RU73618U1 - Сорбент для очистки воды - Google Patents
Сорбент для очистки воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU73618U1 RU73618U1 RU2007141422/22U RU2007141422U RU73618U1 RU 73618 U1 RU73618 U1 RU 73618U1 RU 2007141422/22 U RU2007141422/22 U RU 2007141422/22U RU 2007141422 U RU2007141422 U RU 2007141422U RU 73618 U1 RU73618 U1 RU 73618U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- oil
- gelatin
- chitosan
- water
- Prior art date
Links
Landscapes
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к охране окружающей среды и может быть использована для очистки воды и грунта от фенола, нефти и нефтепродуктов, ионов металлов (меди, цинка и др.).
Предложен сорбент для очистки воды на основе природного полимера, который представляет собой органическую матрицу многоразмерной ячеистой структуры с размером ячеек 80-130 нм, причем используют композицию при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: хитозан - 1, желатин - 1,8-2,2. Сорбент выполнен в виде пленки, гранул или порошка.
Техническим результатом является повышение сорбционных характеристик сорбента по отношению к ионам металлов, и возможность использования предлагаемого сорбента для очистки воды и грунта от фенола, нефти и нефтепродуктов. При этом сорбент является нетоксичным, биодеградируемым, экологически безопасным для окружающей среды. Расширяются области применения отработанного сорбента: его можно вносить в почву или использовать в качестве топлива при сжигании.
Description
Полезная модель относится к охране окружающей среды и может быть использована для очистки воды и грунта от фенола, нефти и нефтепродуктов, ионов металлов (меди, цинка и др.).
В настоящее времени известно большое количество сорбентов для очистки воды и грунта от фенола, нефти и нефтепродуктов, ионов металлов.
Известно средство для очистки воды от нефти и нефтепродуктов в виде пластины на основе композиции из резиновой крошки и порошкообразного полиэтилена, при этом композиция дополнительно содержит измельченный волокнистый целлюлозный материал при соотношении компонентов (мас.ч.): резиновая крошка 100, полиэтилен 15-25, измельченный волокнистый материал 10-30 [Патент RU 2148025 МКП С02F 1/28, 27.04.2000].
Недостатками данного способа являются токсичность сорбента при длительном пребывании в воде, длительное время поглощения вязких нефтепродуктов, трудности в утилизации, неспособность биодеградировать в природных условиях.
Известен сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов с водной и твердой поверхностей, полученный в процессе щелочной обработки гидролизного лигнина в виде частиц размером не более 5 мм; сорбент выполнен в виде нефракционного порошка, и/или гранул с размером частиц 1-5 мм, и/или мелкодисперсного порошка размером частиц менее 1 мм, имеющих нефтепоглотительную вместимость 300-600% при времени поглощения 15-30 с [Патент RU 2277437 МКП В01J 20/24, 10.06.2006].
Недостатками данного сорбента являются невозможность использования его для сбора ионов металлов, фенола; к тому же гидролизный лигнин является экологическим загрязнителем, а его оседание на дно во время «работы» может привести к экологическому загрязнению донных слоев.
Известен сорбент для удаления нефти и нефтепродуктов из жидких сред из шелухи гречихи, представляющий собой органическую матрицу
многоразмерной пористой структуры с размером пор от 2 до 35 мкм с распределенной в ней минеральной калийсодержащей составляющей при весовом соотношении ее к углероду в матрице 1:(16-20) [Патент RU 2259874 МКП В01J 20/24, 10.09.2005].
Недостатками данного сорбента являются трудность сбора загрязнения с поверхности воды и низкая сорбционная способность.
Известен сорбирующий материал для удаления загрязнений нефтепродуктами, включающий два наружных волокнистых слоя, содержащих полипропиленовые волокна, и скрепленный с этими слоями промежуточный волокнистый слой, содержащий полипропиленовые или полиэфирные волокна, при этом все слои скреплены термически, каждый из волокнистых слоев дополнительно содержит бикомпонентные полиэфирные волокна [Патент RU 2182939 МКП D04Н 1/54, 27.05.2002].
