RU2329948C1 - Method of oxidised coal preparation from phytogenic raw materials for treatment of sewage water from copper ions - Google Patents
Method of oxidised coal preparation from phytogenic raw materials for treatment of sewage water from copper ions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329948C1 RU2329948C1 RU2007103696/15A RU2007103696A RU2329948C1 RU 2329948 C1 RU2329948 C1 RU 2329948C1 RU 2007103696/15 A RU2007103696/15 A RU 2007103696/15A RU 2007103696 A RU2007103696 A RU 2007103696A RU 2329948 C1 RU2329948 C1 RU 2329948C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- treatment
- oxidation
- copper ions
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 10
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title abstract 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 241000218645 Cedrus Species 0.000 claims abstract description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 23
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 23
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 claims description 16
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 claims description 16
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 claims description 16
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 15
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 abstract description 55
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 12
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 235000021028 berry Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- -1 carbon ion Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000686 lactone group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical group [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940103053 sodium chloride 1000 mg Drugs 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения сорбентов, конкретно к способам получения сорбентов из отходов растительного сырья, в частности, из скорлупы кедровых орехов, которые могут быть использованы для очистки сточных вод от тяжелых металлов, в частности от меди.The invention relates to a technology for producing sorbents, specifically to methods for producing sorbents from waste plant materials, in particular, from the shell of pine nuts, which can be used to treat wastewater from heavy metals, in particular copper.
Известен способ получения активированного угля из отходов растительного сырья // Способ приготовления активированного угля из растительного сырья. Пат. РФ 2237013, авторы: Тимофеев B.C., Темкин О.Н., Гафаров И.Г. // Способ включает предварительную обработку сырья в резервуарах с водой в течение времени до 2-х месяцев, карбонизацию без доступа воздуха в потоке азота при температуре 300-350 градусов в течение 2-3 часов и активацию в присутствии водяного пара с азотом при 750-850 градусах. В качестве растительного сырья используют скорлупу кокосовых орехов, сахарный тростник, березу, сосну, косточки плодов и ягод. Такой сорбент не является селективным по отношению к ионам тяжелых металлов. Определена емкость сорбента по железу, она составляет 97-99 ммоль/л.A known method of producing activated carbon from waste plant material // A method of preparing activated carbon from plant material. Pat. RF 2237013, authors: Timofeev B.C., Temkin O.N., Gafarov I.G. // The method includes pre-processing of raw materials in water tanks for up to 2 months, carbonization without air in the nitrogen stream at a temperature of 300-350 degrees for 2-3 hours and activation in the presence of water vapor with nitrogen at 750- 850 degrees. Coconut shells, sugarcane, birch, pine, fruit and berry seeds are used as plant materials. Such a sorbent is not selective with respect to heavy metal ions. The iron sorbent capacity was determined; it is 97-99 mmol / l.
Известен также способ получения активированного угля из скорлупы кедровых орехов путем осуществления подбора режимных параметров процессов карбонизации и паровой активации, обеспечивающих получение из скорлупы кедровых орехов пористых углеродных материалов разнообразной структуры [Г.В.Плаксин, О.Н.Бакланова, В.А.Дроздов, В.К.Дуплякин и др. Углеродные сорбенты из скорлупы кедровых орехов. // Химия в интересах устойчивого развития. 2000. №8. С.715-721]. Карбонизацией кедровой скорлупы синтезированы пористые углеродные материалы с молекулярно - ситовой структурой, которые можно использовать для разделения воздуха на O2 и N2. Установлены зависимости, связывающие выход пористых углеродных материалов с условиями активации карбонизованной скорлупы кедровых орехов. Показано, что оптимальный с точки зрения выхода и текстурных характеристик углеродных продуктов состав активирующего агента составляет 25-80% водяного пара и 0-2% кислорода. Полученные в этих условиях активные угли из кедровой скорлупы имеют развитую систему микро- и мезопор. Данные сорбционной емкости по ионам тяжелых металлов отсутствуют. Способ требует больших энергозатрат, т.