RU2345834C1 - Способ получения фильтровально-сорбционного материала - Google Patents
Способ получения фильтровально-сорбционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2345834C1 RU2345834C1 RU2007128249/15A RU2007128249A RU2345834C1 RU 2345834 C1 RU2345834 C1 RU 2345834C1 RU 2007128249/15 A RU2007128249/15 A RU 2007128249/15A RU 2007128249 A RU2007128249 A RU 2007128249A RU 2345834 C1 RU2345834 C1 RU 2345834C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter
- bentonite clay
- sorption
- basalt fibers
- sorption material
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims abstract description 30
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 29
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 20
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 36
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 36
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910001579 aluminosilicate mineral Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 7
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 159000000013 aluminium salts Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 12
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011086 high cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 description 1
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000008237 rinsing water Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012453 solvate Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения фильтровально-сорбционного материала и может быть использовано в химической, металлургической или целлюлозно-бумажной промышленности, гальванических производствах для очистки сточных вод. Способ получения фильтровально-сорбционного материала включает нанесение на подложку алюмосиликатного минерала. В качестве подложки используют базальтовые волокна, а в качестве алюмосиликатного минерала бентонитовую глину с содержанием монтмориллонита не менее 80%. Базальтовые волокна обрабатывают 5-7% водным раствором щелочи, добавляют бентонитовую глину, предварительно подвергнутую содовой активации, перемешивают с добавлением связующего компонента, выбранного из солей алюминия, при соотношении бентонитовая глина и связующий компонент, равном 1:3, нагревают при температуре 50-100°С в течение 2 ч, материал охлаждают, промывают водой и подвергают термической активации при температуре 110-120°С. Изобретение повышает сорбционную емкость фильтровально-сорбционного материала, способного к регенерации, и расширяет сферу использования материала. 3 табл.
Description
Изобретение относится к способу получения фильтровально-сорбционного материала и может быть использовано в химической, металлургической или целлюлозно-бумажной промышленности, гальванических производствах для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, преимущественно ионов свинца, хрома и железа.
Известен способ получения сорбционно-фильтровального материала, включающий обработку бентонитовой глины, предварительно подвергнутой термической и кислотной активации, последовательно растворами соли двухвалентного марганца и перманганата калия (Патент РФ №2229336, МПК В01J 20/12, B01J 20/06, опубл. 2004).
Недостатком описанного способа является узкая сфера использования вследствие применения для очистки вод от ионов железа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фильтровально-сорбционного материала, включающий нанесение на подложку алюмосиликатного минерала. При этом нанесение алюмосиликатного минерала осуществляют гидродинамическим способом, в качестве подложки используют пористые, в частности, керамические патроны, а в качестве алюмосиликатного минерала применяют, например, вермикулит, глауконит, пиролюзит или диатомит (Кузнецов Ю.В. Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений / Ю.В.Кузнецов, В.Н.Щебетковский, А.Г.Трусов. - М.: Атомиздат, 1974. - С.203).
Недостатками описанного способа являются низкая эффективность очистки и непродолжительный период фильтроцикла вследствие низкой сорбционной емкости фильтровально-сорбционного материала, обусловленной небольшой удельной поверхностью и слабым сцеплением подложки и алюмосиликатного минерала за счет гидродинамического нанесения, что приводит к уносу минерала в процессе работы с поверхности подложки, вызывая необходимость периодической подпитки алюмосиликатным минералом, невозможность регенерации после отработки сорбционной емкости, что вызывает необходимость утилизации материала после каждого цикла очистки сточных вод, а также узкая сфера использования за счет применения для очистки от ионов радиоактивных металлов.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения сорбционной емкости фильтровально-сорбционного материала, возможность осуществления регенерации и расширение сферы использования.
Для достижения указанного технического результата в способе получения фильтровально-сорбционного материала, включающем нанесение на подложку алюмосиликатного минерала, в качестве подложки используют базальтовые волокна, а в качестве алюмосиликатного минерала применяют бентонитовую глину с содержанием монтмориллонита не менее 80%, при этом базальтовые волокна обрабатывают 5-7% водным раствором щелочи, добавляют бентонитовую глину, предварительно подвергнутую содовой активации, перемешивают механическим путем с добавлением связующего компонента в виде одной из солей алюминия при соотношении бентонитовая глина и связующий компонент, равном 1:3, нагревают при температуре 50-100°С в течение 2 ч, затем полученный материал охлаждают, промывают водой и подвергают термической активации при температуре 110-120°С.