Недостатками данного сорбента являются трудность утилизации отработанного сорбента, крайне низкая его способность к биодеградации, узкий профиль применения сорбента - только для сорбции нефти и нефтепродуктов.
Наиболее близким является сорбент для очистки воды от тяжелых металлов, полярных органических веществ (красителей, фенола и др.) на основе природного алюмосиликата (цеолита, вспученного вермикулита или их смеси), модифицированного хитозаном, полученный по способу, описанному в [Патент RU 2277013 МКП В01J 20/16, 27.05.2006].
Недостатками данного способа являются низкая степень сорбции ионов металлов, невозможность использования сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов, крайне низкая его способность к биодеградации, что не отвечает экологической безопасности.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка сорбента на основе композиции хитозан-желатин, который можно использовать для сорбции ионов металлов (меди, цинка и т.д.), для сбора как полярных органических веществ (фенола и др.) так и неполярных
органических соединений - нефти и нефтепродуктов с поверхности воды и грунта. Сочетание в композиции таких двух составляющих как хитозан и желатин обеспечивает наилучшие характеристики сорбента.
Техническим результатом является повышение сорбционных характеристик сорбента по отношению к ионам металлов, и возможность использования предлагаемого сорбента для очистки воды и грунта от фенола, нефти и нефтепродуктов. При этом сорбент получается нетоксичным, биодеградируемым, экологически безопасным для окружающей среды. Расширяются области применения отработанного сорбента: его можно вносить в почву или использовать в качестве топлива при сжигании.
Технический результат достигается в сорбенте для очистки воды на основе природного полимера, который представляет собой органическую матрицу многоразмерной ячеистой структуры с размером ячеек 80-130 нм, причем используют композицию при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: хитозан - 1, желатин - 1,8-2,2. Сорбент выполнен в виде пленки, гранул или порошка.
Желатин и хитозан являются хорошими комплексообразователями с ионами различных металлов; при образовании композиции желатин-хитозан образуются центры ионно-координационных взаимодействий между положительно-заряженными протонированными аминогруппами хитозана ~NH3+ и анионом карбоксила - аминокислотных остатков белка ~СОО-; за счет этих центров и происходит связывание с ионами металлов. К тому же композиция обладает одновременно гидрофильной и разветвленной структурой, содержит достаточное количество функциональных аминогрупп, способных к комплексообразованию и с группами фенола, нефти и нефтепродуктов.
Заявляемое массовое соотношение хитозана и желатина 1:(1,8-2,2) для получения сорбента является оптимальным, так как в данном соотношении соблюдено эквивалентное соотношение реакционно-способных групп хитозана и желатина, что приводит к образованию композиции с
наилучшими сорбционными показателями. При использовании желатина меньше 1,8 уменьшается степень извлечения нефти и нефтепродуктов, а выше 2,2 увеличивается растворимость комплекса в воде, желатин начинает вымываться.
Сорбент представляет собой органическую матрицу многоразмерной ячеистой структуры, состоящую из полимеров, входящих в состав композиции - хитозана и желатина, соединенных между собой межмолекулярными связями. Размер ячеек в сорбенте составляет порядка 88-130 нм, что свидетельствует об его очень высокой величине удельной поверхности, физико-химической активности и сорбционной способности. Ячеистая структура сорбента, за счет входящих в нее функционально-активных групп, способствует удержанию нефти и нефтепродуктов и в тоже время обеспечивает микродиффузионные и капиллярные эффекты сорбирования загрязнений, тем самым, блокируя их обратное попадание в воду.
Сорбент получают следующим образом.
Навеску хитозана массой 2 г растворяют в водном растворе уксусной кислоты, перемешивают и оставляют набухать на 30 мин при температуре 20-25°С. Навеску желатина массой 5-10 г растворяют в 95-90 мл воды соответственно и оставляют набухать 20-30 мин при температуре 20-25°С. Далее набухший желатин доводят до полного растворения на водяной бане при перемешивании при температуре 55-60°С. Для получения сорбента полученные растворы тщательно перемешивают на магнитной мешалке в течение 20-30 мин при температуре 20-25°С, фильтруют и сушат под вакуумом до постоянной массы.