к. процесс карбонизации и паровой активации осуществляются при температуре 600-700 градусов.There is also known a method for producing activated carbon from pine nutshells by selecting the operating parameters of carbonization and steam activation processes, which provide porous carbon materials of various structures from pineal shells [G.V. Plaksin, O. N. Baklanova, V. A. Drozdov , V.K. Duplyakin et al. Carbon sorbents from pine nutshell. // Chemistry for sustainable development. 2000. No8. S.715-721]. By carbonization of a cedar shell, porous carbon materials with a molecular sieve structure have been synthesized, which can be used to separate air into O 2 and N 2 . Dependencies are established that link the yield of porous carbon materials with the conditions for the activation of the carbonized shell of pine nuts. It is shown that the optimal composition of the activating agent from the point of view of yield and texture characteristics of carbon products is 25-80% water vapor and 0-2% oxygen. Obtained under these conditions, activated carbons from cedar shells have a developed system of micro- and mesopores. No sorption capacity data for heavy metal ions are available. The method requires high energy consumption, because the process of carbonization and steam activation is carried out at a temperature of 600-700 degrees.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения окисленных углей, которые получают путем окисления поверхности карбонизатов различными окислителями, вследствие чего они приобретают способность сорбировать ионы тяжелых металлов. Так в работе // Тарковская И.А., Гоба В.Е. и др. Химия поверхности, сорбционные, ионо- и электронообменные свойства окисленных углей. - В кн.: Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности. М.: Наука, 1983, С 2005-220 // показано, что древесные угли (неактивированные карбонизаты древесины) могут быть окислены с целью нанесения кислородсодержащих функциональных групп на поверхность сорбента. Разработана технология получения углеродных ионообменников (ТУ 81-05-06-80). Например, ДОУ-74 имеет динамическую обменную емкость (ДОЕ) при сорбции меди из раствора хлорида натрия - 1000 мг/г. В качестве окислителей могут быть использованы азотная кислота, гипохлорит натрия, перекись водорода. Для получения окисленных углей скорлупа кедровых орехов не использовалась. Исследования проводили с использованием специально приготовленных серий сорбентов на основе фенолформальдегидной смолы, косточкового угля, древесного угля.Closest to the claimed is a method for producing oxidized coals, which are obtained by oxidizing the surface of carbonizates with various oxidizing agents, as a result of which they acquire the ability to sorb heavy metal ions. So in the work // Tarkovskaya I.A., Goba V.E. et al. Surface chemistry, sorption, ion and electron exchange properties of oxidized coals. - In the book: Carbon adsorbents and their use in industry. M .: Nauka, 1983, 2005–220 // It was shown that charcoal (non-activated wood carbonizates) can be oxidized to deposit oxygen-containing functional groups on the surface of the sorbent. The technology for producing carbon ion exchangers (TU 81-05-06-80) has been developed. For example, DOU-74 has a dynamic exchange capacity (DOE) for sorption of copper from a solution of sodium chloride - 1000 mg / g. As oxidizing agents, nitric acid, sodium hypochlorite, and hydrogen peroxide can be used. The shell of pine nuts was not used to produce oxidized coal. The studies were carried out using specially prepared series of sorbents based on phenol-formaldehyde resin, stone coal, and charcoal.
Недостатком указанного способа является то, что для получения древесных углей (карбонизатов) используют высокие температуры 600-700 градусов, карбонизацию проводят в инертной среде. Это приводит к высокой затратности способа, что ограничивает его использование для переработки больших объемов отходов растительного сырья.The disadvantage of this method is that to obtain charcoal (carbonizates) use high temperatures of 600-700 degrees, carbonization is carried out in an inert atmosphere. This leads to high cost of the method, which limits its use for processing large volumes of waste plant materials.
Задачей изобретения является разработка способа получения окисленного сорбента из скорлупы кедровых орехов для извлечения тяжелых металлов из сточных вод, в частности ионов меди, менее энергоемким методом, чем получение окисленных углей из карбонизатов.The objective of the invention is to develop a method for producing an oxidized sorbent from a pine nut shell for extracting heavy metals from wastewater, in particular copper ions, in a less energy-intensive way than producing oxidized coal from carbonizates.
