SK283214B6 - Sorbent, spôsob jeho výroby a použitia na imobilizáciu ťažkých kovov v kontaminovanej vodnej a pevnej fáze - Google Patents

Sorbent, spôsob jeho výroby a použitia na imobilizáciu ťažkých kovov v kontaminovanej vodnej a pevnej fáze Download PDF

Info

Publication number
SK283214B6
SK283214B6 SK1000-98A SK100098A SK283214B6 SK 283214 B6 SK283214 B6 SK 283214B6 SK 100098 A SK100098 A SK 100098A SK 283214 B6 SK283214 B6 SK 283214B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
sorbent
contaminated
mixture
filter
purification
Prior art date
Application number
SK1000-98A
Other languages
English (en)
Other versions
SK100098A3 (en
Inventor
�Tefan Korec
Original Assignee
Ipres In�Iniering, S. R. O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ipres In�Iniering, S. R. O. filed Critical Ipres In�Iniering, S. R. O.
Priority to SK1000-98A priority Critical patent/SK283214B6/sk
Priority to PL99345593A priority patent/PL195988B1/pl
Priority to DE69910793T priority patent/DE69910793T2/de
Priority to HU0103009A priority patent/HU226926B1/hu
Priority to EP99931743A priority patent/EP1098851B1/en
Priority to AT99931743T priority patent/ATE248128T1/de
Priority to DK99931743T priority patent/DK1098851T3/da
Priority to PCT/SK1999/000011 priority patent/WO2000005178A1/en
Publication of SK100098A3 publication Critical patent/SK100098A3/sk
Publication of SK283214B6 publication Critical patent/SK283214B6/sk

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/2803—Sorbents comprising a binder, e.g. for forming aggregated, agglomerated or granulated products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/041—Oxides or hydroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/043—Carbonates or bicarbonates, e.g. limestone, dolomite, aragonite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3021—Milling, crushing or grinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3042—Use of binding agents; addition of materials ameliorating the mechanical properties of the produced sorbent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/021—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by a mineral binder, e.g. cement

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

Vynález sa týka spôsobu výroby prípravku (sorbentu) na odstránenie a imobilizáciu katiónov ťažkých kovov a fosfátov v kontaminovanej pevnej alebo kvapalnej fáze ako kompozitného, zrnitého materiálu, ktorý pozostáva z nosnej zložky typu prírodných bridlíc a/alebo odpadu po úprave uhlia, účinnej imobilizačnej zložky typu tepelne modifikovaných dolomitov s vysokým obsahom MgO . CaCO3, a tmelového spojiva, výhodne cementu, vo vzájomnom pomere (1,3 až 4,3) : (1,0 až 1,3) : (1,0 až 1,5). Z takto pripravenej zmesi sa pridaním rozrábacej vody s koeficientom 1,25 až 2,0 vytvorí hmota tmelovej konzistencie, ktorá sa nechá zatuhnúť a vytvrdnúť počas 3 až 7 dní, potom sa drví a získaná drvina sa triedi na rôzne frakcie s vopred definovanou veľkosťou zŕn, výhodne (1,0 až 3), (0,1 až 1,0) a (pod 0,3) mm. Spôsob použitia sorbentu na čistenie kontaminovanej pevnej alebo kvapalnej fázy určuje výber aplikovanej frakcie zrnitého sorbentu, ktorý sa používa buď ako materiál na náplň filtrov na očistenie kontaminovanej kvapalnej fázy v dynamickom prostredí, ako prídavok do sedimentačných nádrží s kvapalnou fázou v statickom prostredí, alebo prísada vo forme prášku na imobilizáciu ťažkých kovov v pevnej fáze.ŕ

