В., Антонинова Н.Ю., Усманов А.И., Шепель К.В. Оценка влияния вещественного состава ложа биологических прудков на очистку сточных вод предприятий горнометаллургического комплекса. / А.В. Собенин, Н.Ю. Антонинова, А.И. Усманов, К.В. Шепель // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2021, 2 - 5, 273-2825. Sobenin A.V., Antoninova N.Yu., Usmanov A.I., Shepel K.V. Evaluation of the influence of the material composition of the bed of biological ponds on wastewater treatment of enterprises of the mining and metallurgical complex. / A.V. Sobenin, N.Yu. Antoninova, A.I. Usmanov, K.V. Shepel // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal), 2021, 2 - 5, 273-282

Claims (10)

1. Железо-магниевый композиционный состав для очистки сточных вод, характеризующийся тем, что в качестве сорбента содержит смесь железо-магниевого отхода с диатомитом при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:1. Iron-magnesium composite composition for wastewater treatment, characterized in that it contains a mixture of iron-magnesium waste with diatomite as a sorbent in the following ratio of components in the mixture, wt.%: железо-магниевый отход - 95-97;iron-magnesium waste - 95-97; диатомит - 3-5.diatomite - 3-5. 2. Железо-магниевый композиционный состав по п. 1, отличающийся тем, что размер фракции железо-магниевого отхода составляет не более 0,5 мм.2. Iron-magnesium composite composition according to claim 1, characterized in that the size of the iron-magnesium waste fraction is not more than 0.5 mm. 3. Железо-магниевый композиционный состав по п. 1, отличающийся тем, что диатомит используется в виде диатомитовой муки с размером фракции менее 0,1 мм.3. Iron-magnesium composite composition according to claim 1, characterized in that diatomite is used in the form of diatomite flour with a fraction size of less than 0.1 mm. 4. Железо-магниевый композиционный состав по п. 1, отличающийся тем, что его влажность составляет не более 5%.4. Iron-magnesium composite according to claim 1, characterized in that its moisture content is not more than 5%. 5. Железо-магниевый композиционный состав по п. 1, отличающийся тем, что его насыпная плотность составляет не более 450 кг/м3.5. Iron-magnesium composite according to claim. 1, characterized in that its bulk density is not more than 450 kg/m 3 . 5. Железо-магниевый композиционный состав по п. 1, отличающийся тем, что содержание в нем Fe3+ составляет не более 52000 мг/кг.5. Iron-magnesium composite composition according to claim 1, characterized in that the content of Fe 3+ in it is not more than 52,000 mg/kg. 6. Железо-магниевый композиционный состав по п. 1, отличающийся тем, что содержание в нем Mg2+ составляет не более 175000 мг/кг.6. Iron-magnesium composite composition according to claim 1, characterized in that the content of Mg 2+ in it is not more than 175,000 mg/kg. 7. Железо-магниевый композиционный состав по п. 1, отличающийся тем, что его pH составляет не более 8,5.7. Iron-magnesium composite composition according to claim 1, characterized in that its pH is not more than 8.5.
RU2022124852A 2022-09-28 Iron-magnesium composite for wastewater treatment RU2800460C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2800460C1 true RU2800460C1 (en) 2023-07-21

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101940910A (en) * 2010-10-22 2011-01-12 福州大学 Magnetic separation type composite adsorbing material and preparation method thereof
WO2012013220A1 (en) * 2010-07-27 2012-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Adsorbent for removing arsenic from an aqueous solution
RU2663426C1 (en) * 2017-11-20 2018-08-06 Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло" Sorbing material
RU2727393C1 (en) * 2019-12-30 2020-07-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) High porous diatomite-based material and a method for production thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012013220A1 (en) * 2010-07-27 2012-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Adsorbent for removing arsenic from an aqueous solution
CN101940910A (en) * 2010-10-22 2011-01-12 福州大学 Magnetic separation type composite adsorbing material and preparation method thereof
RU2663426C1 (en) * 2017-11-20 2018-08-06 Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло" Sorbing material
RU2727393C1 (en) * 2019-12-30 2020-07-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) High porous diatomite-based material and a method for production thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АПАКАШЕВ Р. А. и др. Эффективность природных сорбентов при адсорбции ионов тяжелых металлов. Известия ТулГУ. Науки о Земле, 2021, No.4. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
El-Shafey Sorption of Cd (II) and Se (IV) from aqueous solution using modified rice husk
Brown et al. Metal removal from wastewater using peat
Ye et al. Adsorption of phosphate from aqueous solution onto modified palygorskites
Cetin et al. The use of fly ash as a low cost, environmentally friendly alternative to activated carbon for the removal of heavy metals from aqueous solutions
Al-Degs et al. Sorption of lead ions on diatomite and manganese oxides modified diatomite
Apak et al. Heavy metal cation retention by unconventional sorbents (red muds and fly ashes)
Mohan et al. Removal and recovery of metal ions from acid mine drainage using lignite—a low cost sorbent
Hsu et al. Adsorption of Cu2+ from water using raw and modified coal fly ashes
Krishnan et al. Removal of mercury (II) from aqueous solutions and chlor-alkali industry effluent by steam activated and sulphurised activated carbons prepared from bagasse pith: kinetics and equilibrium studies
US3499837A (en) Waste water treatment phosphate removal by iron oxide
US20050247635A1 (en) Adsorbents for removing heavy metal cations and methods for producing and using these adsorbents
Wilson et al. Sorption of Cu and Zn by bone charcoal
JP2003260461A (en) Manufacturing method of highly reactive reagent for water purification
WO1989002412A1 (en) Solid filtration medium incorporating alumina and carbon
Mittal et al. Adsorptive removal of hazardous dye quinoline yellow from wastewater using coconut-husk as potential adsorbent
Gupta et al. Adsorption of Cr (VI) by a low-cost adsorbent prepared from neem leaves
Çoruh et al. Adsorption of copper (II) ions on montmorillonite and sepiolite clays: equilibrium and kinetic studies
WO2021054116A1 (en) Phosphorus adsorbent
Agrawal et al. Systematic studies on adsorption of lead on sea nodule residues
Bhatnagar et al. Utilization of industrial waste for cadmium removal from water and immobilization in cement
Koyuncu Colour removal from aqueous solution of tar-chromium green 3G dye using natural diatomite
RU2800460C1 (en) Iron-magnesium composite for wastewater treatment
Mikyskova et al. Equilibrium, kinetic and thermodynamic study of Pb2+ removal from aqueous solution by waste brick dust
Abd Aziz Optimization of pH and contact time of media in removing calcium and magnesium from groundwater
Dursun et al. Lead pollution removal from water using a natural zeolite