Менее энергоемким и доступным способом для переработки больших объемов растительных отходов является обработка отходов растительного сырья на воздухе при более низких температурах и последующее окисление поверхности полученного обугленного материала. Окисленные угли являются полифункциональными катионообменниками с широким диапазоном изменения кислотных свойств, обладают сорбционной активностью по отношению к тяжелым металлам благодаря тому, что содержат карбоксильные, лактонные, фенольные группы на поверхности. Обугливание растительного сырья на воздухе исключает использование сложного оборудования.A less energy-intensive and affordable method for processing large volumes of plant waste is the processing of plant waste in air at lower temperatures and the subsequent oxidation of the surface of the obtained carbonized material. Oxidized coals are multifunctional cation exchangers with a wide range of changes in acidic properties, have sorption activity with respect to heavy metals due to the fact that they contain carboxyl, lactone, phenolic groups on the surface. Carbonization of plant materials in the air eliminates the use of sophisticated equipment.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения окисленного угля из растительного сырья для очистки сточных вод от ионов меди, основанном на высокотемпературной обработке растительного сырья и последующем окислении азотной кислотой или перекисью водорода, в качестве растительного сырья используют скорлупу кедровых орехов, которую прокаливают на воздухе при температуре 290-300°С до получения углеродного материала. Окисление перекисью водорода производят химически с использованием раствора или электрохимически в электролитической ванне в момент образования перекиси водорода.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing oxidized coal from plant materials for wastewater treatment from copper ions, based on high-temperature processing of plant materials and subsequent oxidation with nitric acid or hydrogen peroxide, pine nutshells are used as plant materials, which are calcined on air at a temperature of 290-300 ° C to obtain a carbon material. Hydrogen peroxide oxidation is carried out chemically using a solution or electrochemically in an electrolytic bath at the time of the formation of hydrogen peroxide.
Для получения сорбента в виде окисленных углей и выбора оптимального способа термообработки и окисления скорлупу кедровых орехов обрабатывали следующим образом: прокаливали скорлупу кедровых орехов в муфельной печи при доступе воздуха в интервале температур 290-300°С. При этой температуре происходит обугливание скорлупы. При прокаливании при температуре выше 300°С происходит уже озоление скорлупы орехов, поэтому далее в исследовании использовали сорбент, полученный при 300°С окисляли полученный углеродный материал химическими или электрохимическими способами.To obtain a sorbent in the form of oxidized coals and to select the optimal method of heat treatment and oxidation, the shells of pine nuts were processed as follows: the shells of pine nuts were calcined in a muffle furnace with air access in the temperature range 290-300 ° С. At this temperature, carbonization of the shell occurs. When annealing occurs at temperatures above 300 ° C, the shelling of the nuts already occurs, therefore, in the study, a sorbent was used; the sorbent obtained at 300 ° C was oxidized by chemical or electrochemical methods.
Вначале проводили окисление прокаленного сорбента растворами HNO3. Концентрацию азотной кислоты изменяли от 10% до концентрированной. После окисления проводили определение кислородсодержащих функциональных групп (карбоксильных, лактонных, фенольных) титрованием растворами оснований разной силы (NaHCO3, Na2CO3, NaOH). Результаты окисления прокаленного сорбента представлены в таблице 1.First, the calcined sorbent was oxidized with HNO 3 solutions. The concentration of nitric acid was varied from 10% to concentrated. After oxidation, oxygen-containing functional groups (carboxyl, lactone, phenolic) were determined by titration with solutions of bases of different strengths (NaHCO 3 , Na 2 CO 3 , NaOH). The results of the oxidation of the calcined sorbent are presented in table 1.
Результаты окисления сорбента азотной кислотойTable 1
The results of the oxidation of the sorbent with nitric acid
На исходном сорбенте, полученном при прокаливании, число КФГ составило 0,40 мг-экв/г, -COOH - 0,14 мг-экв/г. Наибольшее число КФГ было достигнуто при окислении концентрированной азотной кислотой за 8 часов (общее число групп после окисления составило 0,54 мг-экв/г, -COOH - 0,34 мг-экв/г. Окисление HNO3 при нагревании увеличивает количество КФГ. Так при нагревании до 80°С в течение 3-5 часов суммарное число групп увеличивается до 0,64 мг-экв/г.On the initial sorbent obtained by calcination, the number of CPH was 0.40 mEq / g, -COOH - 0.14 mEq / g. The highest number of CPH was achieved by oxidation with concentrated nitric acid in 8 hours (the total number of groups after oxidation was 0.54 mEq / g, -COOH 0.34 mEq / g. Oxidation of HNO 3 when heated increases the amount of CPH. So when heated to 80 ° C for 3-5 hours, the total number of groups increases to 0.64 mEq / g.