Description

Oblasť techniky
Vynález sa týka zloženia kompozitného sorbentu na báze anorganických látok, spôsobu jeho výroby a použitia ako filtračnej náplne na odstránenie a imobilizáciu katiónov ťažkých kovov a fosfátov v kontaminovaných vodách alebo ako prísady vo forme prášku na imobilizáciu týchto katiónov v zeminách, sedimentoch a odpadoch (kaloch).
Doterajší stav techniky
V súčasnosti sú známe sorpčné materiály, ktoré sú založené na princípe výmeny katiónov (ionexy), ako sú prírodné zeolity, alebo ďalej aluminosilikáty, ktoré majú v zrnitej forme veľmi nízku sorpčnú kapacitu a ktorá sa veľmi rýchlo vyčerpá po dosiahnutí rovnováhy. Tieto materiály sa tiež vyznačujú selektivitou iba k určitému iónu alebo skupine iónov.
Niektoré prírodné materiály, ktorých účinky sa zakladajú či už na výmene katiónov, fyzikálnej adsorpcii a chemisorpcii sa dajú použiť len v práškovej forme, po uplynutí technologickej doby (času) kontaktovania so znečistenou fázou nasleduje flokácia a následne oddelenie fáz, čo pôsobí značné problémy pri následnej filtrácii vody. Tieto materiály sa nedajú preto efektívne použiť priamo ako filtračné lôžka filtrov a majú tiež veľmi nízku sorpčnú kapacitu. Ako príklady takýchto sorbentov možno uviesť jemne rozomleté organické materiály, práškové uhlie, bentonit, rôzne hlinky, prírodný zeolit, rôzne popolčeky, škáry a pod.
Známe je aj priame použitie oxidu vápenatého, ktorý je veľmi účinný prostriedok na imobilizáciu katiónov ťažkých kovov. Priama aplikácia oxidu vápenatého naráža na technické problémy pri jeho použití (napr. ako aktívna náplň filtrov) a chemicky veľmi zvyšuje pH prostredia, čo môže mať za následok opätovné rozpúšťanie už vyzrážaných solí (imobilizovaných).
Pod pojmom sorbent sa v prihláške vynálezu rozumejú látky majúce schopnosti absorpčné, adsorpčné, chemosorpčné alebo majúce iný mechanizmus zabezpečujúci imobilizáciu katiónov ťažkých kovov. Vlastnosťou sorbentu je schopnosť meniť pH- prostredia, pôsobiť ako pufer na styku pevná fáza/kontaminovaná kvapalná fáza a v samotnej kvapalnej fáze vyzrážať katióny prvkov ťažkých kovov. Pritom sa vytvárajú hydroxysoli, hydrátované oxidy až hydroxidy príslušných ťažkých kovov a časť vyzrážaného množstva kontaminujúcich katiónov kovov sa fýzikálno-chemickým spôsobom zachytí na pórovitom, členitom povrchu sorbentu.
V patentovej literatúre boli opísané technické riešenia týkajúce sa adsorbentov na imobilizáciu ťažkých kovov (PCT WO 93/16797), kde adsorbent pozostáva z komplexu (súboru) tvoreného smektitmi (minerály montmorillonitovej skupiny), hydroxidom hliníka a fosfátom (fosforečnan), pôsobiacich pri pH 5 až 6. Takýto adsorbent po vysušení pri 40 °C sa používa vo forme prášku a vo filtroch sa používa spolu s podpornými vláknitými alebo zrnitými materiálmi. Použitie adsorbentu je možne aj na odstránenie iónov ťažkých kovov zo znečistených zemín, ich zmiešaním s týmto adsorbentom. Tým sa redukuje bioprístupnosť iónov ťažkých kovov pre rastliny, čim je možné považovať tieto zeminy za vyčistené. Dosahovaný stupeň imobilizácie, napr. iónov je medzi 74 až 82 %. Vzhľadom na použité hliny (ílové minerály), ako základu pre adsorbent, je tento vhodnejšie použiť ako tesniace vrstvy (pasívna zábrana), ako filtračné jadrá na odstránenie ťažkých kovov, nakoľko priepustnosť vodnej fáze cez komplex je pomerne nízka.
Ďalšie známe technické riešenie tohto problému (WO 94/06717) jc založené na tom, že znečistená vodná fáza prechádza cez čiastočky (minerálne granuly alebo čiastočky železa) inertného nosiča s priemerom 0,1 až 2,5 mm a hustotou 1 g/cm3 za pôsobenia rozpusteného Fe2+ (dissolved ferrous iron) a oxidantu (kyslík alebo ozón), pri pH 2,5 až 8,5. Tým dochádza k adsorpcii iónov železa na povrchu čiastočiek nosiča a k zvýšeniu zachytávania iónov kovov a čiastočne aj ťažkých kovov na takto aktivovanom povrchu čiastočiek nosiča, ktorý je vo vírivom pohybe v čistenej vodnej fáze. Uvedený adsorbent a spôsob jeho použitia je vhodný na čistenie železitých vôd a vôd s vysokým obsahom chrómu. Rýchlosť prietoku vodnej fáze bola 3 m/hod. a filtračná kapacita bola okolo 24 1/hod. Okrem iónov železa a chrómu je tento spôsob vhodný ešte na odstránenie arzénu (As) z kontaminovaných vôd. Uvedený spôsob nerieši problém komplexného odstránenia alebo imobilizácie väčšiny iónov ťažkých kovov a vyžaduje osobitné technologické zariadenie - reaktor zabezpečujúci vírenie čiastočiek nosiča a prívod iónov železa a oxidantu. Nehodí sa na konsolidáciu a čistenie znečistených zemín, kalov a sedimentov (t. j. tuhej fáze).
Najbližšie známe riešenie problému predstavuje spôsob prípravy aktívneho absorpčného materiálu (EP 0337 047 Al), ktorého termická výroba spočíva na oxidačnom pražení aluminosilikátov pri teplote 350 až 800 °C za prístupu vzduchu alebo kyslíka, ďalej že modifikovaný aluminosilikát obsahuje najmenej 17 hmotn. % uhoľných zvyškov hlušiny zahrnujúcich dolomity a/alebo bridličné látky. Pri úprave takto získaných jemných čiastočiek aluminosilikátov sa tieto postupnými dávkami zmiešajú s formaldehydmočovinou, alebo vodnou suspenziou ako spojiva zeminy, najmä cementom v množstve 10 hmotn. %. Týmto spôsobom sa získa absorbent s označením „Beringite“, ktorého východiskovým materiálom sú paleozolické westfálske bridlice. Účinnými minerálnymi látkami, ktoré sa v nich nachádzajú sú karbonáty: kalcit, dolomit a siderit. Pri výpale bridlíc na danú teplotu (800 °C) dochádza k zmene pôvodnej horniny, prevažná väčšina minerálov prechádza do tzv. rtg. amorfnej fázy. Výsledný absorbent sa aplikuje buď v zrnitosti 1,0 až 2,0 mm a pod 1,0 mm (tzv. vodný „Beringite“). Na remedáciu zemín a pôdu sa aplikuje tento absorbent v jemnosti zŕn pod 0,25 mm (tzv. pôdny „Beringite“). Pri odstraňovaní a/alebo imobilizácii katiónov ťažkých kovov pomocou Beringitu hlavnú úlohu majú neutralizačné (hydroxidácia) a zrážacie reakcie.