В итоге получают композицию хитозан-желатин, которую в дальнейшем в зависимости от предъявляемых требований либо формуют в виде пленки, или гранул, либо измельчают в порошок и используют в качестве сорбента для очистки воды и грунта от фенола, нефти и нефтепродуктов, ионов металлов.
Пример 1. Для сбора разливов легких фракций нефтепродуктов (бензина) используют сорбент соотношением в композиции хитозан-желатин = 1:1,8. Для этого в 100 мл 3% раствора хитозана в водном растворе уксусной кислоты вводят при температуре 20-25°С 55 мл 10% водного раствора желатина и перемешивают в течение 20-30 мин на магнитной мешалке до полного распределения объема реакционной смеси. Далее полученную смесь фильтруют. Пленки получают поливом раствора на стеклянную подложку с последующим высушиванием под вакуумом до постоянной массы. В итоге получают сорбент в виде пленки толщиной 0,1-0,2 мм.
Пример 2. Для сбора разливов средних фракций нефтепродуктов (отработанное масло), фенола используют сорбент соотношением в композиции хитозан-желатин = 1:2,0. Для этого в 100 мл 2% раствора хитозана в водном растворе уксусной кислоты вводят при температуре 20-25°С 80 мл 5% водного раствора желатина и перемешивают в течение 20-30 мин на магнитной мешалке до полного распределения объема реакционной смеси. Далее полученную смесь фильтруют, а образовавшуюся влажную массу продавливают через фильеры диаметром 2 мм. Полученные гранулы высушивают под вакуумом до постоянной массы и используют в качестве сорбента.
Пример 3. Для сбора разливов тяжелых фракций нефтепродуктов (мазута, нефтешлама) используют сорбент соотношением в композиции хитозан-желатин = 1:2,2. Для этого в 100 мл 2,5% раствора хитозана в водном растворе уксусной кислоты вводят при температуре 20-25°С 70 мл 7% водного раствора желатина и перемешивают в течение 20-30 мин на магнитной мешалке до полного распределения объема реакционной смеси. Далее смесь фильтруют, высушивают под вакуумом до постоянной массы и измельчают в шаровой мельнице для получения сорбента в виде мелкодисперсионного порошка с размерами частиц не более 1 мм.
Полученные сорбенты наносят на загрязненную поверхность известными способами (например, вручную, с помощью залпового выброса и т.п.), а
после окончания процесса сорбции отработанные сорбенты с загрязнениями удаляют с поверхности и утилизируют (вносят в почву или используют в качестве топлива при сжигании). Время поглощения загрязнений с поверхности воды и грунта составляет 30-60 секунд при температуре от 0°С до 80°С.
Извлечение ионов металлов из воды или с грунта осуществляется любым из сорбентов, полученных по примерам 1-3.
Пример 4. Для определения степени очистки сточных вод от нефтепродуктов в колонну заливают 500 мл нефтесодержащих сточных вод и через нее пропускают сорбент, полученный по примеру 2, массой 2 г. После раствор фильтруют и определяют степень очистки воды от загрязнений на анализаторе жидкости «Флюорат-02» [Методика выполнения измерений массовой концентрации фенола и нефтепродуктов в пробах сточной воды на анализаторе жидкости «Флюорат-02» ТУ 4321-001-20506233-94]. Очистку сточных вод, содержащих фенол, проводят аналогичным образом. В результате степень очистки воды от нефтепродуктов составляет - 98,5%, от фенола - 96,8%.