Окисление сорбента HNO3 конц при t=80°Ctable 2
Oxidation of the sorbent HNO 3 conc at t = 80 ° C
Другой способ нанесения кислородсодержащих функциональных групп на поверхность обугленного материала - окисление раствором перекиси водорода концентрации от 5% до 30%. При окислении прокаленного сорбента наибольшее число КФГ (0,68 мг-экв/г) достигается при окислении 15% Н2О2. Дальнейшее увеличение концентрации перекиси водорода практически не приводит к увеличению количества функциональных групп на поверхности.Another way of applying oxygen-containing functional groups to the surface of a carbonized material is to oxidize with a solution of hydrogen peroxide a concentration of from 5% to 30%. During the oxidation of the calcined sorbent, the highest number of CPH (0.68 mEq / g) is achieved with the oxidation of 15% H 2 O 2 . A further increase in the concentration of hydrogen peroxide practically does not lead to an increase in the number of functional groups on the surface.
Результаты окисления Н2O2 прокаленного сорбентаTable 3
The results of the oxidation of H 2 O 2 calcined sorbent
Для увеличения числа КФГ на поверхности сорбентов, полученных прокаливанием при 300°С, было проведено электрохимическое окисление перекисью водорода.To increase the number of CPH on the surface of sorbents obtained by calcination at 300 ° С, electrochemical oxidation with hydrogen peroxide was carried out.
Для окисления углеродных материалов электрохимическим способом были взяты условия получения перекиси водорода в промышленности.For the oxidation of carbon materials by the electrochemical method, the conditions for producing hydrogen peroxide in industry were taken.
Электролит H2SO4, 5 м; V электролита 95 мл; m сорбента 2,0 г; ia=14 мА/см2.Electrolyte H 2 SO 4 , 5 m; V electrolyte 95 ml; m sorbent 2.0 g; i a = 14 mA / cm 2 .
Электроды: анод - платиновая сетка, катод - Pb.Electrodes: anode - platinum mesh, cathode - Pb.
Электролиз проводили в электрохимической ячейке без диафрагмы.Electrolysis was carried out in an electrochemical cell without a diaphragm.
Окисление сорбентов проводят при различном времени контакта окислителя и углеродных материалов. После электрохимического окисления сорбент отделяют от окислителя и промывают его дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод. Далее сорбент высушивают в сушильном шкафу при 105°С до постоянного веса. Затем определяют кислородсодержащие функциональные группы нейтрализацией, используя растворы оснований разной силы (NaHCO3, Na2CO3, NaOH).Oxidation of sorbents is carried out at different contact times of the oxidizing agent and carbon materials. After electrochemical oxidation, the sorbent is separated from the oxidizing agent and washed with distilled water until the washings are neutral. Next, the sorbent is dried in an oven at 105 ° C to constant weight. Then, oxygen-containing functional groups are determined by neutralization using solutions of bases of different strengths (NaHCO 3 , Na 2 CO 3 , NaOH).
Результаты по электрохимическому окислению перекисью водорода прокаленного сорбента приведены в таблице 4.The results of the electrochemical oxidation of hydrogen peroxide by a calcined sorbent are shown in table 4.
Электрохимическое окисление сорбента перекисью водородаTable 4
Electrochemical oxidation of the sorbent by hydrogen peroxide
На прокаленном сорбенте наибольшее число кислородсодержащих функциональных групп образуется в течение 20 минут и составляет 0,80 мг-экв/г, карбоксильных групп - 0,50 мг-экв/г, лактонных групп - 0,15 мг-экв/г, фенольных групп - 0,15 мг-экв/г.On a calcined sorbent, the largest number of oxygen-containing functional groups forms within 20 minutes and amounts to 0.80 mEq / g, carboxyl groups - 0.50 mEq / g, lactone groups - 0.15 mEq / g, phenolic groups 0.15 mEq / g.
Нами были определены характеристики окисленного сорбента: зольность - 1,7%, суммарная пористость - 0,39 см3/г, удельная поверхность по БЭТ - 70 м2/г, сорбционная емкость по ионам меди - 0,25 мг-экв/г. Таким образом, из проведенных авторами исследований, найден способ получения сорбента из скорлупы кедровых орехов с кислородсодержащими функциональными группами на поверхности, которые обеспечивают сорбцию тяжелых металлов на поверхности, в том числе ионов меди.We determined the characteristics of the oxidized sorbent: ash - 1.7%, total porosity - 0.39 cm 3 / g, specific surface area according to BET - 70 m 2 / g, sorption capacity for copper ions - 0.25 mEq / g . Thus, from the studies conducted by the authors, a method was found for producing a sorbent from the shell of pine nuts with oxygen-containing functional groups on the surface, which ensure the sorption of heavy metals on the surface, including copper ions.