Známe je aj zdokonalenie absorbentu „Beringite“ (EP 0455 621 Al), ktoré je zamerané na zvýšenie sorpčného koeficienta bridličného materiálu obsahujúceho aluminosilikáty, čo sa dosahuje pridávaním cementu ako spojiva k bridličnému materiálu a/alebo práškového kovového hliníka, alebo vodnej suspenzie obsahujúcej hliník, prípravou stabilizačnej zmesi na hodnoty pH medzi 10 až 14 pridaním hydroxidov a hydrotermálnym spracovaním pri teplote 70 až 120 °C počas niekoľkých hodín, prípadne pridaním kremičitanu sodného vo vodnom roztoku. Priemyselná aplikácia zdokonaleného Beringitu dovoľuje jeho použitie ako filtračného lôžka na filtráciu kontaminovaných vôd s objemom 1500 až 1 800 V/Vo pri dodržaní prípustných noriem na vyčistenie znečistenej kvapalnej fázy.
Všetky uvádzané nekompozitné sorpčné materiály sú jednoúčelové, možno ich aplikovať iba vo forme aditíva, nie sú vhodné na použitie ako aktívna látka a zároveň nosný (pufrovací) zrnitý materiál na náplne lôžok filtrov na čistenie kontaminovaných kvapalných fáz a súčasne na dekontamináciu pevných fáz formou práškovej prísady.
Nevýhodou sorbentu typu „Beringite“ je, že východiskové bridličné materiály nie sú bežne dostupné a navyše ich treba na účely zvýšenia povrchu, a tým aj purfovacieho
SK 283214 Β6 účinku, tepelne spracovať pri teplote okolo 600 až 800 °C, čo je energeticky a technicky náročné. Ďalej sa musia pridávať rôzne zložky, ako napr. kovový hliník, kremičitan sodný a hydroxid vápnika a následne hydrotermálne spracovať, aby sa dosiahla vyššia účinnosť odstránenia katiónov ťažkých kovov. Nevýhodou je technická a ekonomická náročnosť procesu prípravy sorbentu.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky známych riešení je možné v značnej miere odstrániť riešením podľa vynálezu. Jeho podstata spočíva vo vytvorení kompozitného sorbentu na odstránenie a imobilizáciu ťažkých kovov a fosfátov v kontaminovanej kvapalnej alebo pevnej fáze ako kompozitného zrnitého materiálu vytvoreného zo zmesi nosnej zložky typu prírodných bridlíc a/alebo odpadu po úprave uhlia, účinnej imobilizačnej zložky typu tepelne modifikovaných dolomitov s vysokým obsahom MgO . CaCO3 a tmeliaceho spojiva vo vzájomnom pomere (1,3 až 4,3): (1,0 až 1,3): (1,0 až 1,5). Takto vytvorená zmes je ďalej fyzikálno-mechanickým spôsobom upravená na vopred definovanú veľkosť frakcie zŕn podľa použitia na čistenie pevnej alebo kvapalnej kontaminovanej fáze.
Spôsob výroby kompozitného sorbentu podľa vynálezu spočíva v tom, že sa pripravuje postupným zmiešavaním nosnej zložky typu prírodných bridlíc a/alebo odpad po úprave uhlia a účinnej imobilizačnej zložky typu tepelne modifikovaného dolomitu s vysokým obsahom MgO . CaCO3 Tieto základné zložky sa najprv samostatne alebo spolu podrvia a/alebo pomelú na veľkosť zrna max. 0,2 mm. Potom sa k takto vytvorenej dvojzložkovej zmesi primiešava tmeliace spojivo tak, aby vzájomný pomer nosnej zložky , imobilizačnej zložky a tmeliaceho spojiva v suchej zmesi bol v pomere (1,3 až 4,3) : (1,0 až 1,3) : (1,0 až 1,5). Následne sa pridáva rozrábacia voda, v pomere zmes : voda (S/L) rovný 1: (0,38 až 0,60) a pripraví sa hmota tmelovej konzistencie (tzv. cementová malta). Takto pripravená hmota tmelovej konzistencie (tzv. cementová malta) sa po zatuhnutí nechá vytvrdnúť počas 3 až 10 dní a následne sa drví, pričom získaná drvina sa triedi na vopred definované frakcie zŕn podľa použitia sorbentu na čistenie kontaminovanej pevnej alebo kvapalnej fáze.
Ako surovina na prípravu nosnej zložky sa môže použiť jedna z prírodných surovín zo skupiny: chloritickosericitická bridlica, lunzská bridlica, mariatálska bridlica a/ alebo balastný odpadový materiál z háld vznikajúcich pri úprave uhlia, prípadne ich vzájomná kombinácia.
Rovnako možno ako surovinu na prípravu nosnej zložky použiť prírodné materiály, ako sú tufy, pieskovec, ílovce, kaolíny a/alebo diatomity, alebo ich kombináciu.
Ako účinnú imobilizačnú zložku je možné výhodne použiť pri príprave sorbentu podľa vynálezu tepelne modifikovaný dolomit, ktorý sa získal výpalom prírodného dolomitu do stupňa 1. pri teplote 720 až 750 °C v statických podmienkach.
V ďalšej modifikácii vyhotovenia sorbentu podľa vynálezu možno ako účinnú imobilizačnú zložku použiť tepelne modifikovaný dolomit, ktorý sa získava výpalom prírodného dolomitu pri teplote 750 až 780 °C v dynamických podmienkach.
Pri výrobe sorbentu podľa vynálezu sa ako tmeliace spojivo používa portlandský cement, prednostne biely cement (BC).
Výsledná forma sorbentu podľa vynálezu sa dosiahne podrvením cementovej malty a táto drvina sa nakoniec roztriedi na min. tri frakcie vopred určenej zrnitosti, a to (1,0 - 3,0) mm: (0,0 - 1,0) mm a pod 0,3 mm. Z týchto frakcií sa pripraví kompozitný sorbent podľa vopred stanoveného pomeru určených frakcii zŕn, podľa jeho použitia na čistenie kontaminovanej kvapalnej alebo tuhej fázy.
V prípade použitia sorbentu podľa vynálezu na odstránenie a imobilizáciu ťažkých kovov a fosfátov v kontaminovanej kvapalnej fáze sa tento použije ako filtračné lôžko, cez ktoré preteká kontaminovaná kvapalná fáza. Tiež je možné pridávať kompozitný sorbent určenej zrnitosti do sedimentačných nádrží s obsahom kontaminovanej kvapalnej fáze pred jej filtráciou.
V prípade použitia zmesného sorbentu podľa vynálezu na imobilizáciu ťažkých kovov a fosfátov v kontaminovanej pevnej fáze sa tento používa v práškovej forme, ktorá sa zmieša s kontaminovanou pevnou fázou a následne sa dopovaná pevná fáza deponuje na stálych skládkach bez nebezpečenstva vyplavovania ťažkých kovov.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Na prípravu zmesí, ktoré tvoria základ kompozitného sorbentu podľa vynálezu boli na základe skúšok vybraté tri základne druhy východiskových surovín:
> suroviny, ktoré sa dodávajú do zmesi a následne do výsledného produktu ako „účinná zložka“:
> suroviny, ktoré vytvárajú v sorbente „nosnú zložku“ (tzv. kostru) a > suroviny tmeliace, ktoré sa používajú ako „spojivo“ uvedených dvoch základných zložiek.