Повышение сорбционной емкости фильтровально-сорбционного материала, обусловленное использованием базальтовых волокон с развитой структурой, высокой удельной поверхностью и наличием прочного сцепления бентонитовой глины с базальтовыми волокнами, возможность многократной регенерации, позволяющей создавать замкнутые водооборотные циклы для повторного использования воды в технологических процессах, и расширение сферы использования обеспечиваются тем, что в качестве подложки используют базальтовые волокна, а в качестве алюмосиликатного минерала применяют бентонитовую глину с содержанием монтмориллонита не менее 80%, при этом базальтовые волокна обрабатывают 5-7% водным раствором щелочи, добавляют бентонитовую глину, предварительно подвергнутую содовой активации, перемешивают механическим путем с добавлением связующего компонента в виде одной из солей алюминия при соотношении бентонитовая глина и связующий компонент, равном 1:3, нагревают при температуре 50-100°С в течение 2 ч, затем полученный материал охлаждают, промывают водой и подвергают термической активации при температуре 110-120°С.
Высокая скорость и полнота реакции ионного обмена на поверхности предлагаемого фильтровально-сорбционного материала достигается за счет применения бентонитовой глины с содержанием монтмориллонита не менее 80%, подвергнутой предварительной содовой активации. Большое содержание монтмориллонита обусловливает высокую ионообменную способность бентонитовой глины. Содовая активация приводит к увеличению активной поверхности монтмориллонита и ускоряет скорость реакции ионного обмена, что позволяет проводить процесс очистки при высоких скоростях, при этом уменьшается склеивание частиц минерала и сольватные оболочки извлекаемых ионов тяжелых металлов хорошо удерживаются на его поверхности, обеспечивая высокий эффект очистки даже при низких концентрациях загрязняющих веществ в сточных водах.
Предлагаемый материал обеспечивает высокую эффективность очистки в широком диапазоне концентраций ионов тяжелых металлов в сточной воде и его применение уменьшает эксплуатационные расходы. Предлагаемый материал способен очищать сточные воды до предельно допустимых концентраций, что позволяет использовать его для тонкой очистки воды.
Повышение эффективности очистки обеспечивается высокой ионообменной способностью монтмориллонита, входящего в состав бентонитовой глины, и благодаря тому что в базальтовых волокнах диаметром от 0,5-3 мкм площадь внешней поверхности приближается к площади внутренней. Такая структура базальтовых волокон позволяет в той же единице объема фильтровально-сорбционного материала получить значительно большую поверхность обмена. Матрица адсорбента, в узлах которой находятся активные центры, оказывается более доступной, а коэффициент использования рабочей поверхности ее - высоким.
Применение предлагаемого фильтровально-сорбционного материала позволяет сократить производственную площадь за счет повышения эффективности очистных установок. Материалоемкость аппаратов может быть снижена за счет применения данного фильтровально-сорбционного материала с незначительным весом.
При использовании базальтовых волокон эксплуатационные затраты на промывку, загрузку, а также транспортировку предлагаемого материала значительно уменьшаются по сравнению с использованием тяжелых загрузок вследствие низкого сопротивления (потерянного напора) и малой плотности предлагаемого фильтровально-сорбционного материала.
Процесс регенерации предлагаемого материала характеризуется простотой и низкой стоимостью. Например, в случае очистки воды от ионов свинца фильтровально-сорбционный материал регенерируют 5-8% растворами соды или хлорида натрия, что значительно удешевляет процесс очистки. Регенерацию при извлечении хромат ионов (анионный обмен) проводят 4-6% раствором едкого натра. Благодаря высокоразвитой поверхности и малому удельному сопротивлению материала происходит быстрое насыщение фильтровально-сорбционного материала ионами перечисленных выше солей, сокращается время и стоимость регенерации. Фильтровально-сорбционный материал можно регенерировать много раз, при этом происходит незначительное уменьшение сорбционной емкости, которое составляет 2-5%. Промывные воды с высоким содержанием ионов свинца и хрома могут быть использованы в качестве товарного продукта, что позволяет сократить сброс токсичных веществ в водные объекты, сохранять ценное сырье, а также создавать на предприятиях замкнутые водооборотные циклы.