Получение сорбента может быть продемонстрировано примерами.Obtaining a sorbent can be demonstrated by examples.
Пример 1. Скорлупу кедрового ореха массой 2 г измельчают до 0,14 мм, прокаливают в муфельной печи при температуре 300°С в течение 30 минут. Затем сорбент заливают концентрированной азотной кислотой и выдерживают при температуре 80°С в течение 5 часов, отделяют сорбент и промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции. Определяют число карбоксильных функциональных групп на поверхности сорбента - 0,52 мг-экв/г. Помещают 1,0 г сорбента в 20 мл раствора хлорида меди с содержанием меди 0,8 мг/л, выдерживают 6 часов. Емкость сорбента по ионам меди составила 0,26 мг-экв/г.Example 1. The shell of a pine nut weighing 2 g is ground to 0.14 mm, calcined in a muffle furnace at a temperature of 300 ° C for 30 minutes. Then the sorbent is poured with concentrated nitric acid and kept at a temperature of 80 ° C for 5 hours, the sorbent is separated and washed with distilled water until neutral. The number of carboxyl functional groups on the surface of the sorbent is determined - 0.52 mEq / g. Place 1.0 g of sorbent in 20 ml of a solution of copper chloride with a copper content of 0.8 mg / l, incubated for 6 hours. The sorbent capacity for copper ions was 0.26 mEq / g.
Пример 2. Скорлупу кедрового ореха массой 2 г измельчают до 0,14 мм, прокаливают в муфельной печи при температуре 300°С в течение 30 минут. Затем сорбент заливают 30% раствором перекиси водорода, выдерживают в течение 6 часов, отделяют сорбент от раствора, промывают дистиллированной водой, определяют число карбоксильных групп на поверхности сорбента - 0,42 мг-экв/г. Помещают 1,0 г сорбента в 20 мл раствора хлорида меди с содержанием меди 0,8 мг/л, выдерживают 6 часов. Емкость сорбента по ионам меди составила 0,25 мг-экв/г.Example 2. The shell of a pine nut weighing 2 g is ground to 0.14 mm, calcined in a muffle furnace at a temperature of 300 ° C for 30 minutes. Then the sorbent is poured with a 30% hydrogen peroxide solution, kept for 6 hours, the sorbent is separated from the solution, washed with distilled water, the number of carboxyl groups on the surface of the sorbent is determined - 0.42 mEq / g. Place 1.0 g of sorbent in 20 ml of a solution of copper chloride with a copper content of 0.8 mg / l, incubated for 6 hours. The sorbent capacity for copper ions was 0.25 mEq / g.
Пример 3. Подготавливают сорбент, как в примерах 1, 2. Навеску угля с размером частиц ≤0,14 мм помещают в электролизе. Во время электролиза навеска поддерживалась в суспензированном состоянии при постоянном механическом перемешивании. Условия окисления сорбента: электролит H2SO4, 5 м; V электролита 95 мл; m сорбента 2,0 г;Example 3. Prepare a sorbent, as in examples 1, 2. A portion of coal with a particle size of ≤0.14 mm is placed in the electrolysis. During electrolysis, the suspension was maintained in suspension with constant mechanical stirring. Sorbent oxidation conditions: electrolyte H 2 SO 4 , 5 m; V electrolyte 95 ml; m sorbent 2.0 g;
ia=14 мА/см2, электроды: анод - платиновая сетка, катод - Pb. Время окисления - 20 минут. Затем сорбент отделяют от электролита, промывают дистиллированной водой, определяют число карбоксильных групп на поверхности сорбента - 0,50 мг-экв/г.i a = 14 mA / cm 2 , electrodes: anode - platinum mesh, cathode - Pb. The oxidation time is 20 minutes. Then the sorbent is separated from the electrolyte, washed with distilled water, the number of carboxyl groups on the surface of the sorbent is determined - 0.50 mEq / g.