В таблице 1 приведена сравнительная характеристика сорбента, полученного по примеру 2, и сорбента из прототипа. Опытным путем показано, что сорбент на основе композиции хитозан-желатин обладает высокими сорбционными характеристиками не только к различным ионам металлов, но и к фенолу и нефтепродуктам.
| Таблица 1 Сравнительная характеристика сорбентов |
|||
| № п/п | Характеристика сорбента | Композиця хитозан-желатин (по примеру 2) | Смесь вермикулита с хитозаном (прототип) |
| 1. | Насыпной удельный вес, г/см3 | 1,10 | 0,7-0,75 |
| 2. | Размер гранул, мл | 1,5-3 | 1,8-2 |
| 3. | Удельная поверхность, м2/г | 20-25 | 40,0-42,0 |
| 4. | Нефтеемкость, см3/см3 | 4,5 | - |
| 5. | Мин. рабочая температура, °С | 0 | - |
| 6. | Мах. рабочая температура, °С | 80 | - |
| 7. | Температурная устойчивость к разложению, °С | 350 | - |
| 8. | Статическая обменная емкость, мг/г | ||
| по ионам Cu2+ | 6,0 | 5,85 | |
| по ионам Fe3+ | 7,1 | 6,90 | |
| по ионам Zn2+ | 5,1 | - | |
| по ионам Cd2+ | 5,7 | - | |
| по ионам Ni2+ | 4,2 | - | |
Насыпной удельный вес определяли весовым методом по методике, описанной в книге [Производство изделий из полимерных материалов: Учеб. пособие /В.К.Крыжановский, М.Л.Кербер, В.В.Бурлов, А.Д.Паниматченко. - СПб.: Профессия, 2004. - 464 с.].
Нефтеемкость определяли по степени набухания сорбента в растворе с фенолом и нефтепродуктами по методике, описанной в книге [Практикум по химии и физике полимеров: Учеб. изд. / Под ред. В.Ф.Куренкова. - М.: Химия, 1990. - 304 с.].
Статическую обменную емкость композиции хитозан-желатин по ионам металла определяли по ГОСТ 20255.1-89. Метод определения статической обменной емкости. Издательство стандартов. 1989. - 112 с.
Температурную устойчивость композиции к разложению определяли методом дифференциально-термического анализа [Методы исследования структуры и свойств полимеров / И.Ю.Аверко-Антонович, Р.Т.Бикмуллин; КГТУ. Казань, 2002. - 604 с.]
Использование сорбента в интервале температур от 0°С до 80°С является оптимальным, в котором сорбент работает и сохраняет свои сорбционные характеристики. Минимальная рабочая температура сорбента соответствует температуре, при которой вода не замерзает, а при использовании сорбента выше максимальной рабочей температуры происходит его деструкция, так как входящий в состав композиции желатин начинает разрушаться и терять свои свойства.
Размер ячеек в композиции хитозан-желатин определяли методом светорассеивания [Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. - Л. Химия, 1986. - 436 с.].
Таким образом, использование сорбента на основе композиции хитозан-желатин позволяет повысить сорбционные характеристики по отношению к различным ионам металлов, проводить очистку воды и грунта от фенола, нефти и нефтепродуктов. Это представляется перспективным, так как используемый сорбент является нетоксичным, биодеградируемым, экологически безопасным. При этом расширяются области применения отработанного сорбента: его можно вносить в почву или использовать в качестве топлива при сжигании.
