RU2219994C1 - Способ изготовления фильтрующего материала и фильтрующий материал - Google Patents
Способ изготовления фильтрующего материала и фильтрующий материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2219994C1 RU2219994C1 RU2002111380A RU2002111380A RU2219994C1 RU 2219994 C1 RU2219994 C1 RU 2219994C1 RU 2002111380 A RU2002111380 A RU 2002111380A RU 2002111380 A RU2002111380 A RU 2002111380A RU 2219994 C1 RU2219994 C1 RU 2219994C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium
- filter material
- iron
- magnesium
- oxides
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 21
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title abstract description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 15
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 15
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 claims description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 6
- 235000011160 magnesium carbonates Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 5
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 2
- IMBKASBLAKCLEM-UHFFFAOYSA-L ferrous ammonium sulfate (anhydrous) Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O IMBKASBLAKCLEM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 10
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical class [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 4
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 abstract 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical class [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 235000012204 lemonade/lime carbonate Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 6
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 150000002697 manganese compounds Chemical class 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002349 well water Substances 0.000 description 1
- 235000020681 well water Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии изготовления фильтрующего материала на основе осадочных горных пород. Способ изготовления фильтрующего материала включает обжиг измельченного сырья, обработку полученного полупродукта водным раствором солей железа(II) и меди(II), разделение жидкой и твердой фаз, сушку твердой фазы, при этом в качестве сырья используют по меньшей мере один из минералов, входящих в группу, содержащую осадочные горные породы типа доломитизированных известняков, доломитовых мраморов и минералы: доломит, магнезит, кальцит, их искусственные или природные смеси, содержащие карбонаты кальция и магния в количестве не менее 95 мас.%. Материал, выполненный согласно изобретению, содержит смесь карбонатов СаСО3 и MgCO3, покрытых пористой пленкой, состоящей из оксидов магния, кальция и железа. Суммарное содержание СаСО3 и MgCO3 не менее 95 мас.%, суммарное содержание оксидов MgO и СаО не менее 2 мас.%, а содержание оксида железа FeO 2-3 мас.%. Твердость материала 3,5-4,0 по шкале Мооса, плотность 2,8-2,9 г/см3, насыпная плотность 1,20-1,25 г/см3. Изобретение обеспечивает высокую эффективность материала при очистке воды от железа, марганца, фтора, сероводорода. 2 с. и 6 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к технологии изготовления фильтрующего материала, а точнее фильтрующего материала на основе осадочных горных пород типа доломитизированных известняков, доломитовых мраморов и минералов: доломита, магнезита, кальцита, их искусственных или природных смесей, содержащих карбонаты кальция и магния. Материал, изготовленный согласно изобретению, может быть использован для очистки питьевой воды из водопровода и пресноводных источников.
В современных условиях в связи с катастрофическим загрязнением окружающей среды особенно актуальным является поиск материалов, обеспечивающих качественную очистку воды без создания новых экологически опасных производств.
В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения концентрация железа в воде не должна превышать 0,3 мг/л, марганца 0,1 мг/мл, фтора 0,1 мг/мл, сероводорода 0,05 мг/л. Аналогичные требования заложены в отечественных нормативных документах: ГОСТ 2874-82, Санитарных правилах и нормах 2.1.4.559-96 и др.
Известны природные материалы, используемые для очистки воды и отвечающие указанным выше условиям.
Так, глауконитовый зеленый песок, являющийся природным песком, покрытым соединениями марганца, используют как катализатор в процессе удаления железа, марганца и сероводорода. Песок регенерируют, используя КМnO4 (1).
Материал МТМ представляет собой двуокись марганца и используется для извлечения железа, марганца и сероводорода из воды. Природную марганцевую руду восстанавливают так же, как и глауконитовый зеленый песок (2).
Материал БИРМ представляет пластичный фильтрующий материал на основе SiО2, поверхность которого покрыта частицами магнезии (MgO). БИРМ используют как катализатор окисления нежелательных примесей (3).