Spôsob podľa vynálezu predstavuje sám osebe netermický spôsob prípravy kompozitného sorbentu. Tento spôsob predpokladá pridanie takého tmeliaceho spojiva, ktoré po zatuhnutí a vytvrdnutí poskytne sorbentu dostatočnú pevnosť za sucha aj vo vode a podstatne nezníži, ale naopak synergicky podporí funkciu účinných zložiek.
Ako hlavné suroviny pre nosnú časť boli pri výrobe použité prírodné materiály typu bridlíc a odpadových materiálov po úprave uhlia v príkladoch vyhotovenia chloritsericitické bridlice z lokality Ráztoka, Mariánka a Hnilčík, a materiál pochádzajúci z haldy odpadov po úprave handlovského uhlia, ktorý je síce odlišný, ale obsahuje tufiticko-ílové a organické materiály. Tento odpadový materiál je možné použiť ako alternatívu náhrady bridlíc pri tvorbe základne (tzv. kostry) sorbentov spôsobom podľa vynálezu.
Ako účinnú zložku sme pri výrobe použili dolomit z ložiska Hubina, ktorý poskytol najlepšie výsledky. Polovypálený dolomit (PVD) sa získava výpalom prírodného dolomitu do 1. stupňa pri teplote 750 °C ± 30 °C. Vyrobený PVD frakcie zŕn 2 - 11 mm má vysokú chemickú čistotu a obsahuje okolo 70 % kalcitu (CaCO3), 28 % periklasu (MgO), 1 % zvyškového dolomitu a pod 1 % silikátových nečistôt (SiO2. A12O3, Fe2O3 a ďalších pochádzajúcich zo sľudy, kremeňa, živca a pod). Obsahy kalcitu a zvyškového dolomitu boli určené manometrickou analýzou pomletého produktu. PVD so zrnitosťou 2 až 11 mm, sa následne drvil, mlel a triedil (drvič - 3 stupne, vibračný mlyn, vibračný triedič) na zrno pod 0,2 mm a takto upravený sa pridával do zmesi na výrobu kompozitného sorbentu.
Ako najvýhodnejšie suroviny pre nosnú zložku sa na základe minerálneho a chemického zloženia javia najmäkšie, tzv. lunzské bridlice (LB) pre ich ľahké mechanické spracovanie (mletie), relatívne nízky obsah ťažkých kovov a priaznivý obsah organických látok. Objemová hmotnosť vlhkej horniny je okolo 2.545 kg. m'3 a suchej horniny cca 2.050 kg. m'3.
Ako posledná zložka na prípravu kompozitného sorbentu spôsobom podľa vynálezu sa použil biely cement (BC) ako tmeliace spojivo dvoch predchádzajúcich zložiek
SK 283214 Β6 zmesi. Toto spojivo tiež čiastočne pôsobí ako účinná látka (nakoľko obsahuje kalcium silikáty, kalcium alumináty, prípadne malé množstvo voľného CaO). V podstate je možné použiť akýkoľvek cement zn. nad 350. Biely cement je výhodne použiť preto, že je ekologicky čistejší, neobsahuje chróm, prípadne ďalšie ťažké kovy v takom množstve ako obyčajný portlandský cement. Pri skúškach bol použitý biely cement (BC) od spoločnosti Hirocem, a.s., Rohožník.
Mineralogické a chemické zloženie týchto východiskových surovín je uvedené v nasledujúcich tabuľkách tab. 1, 2 a 3, pričom podkladom pre ich zostavenie bola rtg. difrakčná analýza a chemická analýza.
i. 1: Chemická a mineralogická špecifikácia účinnej zložky tepelne modifikovaného dolomitu:
Chemická zložka Obsah (v hmotn. %)
CaO 36,34 tt 44,81
MgO 24,43 tt 28,71
SiO2 0,08 tt 0,64
AI2O3 0,05 w 0,44
Fe2O3 0,03 tt 0,30
TiO2 0,01 tt 0,03
CaO voľný 0,56 tt 0,88
Str. žíh. 31,55 tt 37,44
Minerálna zložka Obsah (v hmotn. %)
Kalcit (CaCO3) 63,7 0 73,6
Dolomit (CaMgCO3) 1,0 tt 8,0
Periklas (MgO voľ.) 16,7 tt 27,7
CaO voľný 0,56 tt 1,00
Silikát. nečistoty 0,20 tt 1,50
Tab. 2: Chemická a mineralogická definícia použitých bridlíc a/alebo odpadového materiálu po úprave uhlia
Chemická zložka Obsah (v hmotn. %)
S1O2 55,31 tt 63,97
A12O3 15,66 19,52
Fe2O3 7,43 tt 10,77
TiO2 0,60 tt- 0,92
CaO 0,37 tt 3,49
MgO 1,46 tt 2,90
MnO 0,078 tt 0,251
Na2O 0,12 tt 1,24
K2O 1,79 tt 5,13
S celkom (SO3) 0,05 tt 1,98
C celkom 0,44 tt 4,23
C organ. 0,08 tt 3,52
Str. žíh. 3,72 tt 12,87
(H2O-) 0,45 tt 3,96
Minerálna zložka Obsah (v hmotn. %)
sericit 7 tt 52
chlorit / smektit 9 44
kremeň 6 tt 42
plagioklasy 1 tt 12
kalcit 0 tt 3
dolomit 0 tt 5
cristobalit 0 tt 5
kaolinit 0 tt 4
organ, látky 0 tt 4
pyrit 0 tt 1
oxidy Fe 0 tt 1
rtg. amorfná (tufitická) fáza 0 tt 23
Tab. 3: Chemická a mineralogická špecifikácia bieleho cementu:
Chemická zložka Obsah (v hmotn. %)
SiO2 16 tt 26
A12O3 4 tt 8
Fe2O3 0,5 tt 5
CaO 58 tt 67
MgO 1 tt 5
Minerálna zložka Obsah (v hmotn. %)
C3S (allit) 35 tt 73
C2S (belit) 2 <=> 36
C3A 7 tt 15
c4af 0,5 tt 14
CaO voľný 0,0 tt 1
CaSO4 0,2 tt 5
Príklady spôsobu výroby a zloženia kompozitného sorbentu podľa vynálezu sú ilustrované na vzorkách sorbentu typu B, ktoré boli pripravené z dvoch modifikácii zmesi podľa zloženia použitých východiskových surovín, a to zmes 1 a zmes 2. Ich zloženie bolo nasledovné: Zmes 1: LB (50 %) + BC (30 %) + PVD (20 %) Zmes 2: HA (50 %) + BC (30) + PVD (20 %) kde: LB je lunzská bridlica,
HA je materiál z odpadu po úprave hnedého uhlia, BCje biely cement,
PVD je polovypálený dolomit a čísla v zátvorke zodpovedajú percentám hmotnosti (hmotn. %) podielu danej použitej zložky (východiskovej suroviny).
Príklad 1
V nasledujúcom príklade spôsobu výroby sorbentu podľa vynálezu boli jednotlivé zložky - východiskové su roviny samostatne spracované drvením na 3 stupňovom drviči, mletím vo vibračnom mlyne a triedením na vibračnom triediči, čím sa získalo zrno pod 0,2 mm. Takto mechanicky upravené základné zložky (LB, resp. HA) sa navzájom zmiešali a vytvorila sa dvojzložková suchá zmes, ku ktorej sa pridal ako tmeliace spojivo - biely cement (BC). Pridaním rozrábacej vody v pomere zmes : voda (S/L) 1,25 až 2,0 sa pripravila hmota tmelovej konzistencie, tzv. cementová malta. Potom nastalo formovanie cementovej malty do brikiet, tvaroviek, resp. zbaľkov (t. j. nepravidelných guľovitých útvarov), alebo aj veľkých peliet. Takto vytvorené brikety sa nechali po zatuhnutí ešte počas 7 dní vytvrdzovať, pričom boli občas pokropené vodnou sprchou. Po vytvrdnutí a vysušení nastalo 2 až 3 stupňové drvenie výslednej vytvrdnutej tvarovanej hmoty na drvinu. Takto získaná drvina sa triedila na 3 frakcie podľa veľkosti zŕn: (1,0 až 2,5) mm; (0,30 až 1,0) mm a (pod 0,30) mm. Pri rovnakom type použitého granulátora a triediča poskytli vzorky BH až B13, resp. B21 až B23, z oboch zmesi (zmes 1 a zmes 2) približne rovnaké zastúpenie zrnitosti jednotlivých frakcií, ktoré sú uvedené v tab. 4. Ich chemické a mineralogické zloženie je v tab. 5:
