RU2795001C1 - Способ получения композитного сорбента - Google Patents
Способ получения композитного сорбента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795001C1 RU2795001C1 RU2022112176A RU2022112176A RU2795001C1 RU 2795001 C1 RU2795001 C1 RU 2795001C1 RU 2022112176 A RU2022112176 A RU 2022112176A RU 2022112176 A RU2022112176 A RU 2022112176A RU 2795001 C1 RU2795001 C1 RU 2795001C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- solution
- montmorillonite
- composite
- surfactant
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области извлечения веществ из растворов с использованием сорбентов, в частности извлечения токсичных соединений хрома (VI). Представлен способ получения композитного сорбента, включающий обработку монтмориллонита раствором поверхностно-активного вещества, характеризующийся тем, что обработку монтмориллонита проводят в дистиллированной воде, затем хлоридами железа (II, III), затем раствором щелочи NaOH с получением композитного сорбента ММ:Fe3O4, к полученной смеси добавляют катионное поверхностно-активное вещество (кПАВ), где в качестве кПАВ используют додецилдиметилбензиламмоний хлорид, в соотношении ММ:Fe3O4/кПАВ - 10/8, после этого сорбент промывают тремя объемами воды, делят раствор и осадок и сушат сорбент при температуре 60°С в течение трех часов. Изобретение обеспечивает получение композитного сорбента на основе монтмориллонита методом интеркаляционного синтеза, эффективного для извлечения токсичных соединений хрома (VI). 1 табл.
Description
Изобретение относится к области извлечения веществ из растворов с использованием сорбентов, в частности, извлечения токсичных соединений хрома (VI). Способ применим на предприятиях металлургической промышленности с цехами биохимической очистки сточных вод.
Соединения хрома (VI) являются опасными загрязнителями окружающей среды. Токсичность и высокая реакционная способность соединений хрома (VI) в сочетании с хорошей растворимостью и подвижностью в окружающей среде делает задачу по утилизации и обезвреживанию хромсодержащих отходов актуальной во всем мире. Композитные сорбенты на основе монтмориллонита (ММ) применяются для решения широкого круга задач.
Известен способ получения сорбента для аэротенков биохимической установки, заключающийся в том, что монтмориллонитовую глину с содержанием монтмориллонита (ММ) 60-70% активируют 80%-м раствором ортофосфорной кислоты при температуре 80-90°С в течение 4 ч., при соотношении по массе сорбент: ортофосфорная кислота 1:3 (Патент РФ №2333791, МПК B01J 20/12, C02F 1/28, опубликовано 20.09.2008).
Данный способ очистки решает задачу повышения эффективности и экономичности сорбента для очистки сточных вод от органических загрязнений, однако модификация сорбента происходить в одну стадию и приводит к слабому закреплению модификатора в структуре сорбента.
Известен гранулированный модифицированный наноструктурированный сорбент, способ его получения и состав для его получения, заключающийся в смешивании глауконита, углерода и бентонитовой глины, с последующим добавлением воды до образования пластической массы, гранулирование массы, подсушку полученных гранул и последующий обжиг, где исходные компоненты дополнительно включают модификатор, представляющий собой NaHCO3, или KMnO4, или NaCl, а в качестве углерода выбран интеркалированный графит, представляющий собой бисульфат графита, при этом исходные компоненты берут в определенном соотношении, подсушку гранул производят горячим воздухом при температуре не более 100°С и до содержания воды в гранулах не более 8%, перед обжигом осуществляют дробление гранул, а обжиг проводят до перехода интеркалированного графита в терморасширенный углерод при температуре не более 700°С в течение не более 2 ч. (Патент РФ №2503496, МПК B01J 20/16, B01J 20/20, B01J 20/30, В82В 3/00, опубликовано 10.01.2014).
