RU2819720C1 - COMPOSITE GRANULAR SORBENT BASED ON NATURAL MATERIALS, ENRICHED WITH Fe2O3, FOR RECULTIVATION OF LANDS CONTAMINATED WITH As3+ - Google Patents
COMPOSITE GRANULAR SORBENT BASED ON NATURAL MATERIALS, ENRICHED WITH Fe2O3, FOR RECULTIVATION OF LANDS CONTAMINATED WITH As3+ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2819720C1 RU2819720C1 RU2023128044A RU2023128044A RU2819720C1 RU 2819720 C1 RU2819720 C1 RU 2819720C1 RU 2023128044 A RU2023128044 A RU 2023128044A RU 2023128044 A RU2023128044 A RU 2023128044A RU 2819720 C1 RU2819720 C1 RU 2819720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peat
- diatomite
- sorbent
- vermiculite
- enriched
- Prior art date
Links
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 7
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 5
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract description 26
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 20
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 6
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 5
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 4
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- -1 arsenic ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000003516 soil conditioner Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000219498 Alnus glutinosa Species 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000003338 Ilex verticillata Nutrition 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N calcium;phosphoric acid Chemical compound [Ca+2].OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005906 dihydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002367 phosphate rock Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000002426 superphosphate Substances 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к охране окружающей среды, техническое решение которого относится к области получения композиций на основе материалов природного растительного происхождения, может быть использовано для очистки техногенных грунтов и почв от ионов мышьяка и тяжелых металлов.The invention relates to environmental protection, the technical solution of which relates to the field of obtaining compositions based on materials of natural plant origin, which can be used to clean technogenic soils and soils from arsenic ions and heavy metals.
Известен сорбент на основе торфа «гранулированный», выполненный из верхового торфа низкой степени разложения, отличающийся тем, что сорбент выполнен в виде пластины толщиной 2,0 - 30,0 мм. [Пат. RU 10164 U1, 16.06.1999].A known “granular” peat-based sorbent is made from high-moor peat with a low degree of decomposition, characterized in that the sorbent is made in the form of a plate 2.0 - 30.0 mm thick. [Pat. RU 10164 U1, 06.16.1999].
Известен сорбент на основе торфа «пластинчатый», выполненный из верхового торфа низкой степени разложения, отличающийся тем, что сорбент выполнен в виде пластины толщиной 2,0 - 30,0 мм. [Пат. RU 10163 U1, 16.06.1999].A known “plate” peat-based sorbent is made from high-moor peat with a low degree of decomposition, characterized in that the sorbent is made in the form of a plate with a thickness of 2.0 - 30.0 mm. [Pat. RU 10163 U1, 06/16/1999].
Недостаток в перечисленных изобретениях заключается в том что сорбенты имеют слабую эффективность иммобилизации ионов As3+.The disadvantage of the listed inventions is that the sorbents have low efficiency in immobilizing As 3+ ions.
Известен способ улучшения поглощения вермикулитом ионов аммония, поглощающий материал, его применение и способы удаления аммония из окружающей среды. Нагревание осуществляют при температуре, при которой происходит третья стадия дегидратации вермикулита, при этом такая температура ниже температуры, при которой происходит четвертая стадия дегидратации/дегидроксилирования вермикулита. [Пат. RU 2418743 C2, 20.05.2011].There is a known method for improving the absorption of ammonium ions by vermiculite, the absorbent material, its use and methods for removing ammonium from the environment. Heating is carried out at a temperature at which the third stage of vermiculite dehydration occurs, and this temperature is lower than the temperature at which the fourth stage of vermiculite dehydration/dehydroxylation occurs. [Pat. RU 2418743 C2, 05/20/2011].
Известен способ получения особо чистых фильтрующих материалов из диатомитов различных качественных групп включает выделение рабочих фракций: менее 0,10 мм и 0,10-0,001 мм, их активацию раствором соляной кислоты при содержании опала в исходном диатомите более 65%, при содержании опала менее 65% активацию ведут только фракции 0,10-0,001 мм. [Пат. RU 2372970 C1, 20.11.2009]. A known method for producing especially pure filter materials from diatomites of various quality groups includes the separation of working fractions: less than 0.10 mm and 0.10-0.001 mm, their activation with a solution of hydrochloric acid when the opal content in the original diatomite is more than 65%, when the opal content is less than 65 % activation is carried out only by fractions of 0.10-0.001 mm. [Pat. RU 2372970 C1, 20.11.2009].