Tab. 4: Podiely jednotlivých frakcii vo vzorkách sorbentu
SORBENT (vzorky) Zmitostné frakcie (mm) Zastúpenie frakcie (v hmotn. %)
Zmes 1 Zmes 2
B nl LO-2,5 39,62-41,08 42,30-47,12
B n2 0,30-1,0 19,38-19,88 23,50 - 24,90
b„3 -0,30 39,04 - 27,98 34,20 - 27,98
Pozn.: použité sito s veľkosťou otvorov 0,30 mm, môže byť podľa konštrukcie filtračnej náplne na čistenie kontaminovanej kvapalnej fázy v prietokovom (dynamickom) režime zamenené za sito s otvormi napr. 0,25 mm; 0,315 mm, prípadne 0,35 mm. Index n = 1, 2 - označuje vzorku sorbentu podľa použitej zmesi na jeho prípravu (zmes 1, resp. zmes 2).
Tab. 5: Minerálne zloženie vzoriek kompozitného sorbentu
Minerálna zložka (fáza) Minerálne zloženie (obsah v hmotn. %)
Zmes 1 Zmes 2
Bn 1 B12 Bn b21 1 b22 i B23
Fylosilikáty 34 31 29 29 29 29
CaiSiOs, Ca.SiO^ CaAl?O4 30 30 30 30 30 30
Kremeň (SiO2) 13 14 15 5 5 5
Kalcit (CaCO3) 13 14 15 17 17 17
MgO 5 6 6 6 6 6
Plagioklasy 4 4 4 3 3 3
Dolomit (CaMgCO3) <1 <1 <1 <1 <1 <1
Vulkanický tuf - - - 9 9 9
Voľné oxidy (Fe2O3) + + + + + +
Voľný CaO + + + + + +
Organická Fáza 4- + + <1 <1 <1
Vysvetlivky k tab. 5:
Fylosilikáty - zmes 1: chlorit + sericit + illit; Zmes 2: montmorillonit, sericit, illit, kalcit;
+ - znamená stopový až 0,X % obsah minerálu;
Vulkanicky tuf - amorfná vulkanická fáza (vulkanické sklo, popol a pod.);
Organická fáza - zmes 1: jemne rozptýlený organicky uhlík s org. látky; zmes 2: jemne rozptýlené uhlie a preuhoľné organické látky;
Požadované vlastnosti vzoriek sorbentov podľa vynálezu sú detailnejšie uvedené na nasledujúcich príkladoch (príklad 2 až 4) spôsobu jeho prípravy a použitia, ako prostriedku na imobilizáciu a odstránenie prvkov ťažkých kovov v statických a dynamických podmienkach na modelových roztokoch medi (Cu2+), zinku (Zn2+), olova (Pb2+), kadmia (Cd2+), ortuti (Hg2+), železa (Fe3+), mangánu (Mn2+) a fosfátov (PO 4 3-).
Ako z tab. 6 vyplýva, vzorky kompozitného sorbentu s prídavkom prírodného zeolitu do zmesi 1 sa skúšali aj na schopnosť zachytávania amóniových iónov (NH4 +).
Tab. 6: Stupeň očistenia modelových kontaminovaných roztokov pomocou vybraných vzoriek sorbentu a referenčnej vzorky Beringite v stacionárnom režime
Kontaminujúci ión Koncentr. Roztoku (mg.l -» Stupeň očistenia (účinnosť v hmotn. %)
Zmes 1 Zmes 2 Vzorka Beringite
Bn B12 B13 b2I B22 b23 Vodný 1-2 mm Vodný - 1 mm Pôdny -0,3 mm
Cu2+ 10,52 99,90 99,88 99,90 99,80 99,90 61,69 93,40 98,0
18,09 99,79 99,88 99,78 99,83 46,75
48,42 98,69 99,73 96,21 99,91 36,56
Zn 2+ 10,98 99,70 99,60 99,90 99,50 98,80 99,90 25,07 55,70 71,80
22,30 99,70 99,64 99,24 99,73 22,95
59,17 66,64 99,85 57,46 88,05 11,18
Pb2+ 10,02 98,63 95,56 99,26 99,27 98,99 99,25 96,28 91,08 99,18
Cd 2+ 6,46 98,96 99,47 99,38 90,97 96,70 99,19 35,35 64,83 81,73
Hg2+ 3,00 46,33 56,00 70,67 36,67 43,33 70,00 30,33 42,67 45,67
Fe3+ 9,46 97,67 99,05 99,15 99,36 98,41 97,15 98,73 98,52 99,47
Mn 2+ 14,34 99,51 99,93 99,65 51,53 99,58 95,75 16,81 24,75 30,96
PO4 3 9,70 99,59 99,69 99,07 99,90 98,35 99,90 -
nh4 + 10,96 19,07 31,11 37,50
Poznámka:
Pre skúšky sorpcie NH4 + iónov bol pripravený modifikovaný sorbent podľa vynálezu, nahradením 20 % podielu bridlice (LB) prírodným zeolitom.
SK 283214 Β6
Príklad 2
Bol pripravený kompozitný sorbent podľa vynálezu so zrnitosťou 1,0 až 3,0 mm s nasledujúcim zložením v hmotn. %: lunzské bridlice (LB) 50%, biely cement (BC) 30 %, termicky modifikovaný dolomit (PVD) 20 %, ďalej rozrábacia voda pri vodnom súčiniteli 1,25. Pripravená tzv. cementová malta po zatuhnutí a vytvrdnutí počas 7 dní bola podrvená a roztriedená na 3 frakcie zŕn. Kompozitný sorbent triedy zrnitosti 1,0 až 3,0 mm sa použil ako materiál lôžka kolónky s objemom náplne filtra 15 ml. Modelový roztok s koncentráciou 9 mg. ľ1 Cu2 prechádzal lôžkom filtra priemernou rýchlosťou 2,76 m.hod.'1 zospodu nahor. Po prechode roztoku v množstve V/Vo = 267 bol priemerný stupeň očistenia roztoku od Cu iónov 97% pri koncentrácii Cu2+ v očistenom roztoku 0,29 mg.l Λ Priemerné objemové zaťaženie filtra bolo 18 V/V0.hod. čo zodpovedá hodnote 2,76 m’.irŕ.hod.'.
Príklad 3
Kompozitný sorbent bol pripravený ako v príklade 2, len namiesto lunzskej bridlice bol použitý ako nosná zložka sorbentu vysušený odpad (HA) po úprave uhlia z haldy Handlová v množstve 50 %, ďalej ako tmeliace spojivo biely cement (BC) 30 % a ako účinná zložka polovypálený dolomit (PVD) 20 %. Na prípravu cementovej malty bola použitá rozrábacia voda pri vodnom súčiniteli 2,0. Po zatuhnutí a vytvrdzovaní zmesi počas 10 dní bol drvením vytvrdnutej hmoty a triedením drviny pripravený kompozitný sorbent so zrnitosťou 1,0 - 3,0 mm. Sorbent bol použitý ako náplň lôžka kolónky pri objeme lôžka 15 ml. Modelový východiskový roztok Cu2+ prechádzajúci lôžkom zospodu nahor mal koncentráciu Cu2+ 8,7 mg.ľ1 a po prechode objemu V/Vo= 267 cez filter bola výsledná koncentrácia roztoku 0,106 mg. ľ1 Cu2+. Stupeň očistenia roztoku bol 98,8 % pri priemernom objemovom zaťažení filtra 12 V/Vo-hod.’1, čo zodpovedá hodnote 1,84 m3.m ^.hod.'1.
Príklad 4
Pri kontaktovaní so sorbentom podľa vynálezu v stacionárnych podmienkach roztoku obsahujúceho 9,7 mg.ľ1 P04 3_ (fosfátových iónov), pri pomere sorbent: roztok rovnajúci sa 1 g : 1000 ml, za stáleho miešania fáz počas 60 min. a následnom oddelení fáz filtráciou, bol stupeň očistenia roztoku od fosfátov 98,3 až 99,9 % a obsah P04 3‘ v roztoku po očistení pod 0,01 až 0,16 mg.ľ1 .
Príklad 5