Недостатками данного способа являются то, что авторы использовали бентонит в основном, в качестве связующего вещества, при этом не использую его сорбционные свойства, таким образом большая часть материала не участвует в процессе адсорбции.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ получения впитывающего сорбента, включающий обработку бентонитовой глины раствором поверхностно-активного вещества, содержащим полигексаметиленгуанидин, заключающийся в том, что после нанесения на бентонитовую глину слоя полигексаметиленгуанидина производят обработку раствором, содержащим ацетилацетонат меди, и полученный продукт сушат при температуре 50-80°С, при этом обработку глины осуществляют при определенном соотношении глинистого минерала и ПАВа, а ацетилацетонат меди вводят в количестве 0,01-0,1 масс. % из расчета на глинистый минерал, обработанный полигексаметиленгуанидином. Кроме того, в качестве бентонитовой глины используют монтмориллонит, раствор поверхностно-активного вещества дополнительно содержит N,N-бис-(3-аминопропил)додециламин, а в раствор ацетилацетоната меди дополнительно вводят сульфат меди (Патент РФ №2401161, МПК B01J 20/12, опубликовано 10.10.2010).
Недостатками известного способа является низкое содержание катион активных групп, которые внедрены в структуру сорбента, в пересчете на полигексаметилиленгуанидин их содержание всего 16%. Кроме этого функционал сорбента не позволяет селективно извлекать определенные группы веществ, то есть не обладает избирательностью. В процессе синтеза, отсутствуют стадии отмывки незакрепленного модификатора и это сильно ограничивает области применения адсорбента.
Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение является получение композитного сорбента на основе монтмориллонита, методом интеркаляционного синтеза, эффективного для извлечения токсичных соединений хрома (VI).
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения композитного сорбента, включающем обработку монтмориллонита раствором поверхностно-активного вещества, обработку монтмориллонита проводят дистиллированной водой, затем хлоридами железа (II, III), затем раствором щелочи NaOH с получением композитного сорбента ММ:Fe3O4, к полученной смеси добавляют катионное поверхностно активное вещество (кПАВ), где в качестве кПАВ используют додецилдиметилбензиламмоний хлорид, в соотношении ММ:Fe3O4/кПАВ -10/8, после этого сорбент промывают тремя объемами воды, делят раствор и осадок и сушат сорбент при температуре 60°С в течение трех часов.
Обработка монтмориллонита раствором гидроксида натрия обеспечивает набухание материала, удаление ионов Са2+, Mg2+ из структуры монтмориллонита и подготовку поверхности к следующей стадии модификации.
Добавление к смеси хлоридов железа (II, III) приводит к равномерному распределению и закреплению ионов Fe2+ и Fe3+ на поверхности монтмориллонита, что позволяет в дальнейшем придать материалу свойство магнитной восприимчивости.
Повторная обработка смеси раствором щелочи NaOH запускает реакцию формирования в структуре монтмориллонита магнитных центов со структурой магнетита Fe3O4,, которые в дальнейшем позволяют проводить магнитную сепарацию насыщенного сорбента от маточного раствора.
Использование в качестве катионного поверхностно-активного вещества додецилдиметилбензиламмоний хлорид, при соотношении ММ:Fe3O4/кПАВ - 10/8, обеспечивает формирование бимолекулярного слоя кПАВ на поверхности монтмориллонита и придает поверхности монтмориллонита положительный заряд, что и обеспечивает селективность адсорбции в отношении ионов Cr (VI), таких как CrO4 2-, Cr2O7 2-, HCrO4 -.
Совокупность таких признаков, как промывка сорбента в трех объемах воды, разделение раствора и осадка, сушка сорбента при температуре 60°С в течение трех часов дает, позволяет гарантировать постоянство состава материала, высокие показатели адсорбции, отсутствие вымывания модификаторов с поверхности адсорбента в процессе адсорбции.
Способ осуществляют следующим образом.
Для получения композита ММ:Fe3O4, смешивают 20 г ММ и 180 мл дистиллированной воды, перемешивают на верхнеприводной мешалке в течение 60 минут при 1200 об/мин. Загружают 1,71 г хлорида железа (II) и 4,65 г хлорида железа (III), перемешивают в течение 20 минут до полного растворения. Затем в течение 2-х часов при постоянном перемешивании, в раствор ММ дозируют раствор гидроксида натрия, который готовят путем растворения 8,256 г NaOH в 100 мл воды. Цвет раствора при этом меняется от белого до почти темно-коричневого. После завершения дозирования смесь перемешивают еще 20 минут. После этого получают раствор композита ММ:Fe3O4 = 10:1. Композит ММ:Fe3O4 фильтруют, промывают тремя порциями воды по 50 мл и сушат при температуре 60°С в течение 3 часов.