Расширение сферы использования достигается за счет возможности применения предлагаемого материала для очистки вод от ионов металлов, например, Са2+, Mg2+, Mn2+ Ni2+, нефтепродуктов, поливинилового спирта, гумусовых и фульвокислот, труднорастворимых хлорорганических ядохимикатов, изотопов: 90Sr, 91Y, 95Zr, 134Cs, 144Ce, 147Pm, 235U и продуктов их деления. Все это делает его универсальным фильтровально-сорбционным материалом для очистки сточных вод во многих отраслях производства.
Обработка базальтовых волокон 5-7% водным раствором щелочи способствует увеличению адгезии бентонитовой глины на поверхность базальтовых волокон. При выщелачивании удельная поверхность базальтовых волокон значительно увеличивается за счет образования пор, возникающих при частичном растворении оксидов металлов, входящих в состав базальтовых волокон. Применение 5-7% водного раствора щелочи является оптимальным. При концентрации водного раствора щелочи менее 5% происходит неполное и длительное растворение оксидов кальция, магния и железа, входящих в состав базальтовых волокон. При концентрации водного раствора щелочи более 7% - растворение происходит быстрее, но это приводит к уменьшению прочности базальтовых волокон, так как происходит частичное разрушение каркасного диоксида кремния, а также к неоправданному расходу реагента для выщелачивания.
Увеличение эффективности очистки сточных вод обеспечивается за счет применения содовой активации бентонитовой глины, увеличивающей сорбционную емкость вследствие увеличения пористости и возрастания удельной поверхности бентонитовой глины.
Добавление связующего компонента в виде одной из солей алюминия способствует увеличению сил сцепления между базальтовыми волокнами и бентонитовой глиной за счет комплексных соединений, образующихся при взаимодействии связующего компонента с поверхностью базальтовых волокон и монтмориллонита. В результате тонкий слой монтмориллонита хорошо закрепляется на обработанной 5-7% водным раствором щелочи поверхности базальтового волокна, что предотвращает унос бентонитовой глины с потоком очищаемой воды.
Соотношение бентонитовая глина и связующий компонент, равное 1:3, является оптимальным, так как именно при таком дозировании связующего компонента обеспечивается максимальная поверхность контакта бентонитовой глины с поверхностью базальтовых волокон. При применении меньшего соотношения происходит неполная реакция образования комплекса с алюминием, входящим в состав монтмориллонита (октаэдрического слоя монтмориллонита), вследствие этого снижается прочность нанесенного слоя монтмориллонита на поверхность базальтовых волокон. Применение большего соотношения приводит к перерасходу реагента и слипанию частиц вследствие коагуляции соли алюминия в водном растворе щелочи.
Нагрев при температуре 50-100°С в течение 2 ч является оптимальным, так как обеспечивает полноту протекания реакции растворения связующего компонента и гидрирования монтмориллонита, необходимых для образования комплексных соединений и связей на поверхности монтмориллонита и базальтовых волокон. Нагрев при температуре ниже 50°С и меньшем времени не обеспечивает полного растворения связующего компонента и наилучшего гидрирования монтмориллонита, что приводит к снижению фильтровальных качеств получаемого материала. Нагрев при температуре выше 100°С и большем времени не способствует улучшению свойств получаемого материала, но увеличивает затраты.
Термическая активация позволяет увеличить прочность сцепления связующего компонента с базальтовыми волокнами и монтмориллонитом, а также способствует увеличению пористости бентонитовой глины.
Проведение термической активации при 110-120°С является оптимальным для формирования пор различных размеров, что позволяет провести моделирование процесса очистки сточных вод в зависимости от радиусов ионов тяжелых металлов. При температуре более 120°С происходит уменьшение размеров пор бентонитовой глины и, следовательно, уменьшение сорбционной емкости фильтровально-сорбционного материала и сокращение периода фильтроцикла.
Предлагаемое изобретение поясняется таблицами, где в таблице 1 показана зависимость эффективности очистки раствора от ионов хрома(VI) и продолжительности фильтроцикла на фильтровально-сорбционном материале от различных начальных концентраций раствора хрома(VI); в таблице 2 показано то же, при условии получения фильтровально-сорбционного материала с применением бентонитовой глины, не подвергнутой содовой активации; в таблице 3 показано то же, при условии получения фильтровально-сорбционного материала без применения содовой активации, добавления связующего компонента и проведения термической активации.
Способ получения фильтровально-сорбционного материала осуществляется следующим образом.
На подложку наносят алюмосиликатный минерал. В качестве подложки используют базальтовые волокна с диаметром, равным 0,5-3 мкм, а в качестве алюмосиликатного минерала применяют бентонитовую глину с содержанием монтмориллонита не менее 80%.