Claims (2)
1. Сорбент для очистки воды на основе природного полимера, отличающийся тем, что он представляет собой органическую матрицу многоразмерной ячеистой структуры с размером ячеек 80-130 нм, причем используют композицию при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
2. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде пленки, гранул или порошка.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007141422/22U RU73618U1 (ru) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | Сорбент для очистки воды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007141422/22U RU73618U1 (ru) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | Сорбент для очистки воды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU73618U1 true RU73618U1 (ru) | 2008-05-27 |
Family
ID=39586774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007141422/22U RU73618U1 (ru) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | Сорбент для очистки воды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU73618U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013191590A1 (ru) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО БиоМикроГели" | Микрогели полисахаридов для очистки воды от нефти и нефтепродуктов и способ их использования (варианты) |
| CN115502195A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-23 | 浙江乾精新材料科技有限责任公司 | 一种盐碱地土壤快速修复方法 |
-
2007
- 2007-11-07 RU RU2007141422/22U patent/RU73618U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013191590A1 (ru) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО БиоМикроГели" | Микрогели полисахаридов для очистки воды от нефти и нефтепродуктов и способ их использования (варианты) |
| US9718704B2 (en) | 2012-06-19 | 2017-08-01 | Obshchestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostyu “NPO Biomikrogeli” | Polysaccharide microgels for cleaning water of petroleum and petroleum products and method for using same (variants) |
| EA029441B1 (ru) * | 2012-06-19 | 2018-03-30 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО БиоМикроГели" | Микрогели полисахаридов для очистки воды от нефти, нефтепродуктов и ионов металлов и способ их использования (варианты) |
| CN115502195A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-23 | 浙江乾精新材料科技有限责任公司 | 一种盐碱地土壤快速修复方法 |
| CN115502195B (zh) * | 2022-09-16 | 2024-01-09 | 浙江乾精新材料科技有限责任公司 | 一种盐碱地土壤快速修复方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Abdel-Aziz et al. | DFT and experimental study on adsorption of dyes on activated carbon prepared from apple leaves | |
| Trikkaliotis et al. | Adsorption of copper ions onto chitosan/poly (vinyl alcohol) beads functionalized with poly (ethylene glycol) | |
| Yadav et al. | Advances in decontamination of wastewater using biomass-basedcomposites: A critical review | |
| Cheng et al. | Adsorption kinetic character of copper ions onto a modified chitosan transparent thin membrane from aqueous solution | |
| Zhang et al. | Synthesis and performance characterization of poly (vinyl alcohol)-xanthan gum composite hydrogel | |
| Sharma et al. | Efficient removal of coomassie brilliant blue R-250 dye using starch/poly (alginic acid-cl-acrylamide) nanohydrogel | |
| Ferrero | Dye removal by low cost adsorbents: hazelnut shells in comparison with wood sawdust | |
| Ramachandran et al. | Adsorption isotherms, kinetics, thermodynamics and desorption studies of reactive Orange 16 on activated carbon derived from Ananas comosus (L.) carbon | |
| KarzarJeddi et al. | Zwitterionic hybrid aerobeads of binary metal organic frameworks and cellulose nanofibers for removal anionic pollutants | |
| Jamnongkan et al. | Kinetics and mechanism of adsorptive removal of copper from aqueous solution with poly (vinyl alcohol) hydrogel | |
| US20080017593A1 (en) | Oil recovery and environmental cleanup compositions | |
| Wang et al. | Preparation and properties of chitosan/poly (vinyl alcohol) blend foams for copper adsorption | |
| Guo et al. | Preparation of three‐dimensional chitosan–graphene oxide aerogel for residue oil removal | |
| Al-Ajji et al. | Novel insights into the nanoadsorption mechanisms of crystal violet using nano-hazelnut shell from aqueous solution | |
| Srivastava et al. | Green synthesis of PH-responsive, self-assembled, novel polysaccharide composite hydrogel and its application in selective capture of cationic/anionic dyes | |
| Fakhry et al. | A treatment of wastewater containing Safranin O using immobilized Myriophyllum spicatum L. onto polyacrylonitrile/polyvinylpyrrodlidone biosorbent | |
| RU73618U1 (ru) | Сорбент для очистки воды | |
| Hussein et al. | Oil spill sorption using carbonized pith bagasse. Application of carbonized pith bagasse as loose fiber | |
| NiŃã et al. | The adsorption of heavy metal ions on porous calcium alginate microparticles | |
| Das et al. | Mopping up the oil, metal, and fluoride ions from water | |
| Pung et al. | Fabrication of pomelo-peel sponge aerogel modified with hexadecyltrimethoxysilane for the removal of oils/organic solvents | |
| Saeed et al. | Mangifera indica stone-assisted layered double hydroxide biocomposites: efficient contenders for reactive dye adsorption from aqueous sources | |
| Yusoff et al. | Adsorption of malachite green onto modified chitosan-sulfuric acid beads: a preliminary study | |
| Parlayıcı | Natural mineral and biopolymers based adsorbent for cationic dyes removal: glutaraldehyde crosslinked alginate/kaolin bead | |
| Ashraf et al. | Synthesis and applications of green waste-mediated nickel, manganese, cobalt, copper, and zinc green ferrites for wastewater remediation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20101108 |