Известен сорбент на основе гуминовых веществ черноольхового низинного торфа состоящий из природной органической матрицы, содержащей металлсвязывающие центры (МеСЦ), с константами устойчивости комплексов с ионами тяжелых металлов, с дополнительно введенными синтетическими компонентами, в качестве которых используют формальдегид и фенол-пирокатехин в мольном соотношении 1:1. [Пат. RU 2751657 C1, 15.07.2021].A known sorbent is based on humic substances of black alder lowland peat, consisting of a natural organic matrix containing metal-binding centers (MeBC), with stability constants of complexes with heavy metal ions, with additionally introduced synthetic components, which are formaldehyde and phenol-pyrocatechol in a molar ratio of 1 :1. [Pat. RU 2751657 C1, 07.15.2021].
Известен способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами, включающий внесение на поверхность почвы мелиоранта, перемешивание его с мелиорируемым слоем почвы и выращивание сельскохозяйственных культур с соблюдением зональной агротехники. При этом периодом внесения мелиорантов является август-сентябрь, а глубина заделки мелиоранта 10-12 см. Затем производится отвальная вспашка на глубину 25-30 см. В качестве мелиорантов используют известняковую муку, фосфоритную муку, суперфосфат, сульфид натрия, низинный торф в оптимальных дозах. Способ позволяет снизить подвижность тяжелых металлов (свинца и кадмия) в почве на 20-60% и их содержание в растениеводческой продукции ниже уровня ПДК, дополнительно повышается почвенное плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур [Пат. 2597172 C2, 01.12.2014].There is a known method for reclamation of soils contaminated with heavy metals, which includes applying ameliorant to the soil surface, mixing it with the soil layer to be reclaimed and growing crops in compliance with zonal agricultural technology. In this case, the period for applying ameliorants is August-September, and the depth of embedding the ameliorant is 10-12 cm. Then moldboard plowing is carried out to a depth of 25-30 cm. Limestone flour, phosphate rock, superphosphate, sodium sulfide, lowland peat in optimal doses are used as ameliorants . The method makes it possible to reduce the mobility of heavy metals (lead and cadmium) in the soil by 20-60% and their content in crop products below the MPC level, further increasing soil fertility and crop yields [Pat. 2597172 C2, 12/01/2014].
Известен состав кондиционера почв и способ его изготовления содержащий диатомит и янтарную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: диатомит 85-90, янтарная кислота 15-10. Для изготовления состава кондиционера почв предварительно обжигают диатомитовую крошку при температуре 700-900°С. После чего наносят на крошку раствор янтарной кислоты. Затем обработанные гранулы перемешивают в течение 15-20 минут в грануляторе при частоте оборотов от 30 до 40 Гц при наклоне чаши от 40 до 50° до момента исчезновения комочков и влажных зон. После этого гранулы просушивают при температуре от 15 до 25°С, распределив их тонким слоем на ровной, сухой и чистой поверхности [Пат. RU 2649634 C1, 19.07.2017].The composition of the soil conditioner and the method of its manufacture are known, containing diatomite and succinic acid in the following ratio of components, wt.%: diatomite 85-90, succinic acid 15-10. To produce a soil conditioner composition, diatomite chips are first burned at a temperature of 700-900°C. Then a solution of succinic acid is applied to the crumbs. Then the treated granules are mixed for 15-20 minutes in a granulator at a speed of 30 to 40 Hz with the bowl tilted from 40 to 50° until lumps and wet areas disappear. After this, the granules are dried at a temperature of 15 to 25°C, spreading them in a thin layer on a flat, dry and clean surface [Pat. RU 2649634 C1, 07/19/2017].
Известен состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, который может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных мышьяком и другими элементами с переменной степенью окисления, проявляющими в почве как окислительные, так и восстановительные свойства и легко переходящими из катионной формы в анионную и обратно. Состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, включает диатомит, обработанный Fe3+, и голубую глину при следующем соотношении компонентов, вес. %: диатомит, обработанный Fe3+ - 50-60, голубая глина - 40-50. Состав снижает содержание подвижных форм мышьяка в почве на 87% и поддерживает в почве оптимальный pH - 7,4 [Пат. RU 2471849, 13.07.2011].A composition is known for the detoxification of soils contaminated predominantly with arsenic, which can be used in the remediation of lands contaminated with arsenic and other elements with a variable degree of oxidation, exhibiting both oxidative and reducing properties in the soil and easily changing from the cationic to the anionic form and back. The composition for the detoxification of soils contaminated predominantly with arsenic includes diatomite treated with Fe3+ and blue clay in the following ratio of components, wt. %: diatomite treated with Fe3+ - 50-60, blue clay - 40-50. The composition reduces the content of mobile forms of arsenic in the soil by 87% and maintains an optimal pH in the soil - 7.4 [Pat. RU 2471849, 07/13/2011].