Бентонитовую глину подвергают содовой активации любым известным способом.
Базальтовые волокна обрабатывают 5-7% водным раствором щелочи, например, едкого натра или калия, помещают в колбу и добавляют бентонитовую глину, предварительно подвергнутую содовой активации. Перемешивают механическим путем с добавлением связующего компонента в виде одной из солей алюминия, например, хлорида или сульфата, при соотношении бентонитовая глина и связующий компонент, равном 1:3. Нагревают при температуре 50-100°С в течение 2 ч, затем полученный материал охлаждают, промывают водой и подвергают термической активации при температуре 110-120°С.
Пример конкретного выполнения предлагаемого способа.
Бентонитовую глину подвергают содовой активации. Исходную навеску бентонитовой глины массой 15 г помещают в круглодонную колбу емкостью 250 мл с 200 мл 5% раствора карбоната натрия. При концентрации водного раствора карбоната натрия менее 5% происходит неполное и длительное замещение ионов кальция и магния в кристаллической решетке монтмориллонита на ионы натрия. При концентрации водного раствора карбоната натрия более 5% замещение происходит полностью, но это приводит к перерасходу реагента для активации и впоследствии требует более тщательной отмывки остаточной соды. Перемешивают в течение 2 ч на мешалке типа THYS-2. После этого колбу оставляют в течение суток для завершения протекания содовой активации. Затем бентонитовую глину отделяют от грубой фракции нерастворимых глинистых веществ и промывают дистиллированной водой для удаления избытков карбоната натрия.
Исходную навеску базальтовых волокон массой 50 г помещают в плоскодонную колбу емкостью 500 мл и заливают 300 мл 5% водного раствора щелочи, например, едкого натра или калия. Перемешивают для смачивания всей поверхности базальтовых волокон и удаления воздуха, находящегося между волокнами. Добавляют бентонитовую глину, подвергнутую содовой активации, и перемешивают механическим путем с добавлением связующего компонента в виде хлорида или сульфата алюминия массой 5 г (при соотношении бентонитовая глина и связующий компонент, равном 1:3). После перемешивания колбу нагревают на плитке при температуре 80°С в течение 2 ч. Затем полученный материал охлаждают, промывают водой до отсутствия щелочной реакции. Выкладывают материал в фарфоровую чашу и подвергают термической активации в сушильном шкафу при температуре 110-120°С в течение 2 часов.
Высокая эффективность очистки воды полученным фильтровально-сорбционным материалом иллюстрируется следующим образом.
Водные растворы, содержащие 0,5, 2,5 и 5 мг/л бихромата калия, по отдельности пропускают через фильтровальную колонку диаметром 90 мм со скоростью 5 м/ч, загруженную 65 г фильтровально-сорбционного материала. В каждом случае фильтровальную колонку загружают свежим фильтровально-сорбционным материалом. В качестве связующего компонента используют сульфат алюминия. Результаты эксперимента представлены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что продолжительность фильтроцикла снижается с увеличением начальной концентрации раствора, но эффективность очистки от ионов хрома(VI) является высокой при различных начальных концентрациях раствора.
Водные растворы, содержащие 0,5, 2,5 и 5 мг/л бихромата калия, по отдельности пропускают через фильтровальную колонку диаметром 90 мм со скоростью 5 м/ч, загруженную 65 г фильтровально-сорбционного материала. В каждом случае фильтровальную колонку загружают свежим фильтровально-сорбционным материалом. В качестве связующего компонента используют сульфат алюминия. Используемая при этом бентонитовая глина не подвергается содовой активации. Результаты эксперимента представлены в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что продолжительность фильтроцикла снижается. Это связано с уменьшением сорбционной емкости материала вследствие применения бентонитовой глины, предварительно не подвергнутой содовой активации, способствующей увеличению пористости материала.
Водные растворы, содержащие 0,5, 2,5 и 5 мг/л бихромата калия, по отдельности пропускают через фильтровальную колонку диаметром 90 мм со скоростью 5 м/ч, загруженную 65 г фильтровально-сорбционного материала. В каждом случае фильтровальную колонку загружают свежим фильтровально-сорбционным материалом. Используемая при этом бентонитовая глина не подвергается содовой активации. Добавление связующего компонента не производится. Полученный материал не подвергают термической активации. Результаты эксперимента представлены в таблице 3.