Материалы, известные из (1),(2),(3), не могут нейтрализовать ионы Н+. Из-за этого последние накапливаются в воде, а процесс перехода железа в гидроокись, что является необходимым условием последующего фильтрования, тормозится.
Из отечественных фильтрующих материалов, основанных на природных минералах, известны, в частности, описанные в (4), (5), (6).
Так материал, получаемый путем введения в глинистую суспензию порошкообразного доломита с последующей грануляцией и обжигом при 800-880oС, известен из (4).
Материал на основе цеолитсодержащего туфа известен из (5). Способ получения известного материала включает измельчение цеолитсодержащего туфа, обработку его при комнатной температуре раствором, содержащим ионы двухвалентного марганца и далее щелочным раствором, содержащим перекись водорода, и сушку при 20-100oС.
Известен способ получения фильтрующего материала для очистки воды от различных примесей (6), включающий обработку исходного сырья, в том числе содержащего карбонаты и оксиды, водным раствором нитрата или хлорида железа с последующей термообработкой при температуре ниже 200oC. В результате получают гранулы исходного материала, покрытого пленкой, содержащей оксид железа.
В (7) описан материал (МЖФ) на основе доломита, добываемого в Ленинградской области. Способ изготовления известного материала включает следующие стадии:
- измельчение и классификация доломита фракции до 10 мм до фракции 0,3-1,5 мм;
- обжиг полученного полупродукта в атмосфере воздуха при 500-900oС в течение 1-3 ч;
- охлаждение на воздухе;
- обработка раствором, содержащим ионы Мn+2. концентрации 0,01-0,2 моль/л;
- разделение твердой и жидкой фаз;
- сушка твердой фазы при 100-200oС.
- измельчение и классификация доломита фракции до 10 мм до фракции 0,3-1,5 мм;
- обжиг полученного полупродукта в атмосфере воздуха при 500-900oС в течение 1-3 ч;
- охлаждение на воздухе;
- обработка раствором, содержащим ионы Мn+2. концентрации 0,01-0,2 моль/л;
- разделение твердой и жидкой фаз;
- сушка твердой фазы при 100-200oС.
Подобная механохимическая активация доломита приводит к тому, что вся поверхность сквозных пор гранул материала покрывается диоксидом марганца, который образуется в процессе сушки при повышенной температуре (100-200oС). Данное решение по числу существенных признаков наиболее близко к заявляемому и выбрано авторами в качестве прототипа.
Основным недостатком прототипа является сверхнормативный выход ионов марганца в фильтрат при росте объемной нагрузки. В качестве доказательства этого факта можно привести следующие результаты испытаний фильтрующей среды МЖФ в скором фильтре на Зеленогорской водопроводной станции:
при суточном расходе 2000 м3/ч за период с 13.11.2001 по 07.01.2002 концентрация марганца в очищенной воде выросла с 0,04 мг/л до сверхнормативной концентрации 0,85 мг/л. Причем превышение предельной величины, равной 0,1 мг/л, наступило уже 07.12.2001. Одновременно происходило и нарастание концентрации железа с 0,1 мг/л, отмеченного 06.12.2001, до 0,3 мг/л к 07.01.2002.
при суточном расходе 2000 м3/ч за период с 13.11.2001 по 07.01.2002 концентрация марганца в очищенной воде выросла с 0,04 мг/л до сверхнормативной концентрации 0,85 мг/л. Причем превышение предельной величины, равной 0,1 мг/л, наступило уже 07.12.2001. Одновременно происходило и нарастание концентрации железа с 0,1 мг/л, отмеченного 06.12.2001, до 0,3 мг/л к 07.01.2002.
К прочим недостаткам можно отнести высокую энергоемкость известного процесса и как следствие высокую стоимость фильтрующего материала.
Задачей изобретения является разработка доступного и эффективного фильтрующего материала, обеспечивающего высокую степень очистки воды от железа, марганца, фтора и сероводорода, и способа его изготовления при снижении энергоемкости процесса и удешевление материала.
Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления фильтрующего материала на основе минерала, включающего по меньшей мере один карбонат и оксид кальция и/или магния, включающем механохимическую активацию сырья путем последовательного проведения следующих действий:
обжиг измельченного сырья,
обработка полученного полупродукта активатором,
разделение жидкой и твердой фаз,
сушка твердой фазы
в качестве сырья используют по меньшей мере один из минералов, входящих в группу, содержащую осадочные горные породы типа доломитизированных известняков, доломитовых мраморов и минералы: доломит, магнезит, кальцит, их искусственные или природные смеси, содержащие карбонаты кальция и магния в количестве не менее 95 мас.%, а в качестве активатора используют водные растворы железного купороса FeSO4 или соли Мора FeSO4•NH4(SO4) и медного купороса СuSO4 концентрации [Fe+2]=3-12 г/л и [Сu+2]=0,3-1,5 г/л.
обжиг измельченного сырья,
обработка полученного полупродукта активатором,
разделение жидкой и твердой фаз,
сушка твердой фазы
в качестве сырья используют по меньшей мере один из минералов, входящих в группу, содержащую осадочные горные породы типа доломитизированных известняков, доломитовых мраморов и минералы: доломит, магнезит, кальцит, их искусственные или природные смеси, содержащие карбонаты кальция и магния в количестве не менее 95 мас.%, а в качестве активатора используют водные растворы железного купороса FeSO4 или соли Мора FeSO4•NH4(SO4) и медного купороса СuSO4 концентрации [Fe+2]=3-12 г/л и [Сu+2]=0,3-1,5 г/л.
Материал, выполненный согласно изобретению, включает смесь карбонатов СаСО3 и MgCO3, покрытых пористой пленкой, состоящей из оксидов магния, кальция и железа. Суммарное содержание СаСО3 и MgCO3 не менее 95 мас.%, суммарное содержание оксидов MgO и СаО не менее 2 мас.%, а содержание оксида железа FeO 2-3 мас.%. Твердость материала 3,5-4,0 по шкале Мооса, плотность 2,8-2,9 г/см3, насыпная плотность 1,20-1,25 г/см3.
Отмеченные характеристики материала получены с использованием физико-химических методов анализа - эмиссионного спектрального анализа, химического анализа и др.
Предпочтительно использовать в качестве сырья доломит, магнезит, кальцит, их искусственные или природные смеси, содержащие карбонаты кальция и магния в количестве не менее 95 мас.% при соотношении карбоната кальция и карбоната магния 1:1, фракции, определяемой в диапазоне 0,5-5,0 мм.
Для получения нужной фракции сырье подвергают измельчению на дробилке. Возможно использование готового сырья необходимой фракции, поэтому дробление и классификация не являются обязательными действиями при реализации заявляемого способа.
Полученную шихту подвергают обжигу в атмосфере воздуха при 650-800oС в течение 1,0-6,0 ч. После охлаждения полученный продукт подвергают обработке в реакторе растворами солей Fe+2 и Сu+2 в течение 1-6 ч, затем раствор отделяют, а полученную твердую фазу сушат при температуре не менее 100oС.
Для приготовления водных растворов солей Fe+2 и Сu+2 используют железный купорос FeSО4 или соль Мора FeSO4•NH4 (SO4) и медный купорос CuSO4. Концентрация водных растворов составляет [Fe+2]=3-12 г/л и [Сu+2]=0,3-1,5 г/л.
Для большего снижения энергоемкости процесса перед обжигом измельченное сырье подвергают дополнительной обработке, например, путем введения соли NaCl (содержание 1 мас.%) или другими подходящими способами, известными из уровня техники и направленными на активацию поверхности гранул, для снижения энергоемкости последующего процесса разложения на ней карбонатов при нагреве. Указанная обработка позволяет проводить последующий обжиг в интервале температур 450-600oС.