Сорбент помещают в сточные воды ОАО Радиозавода «Релеро» г.Омска после очистных сооружений. Стоки были очищены на предприятии методом нейтрализации. В сточных водах концентрация ионов меди составляла 0,041 мг/л (ПДК - 0,003 мг/л). Т.е превышено значение ПДК примерно на порядок. Соотношение окисленного сорбента и объема сточных вод составляла 1:20. Сорбция осуществлялась при перемешивании в течение 6 часов. После доочистки сточных вод от ионов меди концентрация меди снизилась до 0,20 мг/л, т.е. в 2 раза. После повторной очистки новой партией сорбента содержание меди в очищенной воде составило 0,002 мг/л. То есть сорбент извлекает ионы меди на стадии доочистки до ПДК за 2 стадии.The sorbent is placed in the wastewater of the Radio Plant "Relero" OJSC in Omsk after treatment facilities. The effluents were cleaned at the plant by the neutralization method. In wastewater, the concentration of copper ions was 0.041 mg / L (MPC - 0.003 mg / L). That is, the MPC value is exceeded by about an order of magnitude. The ratio of oxidized sorbent to the volume of wastewater was 1:20. Sorption was carried out with stirring for 6 hours. After the wastewater treatment from copper ions, the copper concentration decreased to 0.20 mg / l, i.e. 2 times. After repeated purification by a new batch of sorbent, the copper content in purified water was 0.002 mg / L. That is, the sorbent extracts copper ions at the stage of post-treatment to MPC for 2 stages.
Таким образом, проведенные исследования показали, что может быть получен окисленный сорбент из скорлупы кедровых орехов для извлечения тяжелых металлов из сточных вод после очистных сооружений, в частности ионов меди при обеспечении достаточно хорошей сорбционной способности 8 мг/г (0,25-0,26 мг-экв/г). Кроме того, использование для получения сорбента отхода растительного происхождения - скорлупы кедровых орехов, которой ежегодно в Сибири образуется порядка 6 млн т/год и которая составляет 51-59% от веса самого ореха, позволяет одновременно решить задачу утилизации скорлупы и предотвратить загрязнение окружающей среды отходами переработки растительного сырья.Thus, the studies showed that an oxidized sorbent can be obtained from pine nutshells to extract heavy metals from wastewater after treatment plants, in particular copper ions, while providing a sufficiently good sorption capacity of 8 mg / g (0.25-0.26 mEq / g). In addition, using sorbent of vegetable origin — pine nutshells, which annually produces about 6 million tons per year in Siberia and which accounts for 51-59% of the weight of the nut itself — can simultaneously solve the problem of shell disposal and prevent environmental pollution by waste. processing plant materials.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007103696/15A RU2329948C1 (en) | 2007-01-30 | 2007-01-30 | Method of oxidised coal preparation from phytogenic raw materials for treatment of sewage water from copper ions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007103696/15A RU2329948C1 (en) | 2007-01-30 | 2007-01-30 | Method of oxidised coal preparation from phytogenic raw materials for treatment of sewage water from copper ions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2329948C1 true RU2329948C1 (en) | 2008-07-27 |
Family
ID=39810992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007103696/15A RU2329948C1 (en) | 2007-01-30 | 2007-01-30 | Method of oxidised coal preparation from phytogenic raw materials for treatment of sewage water from copper ions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2329948C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2696447C1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Method of producing modified active coal |
| RU2784073C1 (en) * | 2022-06-06 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" | Method for obtaining modified sorbent from pine cone waste |
| CN119488878A (en) * | 2024-11-27 | 2025-02-21 | 辽宁辽河金宇能源集团有限公司科研分公司 | A recyclable sewage treatment agent and preparation method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004319C1 (en) * | 1992-03-06 | 1993-12-15 | Борис Григорьевич Ершов | Process for preparing carboniferous sorbent |
| RU2064429C1 (en) * | 1992-04-09 | 1996-07-27 | Владимир Васильевич Стрелко | Carbon sorbent and method for its production |
| RU2105715C1 (en) * | 1994-12-29 | 1998-02-27 | Украинский государственный консорциум ЭКОСОРБ | Method for production of carbon cation exchanger |
| RU2154603C1 (en) * | 1999-02-15 | 2000-08-20 | Сибирский государственный технологический университет | Activated carbon production process |
| RU2196732C1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-01-20 | Томский политехнический университет | Method of manufacturing activated carbon from cedar nut shell |
-
2007