Pri kontaktovaní modelových roztokov medi so sorbentom podľa vynálezu v stacionárnych podmienkach, obsahujúcich od 10,52 až 91,68 mg.ľ1 Cu 2+ (iónov dvojmoc nej medi), pri pomere sorbent: roztok (S/L) = 1 g : 1000 ml, za stáleho miešania fáz počas 60 min. a následnom oddelení fáz filtráciou, bol stupeň očistenia (účinnosť) roztokov od iónov Cu21 v závislosti od vstupnej koncentrácie 99,02 % pri nižšej až 82,3 % pri vyššej východiskovej koncentrácii. Obsah Cu 2+ iónov v roztokoch po očistení bol od 0,103 až po 16,227 mg.ľ1 podľa obsahu Cu 2+ vo východiskovom roztoku. Pri rovnakých podmienkach pokusov s referenčným sorbentom typu „Beringite“ dosahovali sa stupne očistenia roztokov medzi 61,69 a 22,02 %.
Príklad 6
Pri pokusoch s modelovými roztokmi Zn 2+ iónov (zinočnatých iónov) a východiskových koncentráciách od 10,90 až 105,40 mg.ľ1 sa pri použití sorbentu podľa vynálezu (v rovnakých stacionárnych podmienkach ako v predchádzajúcom príklade) dosahovali stupne očistenia roztoku 99,42 % až po 60,92 % v nepriamej závislosti od východiskovej koncentrácie roztoku.
Príklad 7
Na porovnanie vplyvu spôsobu výroby na sorpčnú schopnosť sorbentu a jeho porovnanie s referenčnou vzorkou absorbentu typu „Beringite“ bola vykonaná zrovnávacia skúška.
Kompozitný sorbent v zložení východiskovej zmesi podľa vynálezu bol pripravený v dvoch modifikáciách, ako typ A v tvare paletiek a typ B v zrnitom stave.
Vzorky sorbentu typu A, v tvare peletiek s veľkosťou cca 0,2 - 5 mm, boli vytvorené zo zmesi 50 % bridlice (LB a/alebo HA), 30 % biely cement a 20 % polovypálený dolomit (PVD). Zo zmesi po pridaní rozrábacej vody sa pripravili peletky pomocou jemnej vodnej sprchy. Peletky sa po zatuhnutí nechali vytvrdzovať počas 5 dní.
Vzorky sorbentu typu B v zrnitom stave podľa vynálezu sa získali z východiskových surovín: 50 % bridlica (LB a/alebo HA), 30 % biely cement a 20 % polovypálený dolomit (PVD). Drvením týchto surovín, vytvorením suchej zmesi, ku ktorej sa pridala rozrábacia voda a následne sa vytvorila cementová malta, ktorá po zatuhnutí a vytvrdnutí sa podrvila a roztriedila podľa zvolených frakcii zŕn. Po drvení a triedení drviny sa pripravil kompozitný sorbent s typickou zrnitosťou: 1,0 - 2,5 mm.
Výsledky dosiahnuté v stacionárnych pokusoch na 0čistenie modelových roztokov Cu a Zn jednotlivými vzorkami sorbentov sú uvedené v tab. 7. V tabuľke sú uvedené aj dosiahnuté hodnoty očistenia pomocou referenčnej vzorky sorbentu typu „Beringite“ so zrnitosťou 1 až 2 mm. (tzv. „vodný Beringite“). Tento sorbent je pripravovaný termickou cestou z aluminosilikátov.
Tab. 7: Stupeň očistenia modelového roztoku Cu 2+, resp. Zn2+ pomocou sorbentov typu A a typu B, resp. typu Beringite v stacionárnych podmienkach - porovnanie (pomer sorbent: roztok (S/L) = lg /1 000 ml, doba kontaktu sorbentu s roztokom 60 min., oddelenie fáz filtráciou)
SORBENT TYPU: Východisková koncentrácia Cu2 (v mg.ľ1) Východisková koncentrácia Zn (v mg.l )
10,52 19,40 47,04 91,68 10,90 20,35 50,64 105,40
Stupeň očistenia (účinnosť v %) Stupeň očistenia (účinnosť v%)
A 93,62 47,27 39,05 25,75 45,15 38,87 19,59 15,19
B 99,02 98,71 98,43 82,30 99,42 98,17 96,60 60,92
Beringite 61,69 46,75 36,56 22,02 25,07 22,95 11,18 10,01
Dosahovaná účinnosť odstránenia katiónov ťažkých kovov pri použití na čistenie/ filtráciu znečistenej kvapalnej fáze bola pri aplikácii sorbentu typu B podľa vynálezu od 99 % do 60 %. Bola vyššia proti vzorke sorbentu typu A, kde pri vyšších koncentráciách iónov Zn bola nižšia, od % do 15 %, ale podstatne vyššia ako pri zrovnateľnom absorbente typu „Beringite“.
Na porovnanie, s referenčným absorbentom typu Beringite sa dosahovali len veľmi nízke stupne očistenia kon taminovaných roztokov katiónmi Zn, od 25 % do 10 % pri rovnakých podmienkach pokusov.
Priemerná účinnosť filtra s použitím kompozitného sorbentu podľa vynálezu bola 97 % pri vyššej rýchlosti a 99 % pri nižšej rýchlosti v dynamických podmienkach.
Príklad 8
Na testovanie účinnosti sorbentu podľa príkladu 1 na čistenie reálneho kontaminovaného vodného roztoku bol tento kompozitný sorbent použitý ako náplň filtra v prietokovom systéme. Použitý odpadový roztok z prevádzky galvanizovne bol navyše umelo upravený - nadopovaný soľami Cu a Pb. Jeho východiskové zloženie bolo nasledovné:
Tab. 8: Koncentrácia ťažkých kovov v odpadovom roztoku
Druh iónu Koncentrácia roztoku (mg.1-1)
Zn2+ 9,11
Cu2+ 7,20
Pb2+ 10,14
Tab. 9: Výsledky očistenia kontaminovaného odpadového roztoku z galvanizovne v dynamických (prietokových) podmienkach
Prietok roztoku Vzorka sorbentu zo zmesi 1 Vzorka sorbentu zo zmesi 2
filtračnou ko- (frakcie B,, + B12) (frakcie B21 + B22)
lónou Stupeň očistenia (účinnosť v hmotn. %) Stupeň očistenia (účinnosť / hmotn. %)
(V/V0) Zn Cu Pb Zn Cu Pb
100 99,4 99,6 98,2 99,3 99,8 99,1
300 99,4 99,7 99,1 99,1 99,7 99,0
500 98,3 99,1 98,2 98,4 99,1 99,0
600 98,1 98,6 97,1 98,0 98,2 98,1
700 97,6 98,1 96,1 97,1 97,9 97,5
770 97,4 98,1 95,9 96,8 96,5 96,3
Priemyselná využiteľnosť
Kompozitný sorbent pripravený podľa vynálezu je možné využiť na odstránenie ťažkých kovov, resp. ich imobilizáciu tak v kvapalnej fáze, ako aj pevnej fáze. Typické aplikácie sorbentu podľa vynálezu ilustrujú nasledujúce príklady, ktoré ale neobmedzujú možnosti použitia sorbentu podľa vynálezu. Typické sú nasledujúce použitia sorbentu ako:
1. materiál na lôžka filtrov v zrnitosti 1,0 až 3,0 mm, prípadne aj 0,3 až 1,0 mm na čistenie a dočisťovanie kontaminovaných odpadových vôd od katiónov ťažkých kovov a fosfátov v dynamických podmienkach;
2. prídavok do vody na čistenie a dočisťovanie odpadových vôd od ťažkých kovov a fosfátov, v práškovej forme so zrnitosťou pod 0,3 mm, kde následne dochádza k jeho usadzovaniu, prípadne flokulácii a usadeniu v sedimentačných nádržiach pred konečným dočistením kontaminovanej vodnej fáze filtráciou cez mechanický (napr. pieskový) filter;
3. prísada, predovšetkým v práškovom stave, zrnitosti pod 0,3 mm, do zemín, sedimentov a odpadov (kalov) na imobilizáciu katiónov ťažkých kovov a fosfátov a zamedzenie ich prechodu vyplavovaním do vodného prostredia.