Сущность изобретения состоит в том, что в процессе обжига и воздействия катализатора образуется макропористый фильтрующий материал сложного состава с химически активными центрами, которые являются катализаторами окисления Fe+2 и Mn+2. Наличие в твердой фазе оксидов кальция и магния приводит к повышению рН среды, осаждению железа и марганца в виде гидроокисей, сорбции микроколичеств фтора и очистке от сероводорода с образованием сульфида железа. Присутствие в структуре сорбента микроколичеств меди помимо ускорения процесса также препятствует возникновению в фильтрующей среде колоний микроорганизмов.
Полученный фильтрующий материал регенерируется обратной промывкой и используется повторно.
Примеры реализации способа.
Пример 1. Очистка сложной по нормированным примесям артезианской воды.
Фракцию доломита 1,0-2,5 мм подвергали обжигу при 800oС в течение 4 ч, охлаждали, загружали в реактор и обрабатывали водным раствором железного купороса FeSО4 концентрации 4,0 г/л по Fe+2 и медного купороса CuSO4 концентрации по Сu+2 0,5 г/л в течение 4 ч. Твердую фазу отделяли от раствора и сушили при 100-150oС.
Фильтрующий материал представляет собой смесь гранул неправильной формы, гранулометрический состав смеси: фракция 1-4 мм не менее 95 мас.%, цвет коричневый, бурый с отдельными включениями серого цвета, твердость 3,5-4,0 по шкале Мооса. Плотность 2,8 г/см3, насыпная плотность 1,25 г/см3. Суммарное содержание СаСО3 и MgCO3 не менее 95 мас.%, суммарное содержание оксидов MgO и СаО 3 мас.%, а содержание оксида железа FeO 2 мас.%.
Далее материал, полученный в соответствии с условиями примера 1, загружали в сорбционную колонну (⌀ 250 мм, Н 1100 мм) с высотой слоя 0,9 м. Расход воды составлял 0,2-0,3 м3/ч. Длительность цикла очистки 1,0 год. Режим работы периодический с остановками на регенерацию обратной промывкой. Объемная нагрузка 5•103 м3.
Исходная вода характеризовалась следующими показателями: рН 6,5; мутность 2,5 мг/л; цветность 37 град; Fеобщ 1,5 мг/л; Fe+2=0,6 мг/л; Мn+2=1,1 мг/л; H2S=0,08 мг/л.
Очищенная вода характеризуется следующими показателями: рН 7,1; мутность 0,2 мг/л; цветность 5,5 град; Fe+3 < 0,1 мг/л; Мn+2 < 0,01 мг/л; H2S < 0,01 мг/л.
Пример 2.
Материал получали в условиях примера 1, за исключением того, что перед обжигом в шихту добавили 1 мас.% соли NaCl, а обжиг проводили при 500oС. В качестве активатора использовали водные растворы соли Мора FeSO4•NH4(SO4) концентрации 4,0 г/л по Fe+2 и медного купороса CuSO4 концентрации по Сu+2= 0,5 г/л.
Фильтрующий материал представляет собой смесь гранул неправильной формы, гранулометрический состав смеси: фракция 1-4 мм не менее 95 мас.%, цвет коричневый, бурый с отдельными включениями серого цвета, твердость 3,5-4,0 по шкале Мооса. Плотность 2,9 г/см3, насыпная плотность 1,2 г/см3. Суммарное содержание СаСО3 и MgCO3 не менее 95 мас.%, суммарное содержание оксидов MgO и СаО 2 мас.%, а содержание оксида железа FeO 3 мас.%.
Материал, полученный в условиях примера 2, был испытан в процессе очистки водопроводной воды в сорбционной колонне ⌀ 250 мм, Н 1100 мм, с высотой слоя 0,9 м. Расход 0,5 м 3/ч.
Исходная вода характеризовалась следующими показателями: рН 6,5; мутность 0,4 мг/л; цветность 30 град; Fеобщ 0,58 мг/л; Fe+2 0,3 мг/л.