Из таблицы 3 видно, что продолжительность фильтроцикла существенно снижается. Это связано с уменьшением сорбционной емкости материала вследствие получения слабопористого фильтровально-сорбционного материала. Отсутствие добавки связующего компонента приводит к частичному уносу материала с потоком очищаемой воды.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить фильтровально-сорбционный материал с высокой сорбционной емкостью, обеспечивающий эффективную очистку в широком диапазоне концентраций ионов тяжелых металлов, осуществлять регенерацию и расширение сферы использования фильтровально-сорбционного материала.
| Таблица 1 Зависимость эффективности очистки раствора от ионов хрома(VI) и продолжительности фильтроцикла на фильтровально-сорбционном материале от различных начальных концентраций раствора хрома(VI) |
|||
| Начальная концентрация бихромата калия в растворе С, мг/л | Объем очищенной воды V, л | Эффективность очистки Э, % | Продолжительность фильтроцикла τ, ч |
| 0,5 | 40 | 95-99 | 7 |
| 2,5 | 16 | 95-98 | 3 |
| 5,0 | 4 | 93-98 | 0,75 |
| Таблица 2 Зависимость эффективности очистки раствора от ионов хрома(VI) и продолжительности фильтроцикла на фильтровально-сорбционном материале от различных начальных концентраций раствора хрома(VI) без применения содовой активации |
|||
| Начальная концентрация бихромата калия в растворе С, мг/л | Объем очищенной воды V, л | Эффективность очистки Э, % | Продолжительность фильтроцикла τ, ч |
| 0,5 | 29 | 90-91 | 5 |
| 2,5 | 10 | 83-89 | 1,9 |
| 5,0 | 2 | 62-78 | 0,4 |
| Таблица 3 Зависимость эффективности очистки раствора от ионов хрома(VI) и продолжительности фильтроцикла на фильтровально-сорбционном материале от различных начальных концентрациий раствора без применения содовой и термической активации и без добавления связующего - соли алюминия |
|||
| Начальная концентрация бихромата калия в растворе С, мг/л | Объем очищенной воды V, л | Эффективность очистки Э, % | Продолжительность фильтроцикла τ, ч |
| 0,5 | 25 | 86-89 | 4,3 |
| 2,5 | 7 | 78-83 | 1,3 |
| 5,0 | 1,6 | 67-70 | 0,3 |
Claims (1)
- Способ получения фильтровально-сорбционного материала, включающий нанесение на подложку алюмосиликатного минерала, отличающийся тем, что в качестве подложки используют базальтовые волокна, а в качестве алюмосиликатного минерала применяют бентонитовую глину с содержанием монтмориллонита не менее 80%, при этом базальтовые волокна обрабатывают 5-7%-ным водным раствором щелочи, добавляют бентонитовую глину, предварительно подвергнутую содовой активации, перемешивают механическим путем с добавлением связующего компонента в виде одной из солей алюминия при соотношении бентонитовая глина и связующий компонент, равном 1:3, нагревают при температуре 50-100°С в течение 2 ч, затем полученный материал охлаждают, промывают водой и подвергают термической активации при температуре 110-120°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007128249/15A RU2345834C1 (ru) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Способ получения фильтровально-сорбционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007128249/15A RU2345834C1 (ru) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Способ получения фильтровально-сорбционного материала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2345834C1 true RU2345834C1 (ru) | 2009-02-10 |
Family
ID=40546638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007128249/15A RU2345834C1 (ru) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Способ получения фильтровально-сорбционного материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2345834C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2501602C2 (ru) * | 2012-03-11 | 2013-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" | Состав для получения комплексного гранулированного наносорбента |
| RU2548409C1 (ru) * | 2013-11-21 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ получения сорбента |
| CN119240891A (zh) * | 2024-12-04 | 2025-01-03 | 湖南现代环境科技股份有限公司 | 一种缓释除磷材料及其制备方法、应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2059034C1 (ru) * | 1990-03-06 | 1996-04-27 | Науе-Фазертехник ГмбХ унд Ко., КГ | Многослойный материал |