Для синтеза композита ММ : кПАВ смешивают 20 г ММ и 180 мл дистиллированной воды и перемешивают в течение 60 минут при 1200 об/мин, далее добавляют 1 г карбоната натрия, перемешивают еще 30 минут, затем добавляют 16 г 50%-го водного раствора кПАВ и перемешивают еще 30 минут при 400 об/мин. Таким образом, получают 10%-й раствор композитного сорбента ММ:кПАВ. Композит фильтруют, промывают тремя порциями воды по 200 мл и сушат при 60°С в течение 3 часов.
Для синтеза композита MM.-Fe3O4:кПAB к 100 мл раствора композита MM:Fe3O4 в соотношении 10:1 добавляют 8 г 50%-го раствора кПАВ. Смесь перемешивают в течение 30 минут (400 об/мин), раствор и осадок отделяют на вакуумном фильтре. Осадок снова выливают в 300 мл дистиллированной воды, перемешивают в течение 30 минут, раствор и осадок снова разделяют. Эту операцию повторяют дважды для промывки композита с целью удаления избытка щелочи и CS, которые не закрепились на поверхности ММ. Промытый сорбент сушат при температуре 60°С в течение 3 часов. Пример. Объектами исследования были синтетические растворы, содержащие 50 мг/л Cr (VI), полученные путем разбавления исходного раствора дихромата калия 1 г/л (0,7072 г на 500 мл воды) ацетатным буфером (1 М NaOH и 1 М СН3СООН), рН 3,5 - 6,3, или раствором, содержащим NaOH и 1 М NaNO3 и имеющим рН 7,0, или аммиачным буфером (1 М NH4OH и 1 М NH4Cl) при рН 8 - 10,6. Значение рН растворов контролировалось с помощью иономера I160-MI.
Адсорбционные характеристики оценивали следующим образом - к 25 мл синтетического раствора с различным значением рН добавляли 0,2 г сорбента (ММ, ММ:Fe3O4, ММ:кПАВ или ММ:кПАВ:Fe3O4). Растворы с сорбентом перемешивали в течение 1 часа на роторном смесителе RL-1L при 38 об/мин. После этого сорбент отделяли на фильтре зеленая лента.
В качестве образца реальной сточной воды использовали пробу воды после осаждения хромата аммония на предприятии по производству бихромата ОАО "Русский хром 1915", до стадии химической очистки, с рН 12. Содержание основных компонентов, определенное методом ICP-AES: Cr - 350 мг/л, Fe - 0,7 мг/л, K - 37 мг/л, Mg - 0,1 мг/л, Na - 1000 мг/л, Ni - 0,3 мг/л, S - 75 мг/л, Si - 2 мг/л.
Для исследования свойств сорбента взяли 20 мл хромсодержащих сточных вод и поместили в объемную колбу, затем добавили 40 мл дистиллированной воды, серную кислоту до рН 5,0 разбавили раствор до общего объема 100 мл. После этого 25 мл полученного раствора перемешивали в течение 2 часов с 0,28 г сорбента MM:Fe3O4:CS, затем фильтровали через фильтр зеленая лента. В результате концентрация Cr (VI) уменьшилась с 70 мг/л до 0,9 мг/л.
Результаты исследования адсорбционных свойств сорбентов приведены в таблице 1.
Данные таблицы 1 подтверждают, что сорбент ММ:Fe3O4:кПАВ позволяет достичь степени извлечения Cr (VI) более 98,5% и сорбент эффективен в диапазоне рН от 3,5 до 6,3. Кроме того, в сравнении с сорбентом ММ:кПАВ, ММ:Fe3O4:кПАВ обладает магнитным моментов и может быть отделен на магнитных сепараторах или на магнитных фильтрах, что характеризует его как более технологичный материал.