Перечисленные изобретения имеют ряд существенных недостатков: сложный состав и сложность его производства в промышленных масштабах. Кроме того, в изобретениях используется осадок сточных вод, состав которого является непостоянным и может принести дополнительный вред окружающей среде, а энергозатраты на его сжигание, отрицательно сказываются на его конечной стоимости. Данные композиции являются дорогостоящими, не производятся серийно, и поэтому их использование с целью детоксикации экономически нецелесообразно.The listed inventions have a number of significant disadvantages: complex composition and complexity of its production on an industrial scale. In addition, the inventions use sewage sludge, the composition of which is inconsistent and can cause additional harm to the environment, and the energy costs for its combustion negatively affect its final cost. These compositions are expensive, are not mass-produced, and therefore their use for detoxification is not economically feasible.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является Торфяной гранулированный мелиорант для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами, фракцией 0-20 мм, содержащий торф верховой нейтрализованный, диатомит и вермикулит при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%: торф - 60, диатомит - 30, вермикулит - 10 [Пат. RU 2774431, 25.11.2021].The closest in technical essence to the claimed invention is granulated peat ameliorant for the reclamation of lands contaminated with heavy metals, fraction 0-20 mm, containing neutralized high-moor peat, diatomite and vermiculite in the following ratio of components in the mixture, wt.%: peat - 60, diatomite - 30, vermiculite - 10 [Pat. RU 2774431, 11.25.2021].
Недостатком изобретения является более низкая сорбционная емкость по отношению к ионам As3+ и другим тяжелым металлам в сравнении с предлагаемым изобретением.The disadvantage of the invention is the lower sorption capacity with respect to As 3+ ions and other heavy metals in comparison with the proposed invention.
Ожидаемый технический результат - повышение адсорбции тяжёлых металлов, в частности, As3+ при рекультивации загрязнённых земель и техногенных объектов.The expected technical result is an increase in the adsorption of heavy metals, in particular, As 3+ during the remediation of contaminated lands and man-made objects.
Целью предлагаемого изобретения является рекультивация техногенных грунтов урбанизированных, промышленных и сельскохозяйственных территорий загрязненных преимущественно тяжелыми металлами (As3+, Co2+), улучшение агрофизических свойств почв за счет использования композиционного гранулированного сорбента на основе верхового торфа с низкой степенью разложения, добавлением диатомита и вермикулита, а также обогащением Fe2O3 для связывания ионов As3+ The purpose of the present invention is the remediation of technogenic soils in urban, industrial and agricultural areas contaminated mainly with heavy metals (As 3+ , Co 2+ ), improving the agrophysical properties of soils through the use of a composite granular sorbent based on high-moor peat with a low degree of decomposition, the addition of diatomite and vermiculite , as well as enrichment of Fe 2 O 3 to bind As 3+ ions
На Фиг. 1а представлено фото сорбента с камеры, Фиг. 1б представлено фото, сделанное при помощи электронного микроскопа SNE-4500M. На фиг. 2 (диатомит) и фиг. 3 (осадки водоподготовки) представлены фотографии составляющих сорбента, выполненные при помощи камеры и микроскопа.In FIG. 1a shows a photo of the sorbent from the camera, Fig. Figure 1b shows a photo taken using an SNE-4500M electron microscope. In fig. 2 (diatomite) and fig. 3 (water treatment sediments) presents photographs of the components of the sorbent, taken using a camera and a microscope.
В качестве исходного сырья на основе верхового торфа с низкой степенью разложения с добавлением диатомита, вермикулита и обогащенного Fe2O3 для производства сорбента используется:The following is used as a feedstock based on high-moor peat with a low degree of decomposition with the addition of diatomite, vermiculite and enriched Fe 2 O 3 for the production of sorbent:
1. Торф верховой нейтрализованный, фракционированный (фракция 0-10 мм). Влажность торфа от 50 до 60 %, водородный показатель водной вытяжки (рН) 5,5 - 6,0. Верховой нейтрализованный торф готовится из верхового торфа низкой степени разложения. Степень разложения верхового торфа не превышает 18 %, массовая доля влаги в нем составляет не более 60 %, зольность - менее 10 %. Основные неорганические соединения торфа: азот до 1,5 %, фосфор, калий, кальций (в сумме) до 0,6 %. Содержание гуминовых веществ в торфе составляет 7,4 - 7,9 %.1. Neutralized, fractionated high peat (fraction 0-10 mm). Peat humidity is from 50 to 60%, the hydrogen index of the water extract (pH) is 5.5 - 6.0. High-moor neutralized peat is prepared from high-moor peat with a low degree of decomposition. The degree of decomposition of high-moor peat does not exceed 18%, the mass fraction of moisture in it is no more than 60%, and the ash content is less than 10%. The main inorganic compounds of peat: nitrogen up to 1.5%, phosphorus, potassium, calcium (in total) up to 0.6%. The content of humic substances in peat is 7.4 - 7.9%.