Очищенная вода характеризуется следующими показателями: рН 7,0; мутность 0,2 мг/л; цветность 15,0 град; Fe+3 < 0,1 мг/л.
Из приведенных данных следует, что гранулированная, химически активная фильтрующая среда, полученная согласно изобретению, обеспечивает необходимую очистку воды от железа, марганца, фтора, сероводорода, также очистку по показателям цветность и мутность.
Анализы воды выполнялись в соответствии со следующей нормативной документацией:
ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.
ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.
ГОСТ 3351-74 Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности.
ГОСТ 4011-72 Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа.
ГОСТ 4386-89 Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации фторидов.
ГОСТ 4974-72 Вода питьевая. Методы определения содержания марганца.
Результаты испытаний нового фильтрующего материала позволяют сделать следующие выводы:
1. Материал обладает способностью катализировать окисление железа и связывать ионы водорода.
1. Материал обладает способностью катализировать окисление железа и связывать ионы водорода.
2. Обладая каталитической активностью и подщелачивающим действием, способствует значительно более быстрому окислению железа и образованию Fe(ОН)3.
3. По сравнению с материалом БИРМ обладает более высокой скоростью окисления Fe+2.
4. Может работать при низких значениях рН (ниже 6,8).
5. Очищает воду независимо от формы, в которой находится железо (Fe+2/Fe+3).
6. Удаляет железо в сверхвысоких концентрациях (более 10 мг/л).
7. Не накапливает сероводорода.
8. Удаляет марганец.
Новый фильтрующий материал удаляет железо, как из скважинной, так и из водопроводной воды. Одновременно с железом удаляются взвешенные частицы и природные органические вещества, придающие воде цветность. Активную роль в процессе осветления воды играет гидроокись железа в виде намывного слоя на поверхности загрузки. Имея губчатую структуру, гидроокись железа сама является высокоэффективным сорбентом, способствует каталитическому окислению железа и в то же время, за счет развитой поверхности, поглощает мельчайшие частицы глины, песка и даже гуминовые кислоты.
Источники, использованные при составлении описания.
1. James A. Hunt.A Reference guide for dealers. Water Conditioning & Purification, May 2001, p.34.
2. James A.Hunt. A Reference guide for dealers. Water Conditioning & Purification, May 2001, p.34.
3. James A.Hunt. A Reference guide for dealers. Water Conditioning & Purification, May 2001, p.32.
4. Патент РФ 2077380, B 01 J 2/02, 1997.
5. А.С. СССР 14915680, B 01 J 2/06.
6. US 5369072, B01Y20/12, 17.12.1992.
7. Патент РФ 2162737, B01J 20/02, 20/06, 20/30, В01Д 39/02, 2000 - прототип.
Claims (8)
1. Способ изготовления фильтрующего материала, включающий активацию сырья на основе минерала, включающего по меньшей мере один карбонат и оксид кальция и/или магния, путем последовательного проведения следующих действий: обжиг измельченного сырья, обработка полученного полупродукта активатором, разделение жидкой и твердой фаз, сушка твердой фазы, отличающийся тем, что в качестве сырья используют по меньшей мере один из минералов, входящих в группу, содержащую осадочные горные породы типа доломитизированных известняков и доломитовых мраморов и минералы доломит, магнезит, кальцит, их искусственные или природные смеси, содержащие карбонаты кальция и магния в количестве не менее 95 мас.%, а в качестве активатора используют водные растворы солей железного купороса FeSO4, или соли Мора FeSO4·NН4(SO4) концентрации 3-12 г/л и медного купороса СuSO4 концентрации 0,3-1,5 г/л.
2. Способ изготовления фильтрующего материала по п.1, отличающийся тем, что в качестве сырья используют минералы с соотношением карбоната кальция и карбонату магния 1:1.
3. Способ изготовления фильтрующего материала по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют сырье фракции 0,5-5,0 мм.