- 2007-01-30 RU RU2007103696/15A patent/RU2329948C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004319C1 (en) * | 1992-03-06 | 1993-12-15 | Борис Григорьевич Ершов | Process for preparing carboniferous sorbent |
| RU2064429C1 (en) * | 1992-04-09 | 1996-07-27 | Владимир Васильевич Стрелко | Carbon sorbent and method for its production |
| RU2105715C1 (en) * | 1994-12-29 | 1998-02-27 | Украинский государственный консорциум ЭКОСОРБ | Method for production of carbon cation exchanger |
| RU2154603C1 (en) * | 1999-02-15 | 2000-08-20 | Сибирский государственный технологический университет | Activated carbon production process |
| RU2196732C1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-01-20 | Томский политехнический университет | Method of manufacturing activated carbon from cedar nut shell |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Тарковская И.А. Окисленный уголь Киев: Наукова думка, 1981, с.164-165. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2696447C1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Method of producing modified active coal |
| RU2784073C1 (en) * | 2022-06-06 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" | Method for obtaining modified sorbent from pine cone waste |
| RU2825887C1 (en) * | 2023-11-01 | 2024-09-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method of producing sorption materials by hydrothermal liquefaction from organic wastes |
| CN119488878A (en) * | 2024-11-27 | 2025-02-21 | 辽宁辽河金宇能源集团有限公司科研分公司 | A recyclable sewage treatment agent and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11642649B2 (en) | Method for preparing biochar from phosphoric acid-modified Enteromorpha prolifera, and use of biochar in removal of cadmium | |
| Erabee et al. | Adsorptive treatment of landfill leachate using activated carbon modified with three different methods | |
| CN102701201B (en) | A kind of lignin from alkaline paper-making black liquor prepares the method for Powdered Activated Carbon | |
| Kaur et al. | Removal of heavy metals from waste water by using various adsorbents-a review | |
| CN110898802B (en) | Sludge-based biochar and preparation method and application thereof, acetic acid modified sludge-based biochar and preparation method and application thereof | |
| CN105289562B (en) | Heavy metal wastewater thereby recoverying and utilizing method | |
| CN105854800A (en) | Method for preparing modified charcoal by utilizing aquatic plant wastes and hydrochloric acid | |
| CN115974079A (en) | Preparation process of activated carbon by taking coconut shells as raw materials | |
| CN102874805A (en) | Method for preparing porous carbon for wastewater treatment | |
| CN113000023A (en) | Graphene oxide modified activated carbon, preparation method thereof and water treatment method | |
| CN102188956A (en) | Heavy metal adsorption copolymer with sulfonic acid group and preparation method thereof, and application of heavy metal adsorption copolymer to water treatment | |
| CN105217715B (en) | A kind of method that absorbent charcoal material removes processing antibiotic sulfacetamide | |
| CN104418423B (en) | A method for treating reverse osmosis concentrated water by catalytic ozonation | |
| RU2329948C1 (en) | Method of oxidised coal preparation from phytogenic raw materials for treatment of sewage water from copper ions | |
| CN109908867A (en) | A method for enhanced removal of ammonia nitrogen from water by sulfonated biochar | |
| CN117865435A (en) | Composite material for sludge dewatering, preparation method thereof and sludge dewatering conditioner | |
| CN102963952A (en) | Method for treating oily wastewater | |
| CN109231758B (en) | A kind of modified sludge activated carbon heavy metal adsorption material | |
| Patel et al. | Study of KOH impregnated jack fruit leaf based carbon as adsorbent for treatment of wastewater contaminated with nickel | |
| CN112452297A (en) | Modified biochar material and preparation method and application thereof | |
| Fan et al. | Adsorption of Heavy Metals by Adsorbents from Food Waste Residue. | |
| CN119158552A (en) | A preparation method of coking wastewater treatment agent | |
| CN105170107A (en) | Preparation method for green heavy metal capturing agent | |
| CN116371370A (en) | Shaddock peel modified adsorption material and preparation method and application thereof | |
| CN108745358A (en) | Preparation method and electrolysis device of catalyst for removing ammonia nitrogen from landfill leachate by electrolysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20101208 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110131 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120427 |
|
| QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20101208 Effective date: 20130329 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150131 |