Claims (10)

1. Sorbent na odstránenie a imobilizáciu ťažkých kovov a fosfátov v kontaminovanej kvapalnej alebo pevnej fáze, vyznačujúci sa tým, že je vytvorený ako kompozitný zrnitý materiál, ktorý pozostáva z nosnej zložky (A) typu prírodných bridlíc a/alebo z odpadu po
Skúšky prebiehali na aparatúre v sklených prietokových kolónach s výškou 400 mm a priemerom 30 mm, boli použité filtračné tkaniny (typu LN 61). Ako pomocné zariadenia sa použili sedimentačné nádržky z platu s objemom 3 litre. Kontaminovaný roztok sa prečerpával rotačným čerpadlom a privádzal sa na vrch kolóny a postupoval smerom nadol k filtračnej tkanine. Objemové zaťaženie filtra bolo 15 V/ Vo .hod.-1. Počas pokusu sa v 30 min. intervaloch vykonávala regenerácia filtračnej kolóny protiprúdom. Takýmto spôsobom sa podarilo dosiahnuť filtráciu bez výmeny filtračnej náplne (sorbentu) až 770 V / Vo, pri periodickom premývaní - regenerácii kolóny je možné stanoviť mechanickú životnosť filtra so zrnitým sorbentom ako náplňou rádové 1 500 V / Vo Počas merania sa sledovalo pH roztokov, ktoré sa pohybovalo v rozmedzí 12,8 až 8,7.
Výsledky očistenia takéhoto odpadového roztoku v dynamickom systéme - prietokom cez filtračnú kolónu s filtračným lôžkom zo sorbentu podľa vynálezu sú uvedené v tab. 9.
úprave uhlia, a ďalej účinnej zložky (B) typu tepelne modifikovaných dolomitov s vysokým obsahom MgO . CaCO3, a tmelového spojiva (C) cementového typu, kde vzájomný pomer jednotlivých zložiek (A:B:C) je (1,3 až 4,3): (1,0 až 1,3): (1,0 až 1,5), a s vopred definovanou veľkosťou frakcií zŕn podľa určenia na čistenie kontaminovanej pevnej alebo kvapalnej fázy.
2. Spôsob výroby sorbentu podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa pripravuje postupným pridávaním a zmiešavaním nosnej zložky (A) typu prírodných bridlíc a/alebo z odpadu po úprave uhlia a účinnej imobilizačnej zložky (B) typu tepelne modifikovaného dolomitu s vysokým obsahom MgO . CaCO3, ktoré sa najprv samostatne alebo spolu podrvia, a/alebo pomelú na veľkosť zrna max. 0,2 mm, potom sa k takto vytvorenej zmesi primiešava tmeliace spojivo (C) tak, aby vzájomný pomer nosnej zložky, imobilizačnej zložky a tmeliaceho spojiva (A : B : C) bol v rozsahu (1,3 až 4,3): (1,0 až 1,3): (1,0 až 1,5) a po pridaní rozrábacej vody, v pomere zmes : voda rovnému 1: (0,38 až 0,60), sa následne pripraví hmota tmelovej konzistencie, ktorá sa po zatuhnutí nechá vytvrdzovať počas 3 až 10 dní a následne po vytvrdnutí sa drví, pričom drvina sa nakoniec triedi na vopred definované frakcie zŕn podľa použitia sorbentu na čistenie pevnej alebo kvapalnej kontaminovanej fázy.
3. Spôsob výroby sorbentu podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že pri príprave zmesi sa ako surovina na prípravu nosnej zložky použije jedna z prírodných surovín zo skupiny: chloriticko-sericitická bridlica, lunzská bridlica, mariatálska bridlica a/ alebo balastný odpadový materiál z háld vznikajúcich pri úprave uhlia, alebo ich vzájomná kombinácia.
4. Spôsob výroby sorbentu podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že pri príprave zmesi sa ako surovina na prípravu nosnej zložky (A) použije jedna z prírodných surovín, ako sú tufy, pieskovec, ílovce, kaolíny a/alebo diatomity, alebo ich kombinácia.
5. Spôsob výroby sorbentu podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že pri príprave zmesi sa ako účinná imobilizačná zložka (B) použije tepelne modifikovaný dolomit, ktorý sa získa výpalom prírodného dolomitu do stupňa 1. pri teplote 720 ± 30 °C v statických alebo dynamických podmienkach.
6. Spôsob výroby podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že pri príprave zmesi sa ako tmelové spojivo (C) použije portlandský cement, prednostne biely cement.
7. Spôsob výroby podľa predchádzajúcich nárokov vyznačujúci sa tým, že podrvená vytvrdnutá hmota sa triedi na min. tri frakcie určenej zrnitosti, a to (1,0 až 3,0), (0,0 až 1,0) a (pod 0,3) mm .
8. Použitie sorbentu podľa nároku 1 ako zrnitého materiálu s veľkosť frakcii zŕn (1,0 až 3,0) mm a/ alebo (0,3 až 1,0) mm na lôžka filtrov v dynamických systémoch na odstránenie a imobilizáciu ťažkých kovov v kontaminovanej kvapalnej fáze.
9. Použitie sorbentu podľa nároku 1 ako prídavku na imobilizáciu ťažkých kovov a fosfátov do kontaminovanej kvapalnej fáze vo forme prášku so zrnitosťou pod 0,3 mm, pričom prášok sa následne nechá sedimentovať, prípadne flokulovať a usadzovať v usadzovacích nádržiach pred konečným dočistením vodnej fáze filtráciou cez mechanický filter.
10. Použitie sorbentu podľa nároku 1 na imobilizáciu ťažkých kovov a fosfátov v kontaminovanej pevnej fáze vo forme prášku, predovšetkým so zrnitosťou pod 0,3 mm, pričom prášok sa zmieša s kontaminovanou pevnou fázou pred jej deponáciou.
SK1000-98A 1998-07-22 1998-07-22 Sorbent, spôsob jeho výroby a použitia na imobilizáciu ťažkých kovov v kontaminovanej vodnej a pevnej fáze SK283214B6 (sk)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK1000-98A SK283214B6 (sk) 1998-07-22 1998-07-22 Sorbent, spôsob jeho výroby a použitia na imobilizáciu ťažkých kovov v kontaminovanej vodnej a pevnej fáze
PL99345593A PL195988B1 (pl) 1998-07-22 1999-07-21 Sorbent, sposób wytwarzania sorbentu oraz sposób usuwania i unieruchamiania metali ciężkich i fosforanów
DE69910793T DE69910793T2 (de) 1998-07-22 1999-07-21 Sorptionsmittel, methode zu seiner herstellung und seine verwendung für die immobilisierung von schwermetallen und phosphaten
HU0103009A HU226926B1 (en) 1998-07-22 1999-07-21 Sorbent, method for producing the same and use of the same for immobilisation of heavy metals and phosphates
EP99931743A EP1098851B1 (en) 1998-07-22 1999-07-21 Sorbent, method for producing the same and use of the same for immobilisation of heavy metals and phosphates
AT99931743T ATE248128T1 (de) 1998-07-22 1999-07-21 Sorptionsmittel, methode zu seiner herstellung und seine verwendung für die immobilisierung von schwermetallen und phosphaten
DK99931743T DK1098851T3 (da) 1998-07-22 1999-07-21 Sorptionsmiddel, fremgangsmåde til dets fremstilling , samt dets anvendelse til immobilisering af tungmetaller og fosfater
PCT/SK1999/000011 WO2000005178A1 (en) 1998-07-22 1999-07-21 Sorbent, method for producing the same and use of the same for immobilisation of heavy metals and phosphates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK1000-98A SK283214B6 (sk) 1998-07-22 1998-07-22 Sorbent, spôsob jeho výroby a použitia na imobilizáciu ťažkých kovov v kontaminovanej vodnej a pevnej fáze