4. Способ изготовления фильтрующего материала по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перед обжигом сырье подвергают дополнительной обработке, направленной на активацию поверхности частиц сырья.
5. Способ изготовления фильтрующего материала по п.4, отличающийся тем, что обработку сырья производят введением поваренной соли NaCl в количестве 1-5 мас.% при нормальных условиях.
6. Способ изготовления фильтрующего материала по п.5, отличающийся тем, что обжиг производят при 450-600°С в течение 1-6 ч.
7. Фильтрующий материал, изготовленный по любому из пп.1-6, включающий гранулы по меньшей мере одного карбоната и оксида кальция и/или магния, отличающийся тем, что он содержит смесь карбонатов кальция и магния, покрытых пористой пленкой, состоящей из оксидов магния, кальция и железа, при этом суммарное содержание карбонатов кальция и магния не менее 95 мас.%, суммарное содержание оксидов магния и кальция не менее 2 мас.%, а содержание оксида железа 2-3 мас.%.
8. Фильтрующий материал по п.7, отличающийся тем, что его твердость составляет 3,5-4,0 по шкале Мооса, плотность 2,8–2,9 г/см3, насыпная плотность 1,2–1,25 г/см3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002111380A RU2219994C1 (ru) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Способ изготовления фильтрующего материала и фильтрующий материал |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002111380A RU2219994C1 (ru) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Способ изготовления фильтрующего материала и фильтрующий материал |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002111380A RU2002111380A (ru) | 2003-11-10 |
| RU2219994C1 true RU2219994C1 (ru) | 2003-12-27 |
Family
ID=32066396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002111380A RU2219994C1 (ru) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Способ изготовления фильтрующего материала и фильтрующий материал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2219994C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2380137C1 (ru) * | 2008-10-27 | 2010-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) | Фильтрующий материал для очистки сточных вод |
| RU2482067C2 (ru) * | 2007-03-21 | 2013-05-20 | Омиа Девелопмент Аг | Способ очистки воды |
| RU2528253C1 (ru) * | 2013-02-13 | 2014-09-10 | Ольга Алексеевна Полозова | Способ получения гранулированной фильтрующей загрузки производственно-технологических фильтров для очистки скважинной воды |
| RU2838996C1 (ru) * | 2024-04-19 | 2025-04-24 | Дмитрий Сергеевич Новоженов | Фильтрующий материал и способ его производства |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2041167C1 (ru) * | 1992-04-21 | 1995-08-09 | Научно-технический центр "Машэкология" | Способ сорбционной очистки питьевой воды |
| RU2056358C1 (ru) * | 1993-02-04 | 1996-03-20 | Александр Иванович Калинин | Устройство для очистки и кондиционирования воды |
| RU2077493C1 (ru) * | 1992-10-27 | 1997-04-20 | Институт медико-биологических проблем Минздрава РФ | Способ очистки питьевой воды |
| RU2081846C1 (ru) * | 1994-04-01 | 1997-06-20 | Институт геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского | Композиция для получения ферромагнитного ионообменника |
| RU2108297C1 (ru) * | 1996-08-27 | 1998-04-10 | Институт горного дела СО РАН | Способ очистки воды |
| RU2111173C1 (ru) * | 1997-02-14 | 1998-05-20 | Открытое акционерное общество "Ачинский нефтеперерабатывающий завод "ВНК" | Способ сорбционной очистки воды от железа |
| RU2162737C1 (ru) * | 2000-07-26 | 2001-02-10 | Дудин Дмитрий Васильевич | Способ получения гранулированного фильтрующего материала |
-
2002