| RU2068295C1 (ru) * | 1993-12-02 | 1996-10-27 | Волжский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности | Способ изготовления фильтросорбирующего материала |
| RU2111115C1 (ru) * | 1996-09-19 | 1998-05-20 | Акционерное общество открытого типа "Хабаровский завод "Стекловолокно" | Способ изготовления волокнистых теплоизоляционных изделий |
| RU2229336C1 (ru) * | 2003-05-15 | 2004-05-27 | Иванов Александр Александрович | Сорбционно-фильтрующий материал для очистки воды и способ его получения |
| RU2242498C1 (ru) * | 2003-09-15 | 2004-12-20 | Институт химии нефти СО РАН | Способ регенерации обводненного масла |
-
2007
- 2007-07-23 RU RU2007128249/15A patent/RU2345834C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2059034C1 (ru) * | 1990-03-06 | 1996-04-27 | Науе-Фазертехник ГмбХ унд Ко., КГ | Многослойный материал |
| RU2068295C1 (ru) * | 1993-12-02 | 1996-10-27 | Волжский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности | Способ изготовления фильтросорбирующего материала |
| RU2111115C1 (ru) * | 1996-09-19 | 1998-05-20 | Акционерное общество открытого типа "Хабаровский завод "Стекловолокно" | Способ изготовления волокнистых теплоизоляционных изделий |
| RU2229336C1 (ru) * | 2003-05-15 | 2004-05-27 | Иванов Александр Александрович | Сорбционно-фильтрующий материал для очистки воды и способ его получения |
| RU2242498C1 (ru) * | 2003-09-15 | 2004-12-20 | Институт химии нефти СО РАН | Способ регенерации обводненного масла |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2501602C2 (ru) * | 2012-03-11 | 2013-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" | Состав для получения комплексного гранулированного наносорбента |
| RU2548409C1 (ru) * | 2013-11-21 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ получения сорбента |
| CN119240891A (zh) * | 2024-12-04 | 2025-01-03 | 湖南现代环境科技股份有限公司 | 一种缓释除磷材料及其制备方法、应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nodehi et al. | Enhanced adsorption of congo red using cationic surfactant functionalized zeolite particles | |
| Li et al. | Development of porous and reusable geopolymer adsorbents for dye wastewater treatment | |
| Khan et al. | Effective removal of methylene blue from water using phosphoric acid based geopolymers: synthesis, characterizations and adsorption studies | |
| RU2225251C2 (ru) | Продукт для обработки воды и способ | |
| Zeng et al. | Synthesis of Mg-Al LDH and its calcined form with natural materials for efficient Cr (VI) removal | |
| Ngah et al. | Adsorption of dyes and heavy metal ions by chitosan composites: A review | |
| CN101314496A (zh) | 改性膨润土负载纳米铁水处理剂及其制备方法 | |
| RU2345834C1 (ru) | Способ получения фильтровально-сорбционного материала | |
| CN104261424B (zh) | 一种含NaA沸石分子筛的多孔复合材料及其制备方法 | |
| CN104646033A (zh) | 一种磺酸功能化介孔二氧化硅微球负载金属氧化物催化剂及其制备方法与应用 | |
| Taher et al. | Removal of iron (II) using intercalated Ca/Al layered double hydroxides with [α-SiW12O40] 4 | |
| CN105148833A (zh) | 一种处理工业废水的改性复合硅藻土吸附剂及制备方法 | |
| Huang et al. | Preparation of pyridine-modified cotton fibers for anionic dye treatment | |
| CN107469769A (zh) | 一种磁性吸附材料的制备方法及其应用 | |
| Wawrzkiewicz et al. | Remazol Black B removal from aqueous solutions and wastewater using weakly basic anion exchange resins | |
| JP6080980B2 (ja) | シリカ−アルミナ組成物の調製 | |
| RU2113024C1 (ru) | Неорганический сферогранулированный композиционный сорбент на основе гидроксида циркония и способ его получения | |
| RU2229336C1 (ru) | Сорбционно-фильтрующий материал для очистки воды и способ его получения | |
| CN1593746A (zh) | 胶原纤维固载金属离子吸附材料及其制备方法和用途 | |
| CN107930702A (zh) | 一种纳米金属氢氧化物的树脂复合材料的通用制备方法 | |
| RU2638959C1 (ru) | Способ получения сорбента для очистки воды от мышьяка | |
| CN107349900B (zh) | 一种重金属吸附剂及其制备 | |
| CN111074284A (zh) | 一种安全无污染排放钢铁酸洗工艺及其应用 | |
| Rasuli et al. | Performance of surfactant-modified forms of clinoptilolite and pumice in nitrate removal from aqueous solution | |
| CZ261395A3 (en) | Process for preparing pure solutions of alkali aluminates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180724 |