Claims (1)
- Способ получения композитного сорбента, включающий обработку монтмориллонита раствором поверхностно-активного вещества, отличающийся тем, что обработку монтмориллонита проводят в дистиллированной воде, затем хлоридами железа (II, III), затем раствором щелочи NaOH с получением композитного сорбента ММ:Fe3O4, к полученной смеси добавляют катионное поверхностно-активное вещество (кПАВ), где в качестве кПАВ используют додецилдиметилбензиламмоний хлорид, в соотношении ММ:Fe3O4/кПАВ - 10/8, после этого сорбент промывают тремя объемами воды, делят раствор и осадок и сушат сорбент при температуре 60°С в течение трех часов.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2795001C1 true RU2795001C1 (ru) | 2023-04-27 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2333791C1 (ru) * | 2007-07-02 | 2008-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (ВГЛТА) | Способ получения сорбента |
RU2401161C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-10-10 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет" | Способ получения впитывающего сорбента |
CN102500325A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-06-20 | 青岛理工大学 | 一种六价铬废水处理的吸附材料制备方法 |
RU2503496C2 (ru) * | 2012-03-11 | 2014-01-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Гранулированный модифицированный наноструктурированный сорбент, способ его получения и состав для его получения |
RU2596744C1 (ru) * | 2015-07-03 | 2016-09-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Сорбент для очистки сточных вод от соединений хрома(vi) |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2333791C1 (ru) * | 2007-07-02 | 2008-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (ВГЛТА) | Способ получения сорбента |
RU2401161C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-10-10 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет" | Способ получения впитывающего сорбента |
CN102500325A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-06-20 | 青岛理工大学 | 一种六价铬废水处理的吸附材料制备方法 |
RU2503496C2 (ru) * | 2012-03-11 | 2014-01-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Гранулированный модифицированный наноструктурированный сорбент, способ его получения и состав для его получения |
RU2596744C1 (ru) * | 2015-07-03 | 2016-09-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Сорбент для очистки сточных вод от соединений хрома(vi) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Namasivayam et al. | Application of coconut coir pith for the removal of sulfate and other anions from water | |
CN103212364B (zh) | 一种铁锰复合氧化物及其制备方法和水体除砷的应用 | |
Liu et al. | Adsorption removal of phosphate from aqueous solution by active red mud | |
US6132624A (en) | Method for treating waste water | |
Sankararamakrishnan et al. | Removal of hexavalent chromium using a novel cross linked xanthated chitosan | |
CN103769058B (zh) | 碳化壳聚糖吸附剂的制备方法、产品及应用方法 | |
Xia et al. | Fabrication and investigation of novel monochloroacetic acid fortified, tripolyphosphate-crosslinked chitosan for highly efficient adsorption of uranyl ions from radioactive effluents | |
CN101913675B (zh) | 一种改性废弃蛋壳去除水中磷的方法 | |
CN103071451A (zh) | 净化废水中重金属离子改性凹凸棒石粘土及制备方法 | |
Namasivayam et al. | Kinetic studies of adsorption of thiocyanate onto ZnCl2 activated carbon from coir pith, an agricultural solid waste | |
CN105771885A (zh) | 一种改性沸石的制备方法及其在含砷废水处理中的应用 | |
CN102935352A (zh) | 一种利用山竹渣吸附清除废液中重金属及六价铬的方法 | |
Lian et al. | A comprehensive study of phosphorus removal and recovery with a Fe-loaded sulfoaluminate cement (FSC) adsorbent | |
CN108503045A (zh) | 复合高效净水剂及其制备方法 | |
CA2812120A1 (en) | A method for the removal of organic chemicals and organometallic complexes from process water or other streams of a mineral processing plant using zeolite | |
Cao et al. | Phosphate removal from aqueous solution using calcium-rich biochar prepared by the pyrolysis of crab shells | |
Ordinartsev et al. | Removal of Cr (VI) from wastewater by modified montmorillonite in combination with zero-valent iron | |
RU2795001C1 (ru) | Способ получения композитного сорбента | |
CN109126689B (zh) | 一种改性蒙脱石的制备方法及其应用 | |
CN103803693A (zh) | 多孔淀粉微球负载高铁酸钾污水处理复合剂的制备方法 | |
Ho | Overcoming the salinity and sodicity of red mud for rehabilitation and reuse | |
US6833123B2 (en) | Method for liquid chromate ion and oxy-metal ions removal and stabilization | |
JP3227517B2 (ja) | リン含有排水の処理方法 | |
CN103359789B (zh) | 碱式碳酸铋的制备方法 | |
JP4936453B2 (ja) | 鉄イオン及び砒素を含有するイオンを含むpH4未満の水処理用吸着剤及び前記水の浄化方法 |