- 2002-04-29 RU RU2002111380A patent/RU2219994C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2041167C1 (ru) * | 1992-04-21 | 1995-08-09 | Научно-технический центр "Машэкология" | Способ сорбционной очистки питьевой воды |
| RU2077493C1 (ru) * | 1992-10-27 | 1997-04-20 | Институт медико-биологических проблем Минздрава РФ | Способ очистки питьевой воды |
| RU2056358C1 (ru) * | 1993-02-04 | 1996-03-20 | Александр Иванович Калинин | Устройство для очистки и кондиционирования воды |
| RU2081846C1 (ru) * | 1994-04-01 | 1997-06-20 | Институт геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского | Композиция для получения ферромагнитного ионообменника |
| RU2108297C1 (ru) * | 1996-08-27 | 1998-04-10 | Институт горного дела СО РАН | Способ очистки воды |
| RU2111173C1 (ru) * | 1997-02-14 | 1998-05-20 | Открытое акционерное общество "Ачинский нефтеперерабатывающий завод "ВНК" | Способ сорбционной очистки воды от железа |
| RU2162737C1 (ru) * | 2000-07-26 | 2001-02-10 | Дудин Дмитрий Васильевич | Способ получения гранулированного фильтрующего материала |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482067C2 (ru) * | 2007-03-21 | 2013-05-20 | Омиа Девелопмент Аг | Способ очистки воды |
| RU2380137C1 (ru) * | 2008-10-27 | 2010-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) | Фильтрующий материал для очистки сточных вод |
| RU2528253C1 (ru) * | 2013-02-13 | 2014-09-10 | Ольга Алексеевна Полозова | Способ получения гранулированной фильтрующей загрузки производственно-технологических фильтров для очистки скважинной воды |
| RU2838996C1 (ru) * | 2024-04-19 | 2025-04-24 | Дмитрий Сергеевич Новоженов | Фильтрующий материал и способ его производства |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10569250B2 (en) | Magnetic adsorbent for removing arsenic and antimony by means of adsorption-superconducting magnetic separation and preparation method therefor | |
| JP5482979B2 (ja) | 吸着剤 | |
| AbuKhadra et al. | Evaluation of different forms of Egyptian diatomite for the removal of ammonium ions from Lake Qarun: A realistic study to avoid eutrophication | |
| WO2007111531A1 (fr) | Procédé de traitement d'eau | |
| RU2219994C1 (ru) | Способ изготовления фильтрующего материала и фильтрующий материал | |
| RU2111172C1 (ru) | Способ адсорбционной очистки воды | |
| CN111936229A (zh) | 来自富铁和富铝的起始材料的吸附剂 | |
| KR102510969B1 (ko) | 산화 마그네슘 및 탄산 칼슘을 기반으로 하는 성형체 및 이의 제조 방법 | |
| RU2077380C1 (ru) | Способ получения гранулированного фильтрующего материала | |
| RU2241535C1 (ru) | Способ получения сорбента для очистки воды и водных растворов от соединений железа и марганца | |
| RU2229336C1 (ru) | Сорбционно-фильтрующий материал для очистки воды и способ его получения | |
| RU2617492C1 (ru) | Каталитический сорбент для очистки водных сред | |
| RU2218984C1 (ru) | Фильтрующая среда устройства для очистки воды | |
| Barloková et al. | Modified clinoptilolite in the removal of iron and manganese from water | |
| JPS6259973B2 (ru) | ||
| JP2000033387A (ja) | 水中砒素の除去方法 | |
| RU2399412C2 (ru) | Способ получения сорбента для очистки природных и сточных вод | |
| JP3412455B2 (ja) | 砒酸イオン吸着用活性アルミナおよびこれを用いてなる水溶液中からの砒酸イオンの吸着処理方法 | |
| JP2000233188A (ja) | セレンイオン及びヒ素イオンの除去剤とその使用 | |
| RU2682599C1 (ru) | Способ получения сорбента на минеральной основе | |
| RU2184708C1 (ru) | Способ очистки воды от марганца | |
| RU2675866C1 (ru) | Способ получения композиционного сорбента | |
| GB2200350A (en) | Process for producing granulated filter material for water purification | |
| JP3709612B2 (ja) | ヒ酸イオンの除去方法 | |
| RU37087U1 (ru) | Кондиционер питьевой воды |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130430 |