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK100098A3 SK100098A3 (en) 2001-03-12
SK283214B6 true SK283214B6 (sk) 2003-03-04

Family

ID=20434166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1000-98A SK283214B6 (sk) 1998-07-22 1998-07-22 Sorbent, spôsob jeho výroby a použitia na imobilizáciu ťažkých kovov v kontaminovanej vodnej a pevnej fáze

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1098851B1 (sk)
AT (1) ATE248128T1 (sk)
DE (1) DE69910793T2 (sk)
DK (1) DK1098851T3 (sk)
HU (1) HU226926B1 (sk)
PL (1) PL195988B1 (sk)
SK (1) SK283214B6 (sk)
WO (1) WO2000005178A1 (sk)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4913303B2 (ja) 2000-01-27 2012-04-11 テセコ プロプライアタリー リミティド 反応性酸化マグネシウムセメント
ES2167260B1 (es) * 2000-07-31 2003-10-01 Cisterra S L Mezcla ecologica de sustancias para obtener un producto para regeneracion, depuracion y desalacion gradual de aguas marinas y salobres por filtrado.
GB0022049D0 (en) * 2000-09-08 2000-10-25 Univ Belfast Improvements relating to water treatment
AU2006303830B2 (en) * 2005-10-21 2010-12-09 Calix Limited A material compound and a method of fabricating the same
WO2007045050A1 (en) * 2005-10-21 2007-04-26 Calix Pty Ltd A material compound and a method of fabricating the same
AU2007233570B2 (en) 2006-03-31 2010-11-18 Calix Limited System and method for the calcination of minerals
EP2221285A1 (en) 2009-02-24 2010-08-25 Ecotech Polka Sp. z.o.o. Composition and method for stabilising environmentally-harmful substances; use of non-ferrous metal salts and oxides to stabilise environmentally-harmful substances with caustic magnesium oxide
GB201113313D0 (en) * 2011-08-02 2011-09-14 Univ Belfast Controlled release fertiliser
CN103286123B (zh) * 2013-05-21 2014-07-30 江苏上田环境修复有限公司 一种用于治理重金属污染土壤的工艺
JP6380206B2 (ja) * 2015-03-31 2018-08-29 住友大阪セメント株式会社 高比表面積を有するドロマイト系材料の品質管理方法
JP6447313B2 (ja) * 2015-03-31 2019-01-09 住友大阪セメント株式会社 ドロマイト系重金属等吸着材の製造方法及びその品質管理方法
CN105110445B (zh) * 2015-09-11 2017-09-22 合肥工业大学 一种处理重金属废水的方法
CN109847704B (zh) * 2019-01-18 2021-12-07 昆明理工大学 一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法及应用
CN110003913B (zh) * 2019-05-06 2021-05-25 湖南大学 一种基于氧化镁-蒙脱石复合材料混合生物炭的重金属土壤修复剂及修复方法
RU2711635C1 (ru) * 2019-05-22 2020-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Способ получения сорбента на основе доломита
DE102019120629A1 (de) * 2019-07-31 2021-02-04 Lhoist Recherche Et Développement S.A. Filtermaterial zur Wasseraufbereitung
CN113045119B (zh) * 2021-03-17 2022-11-25 上海海顾新材料科技有限公司 一种具有生物亲和性的淤泥基生态护岸基质材料及其制备方法
CN114451252B (zh) * 2022-02-11 2023-02-07 三峡大学 农作物秸秆协同砂石骨料脱水污泥土壤化的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB647910A (en) * 1947-01-18 1950-12-28 John Jay Naugle Improvements in methods of producing purifying media for liquids
SU1308552A1 (ru) * 1985-03-26 1987-05-07 Предприятие П/Я А-7531 Способ получени сорбента дл очистки сточных вод от силикатов
DE3624300A1 (de) * 1986-07-18 1988-01-28 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur herstellung calciumhydrathaltiger sorbenten fuer die so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-absorption aus abgasen
JPH0677732B2 (ja) * 1986-07-29 1994-10-05 新鉱工業株式会社 水処理用吸着剤およびその製造方法
EP0455621A1 (fr) * 1990-05-03 1991-11-06 Rijksuniversiteit Gent Fakulteit Landbouwwetenschappen Leerstoel Voor Bodemfysika Procédé pour favoriser la sorption d'un matériau schisteux contenant des alumino-silicates
FR2740361B1 (fr) * 1995-10-31 1997-12-26 Rhone Poulenc Chimie Agent d'elimination des metaux lourds comprenant un compose soufre

Also Published As

Publication number Publication date
DE69910793T2 (de) 2004-06-17
PL345593A1 (en) 2001-12-17
HUP0103009A2 (hu) 2001-11-28
SK100098A3 (en) 2001-03-12
HU226926B1 (en) 2010-03-01
EP1098851B1 (en) 2003-08-27
DE69910793D1 (de) 2003-10-02
DK1098851T3 (da) 2003-12-15
ATE248128T1 (de) 2003-09-15
PL195988B1 (pl) 2007-11-30
HUP0103009A3 (en) 2005-10-28
WO2000005178A1 (en) 2000-02-03
EP1098851A1 (en) 2001-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Koshy et al. Fly ash zeolites for water treatment applications
SK283214B6 (sk) Sorbent, spôsob jeho výroby a použitia na imobilizáciu ťažkých kovov v kontaminovanej vodnej a pevnej fáze
Hamdi et al. Removal of phosphate ions from aqueous solution using Tunisian clays minerals and synthetic zeolite
Apak et al. Heavy metal cation retention by unconventional sorbents (red muds and fly ashes)
Vohla et al. Filter materials for phosphorus removal from wastewater in treatment wetlands—A review
Çoruh The removal of zinc ions by natural and conditioned clinoptilolites
Sahoo et al. Evaluation of the use of an alkali modified fly ash as a potential adsorbent for the removal of metals from acid mine drainage
Rožić et al. Ammoniacal nitrogen removal from water by treatment with clays and zeolites
US7790653B2 (en) Method and composition to reduce the amounts of arsenic in water
SK14642000A3 (sk) Prostriedok na úpravu vody, spôsob jeho prípravy a spôsob úpravy vody
JP2008539053A (ja) 廃棄物安定化の方法およびそれから得られた製品
KR100716330B1 (ko) 오염토의 정화 방법
Keppert et al. Application of heavy metals sorbent as reactive component in cementitious composites
JP2005028281A (ja) 複合吸着剤及びそれを用いた排水の処理方法
Bedelean et al. Investigations on some zeolitic volcanic tuffs from Cluj County (Romania), used for zinc ions removal from aqueous solution
Mikyskova et al. Equilibrium, kinetic and thermodynamic study of Pb2+ removal from aqueous solution by waste brick dust
Lin et al. Characterization of Cu2+ adsorption for eco-hydroxyapatite derived from limestone sludge via hydrothermal synthesis
KR102438279B1 (ko) 천연광물 루미라이트 생태 복원제 및 제조방법
Wijeyawardana et al. Evaluating the performance of cement-modified biochar adsorbent for Cu, Pb and Zn removal from urban stormwater
CZ296157B6 (cs) Zpusob výroby sorbentu, sorbent a jeho pouzití naimobilizaci tezkých kovu v kontaminované vodní nebo pevné fázi
RU2682599C1 (ru) Способ получения сорбента на минеральной основе
Tarasevich Application of natural adsorbents and adsorption-active materials based thereon in the processes of water purification
Vinayakamoorththy et al. Batch Sorption Experiments on Recycling Building Waste to Treat Total Iron in Landfill-Leachate
Lee et al. Hybrid materials precursor to natural clay in the attenuation of bisphenol A from aqueous solutions
Gorre et al. A Study on the Ammonium Adsorption by using Natural Heulandite and Salt Activated Heulandite

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Assignment and transfer of rights

Owner name: IPRES S.R.O., BRATISLAVA, SK

Free format text: FORMER OWNER: IPRES INZINIERING, S. R. O., BRATISLAVA, SK

Effective date: 20111003

MM4A Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees

Effective date: 20130722