2. Диатомитовая мука (ТУ 5761-001-59266087-2005) соответствует следующим параметрам (табл. 1, Фиг. 2).2. Diatomite flour (TU 5761-001-59266087-2005) corresponds to the following parameters (Table 1, Fig. 2).
Химический состав диатомитовой мукиTable 1
Chemical composition of diatomite flour
3. Вермикулит средний (фракция 1-4 мм), производства ООО ТД «Вермикулит» (ГОСТ 12865-67 [7]). Вермикулит - минерал из группы гидрослюд, при термической обработке превращающийся в сыпучий чешуйчатый материал. Вермикулит улучшает структуру почвы, поглощает избыточную влагу, разрыхляет и повышает воздухопроницаемость грунта. Является отличным дренажным и мульчирующим материалом. Широко применяется в комнатном, приусадебном и сельскохозяйственном растениеводстве.3. Medium vermiculite (fraction 1-4 mm), produced by LLC TD "Vermiculite" (GOST 12865-67 [7]). Vermiculite is a mineral from the group of hydromicas, which during heat treatment turns into a loose scaly material. Vermiculite improves soil structure, absorbs excess moisture, loosens and increases soil breathability. It is an excellent drainage and mulching material. Widely used in indoor, garden and agricultural plant growing.
4. Оксид железа Fe2O3. Сложный неорганический солеобразующий оксид железа со степенью окисления железа +3. Порошок красно-коричневого цвета. Образуется при сгорании железа на воздухе. В природе встречается как широко распространённый минерал гематит. Термическое разложение соединений солей железа (III) на воздухе:4. Iron oxide Fe 2 O 3 . Complex inorganic salt-forming iron oxide with iron oxidation state +3. Red-brown powder. Formed when iron burns in air. Hematite is found in nature as a widespread mineral. Thermal decomposition of iron (III) salt compounds in air:
Fe2(SO4)3 → Fe2O3 + 3SO3 Fe 2 (SO 4 ) 3 → Fe 2 O 3 + 3SO 3
4Fe(NO3)3⋅9H2O → 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2 + 36H2O4F e (NO 3 ) 3⋅ 9H 2 O → 2Fe 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O
Композиционный гранулированный сорбент на основе природных материалов может быть получен следующим образом:A composite granular sorbent based on natural materials can be obtained as follows:
Компоненты исходного сырья в виде торф фр. 0-20 мм, диатомитовой муки, вермикулита фр. 1-4 мм и порошка оксид железа Fe2O3 перемешиваются, сушатся, после чего полученный композиционный материал отправляется в пресс-гранулятор. На выходе получаются гранулы (фиг. 1) имеющие следующие характеристики, табл. 3:Components of the feedstock in the form of peat fr. 0-20 mm, diatomite flour, vermiculite fr. 1-4 mm and iron oxide Fe 2 O 3 powder are mixed, dried, after which the resulting composite material is sent to a press granulator. The output is granules (Fig. 1) having the following characteristics, table. 3:
Характеристики гранулированного торфяного сорбентаTable 3
Characteristics of granular peat sorbent
Пример осуществления изобретения:An example of the invention:
Для подтверждения практической реализации заявленного изобретения были проведены лабораторные эксперименты по рекультивации суглинистой почвы, искусственно загрязнённой тяжёлыми металлами в следующей концентрации, табл. 4:To confirm the practical implementation of the claimed invention, laboratory experiments were carried out on the reclamation of loamy soil artificially contaminated with heavy metals in the following concentrations, table. 4:
Исследование сорбционных свойств сорбентов проводили в статических условиях при комнатной температуре. Навески сорбентов 25,0 г, взятые с помощью электронных весов, (точность взвешивания ±0,01 г), помещали в стеклянные колбы объемом до 1000 мл, в которые заливали 250 мл раствора солей тяжелых металлов As3+, Co2+исходной концентрации. Соли тяжелых металлов As3+, Co2+, с исходной концентрацией не смешивались. Стеклянные колбы с раствором «сорбент - раствор соли тяжелого металла» закрывали для снижения погрешности, попадания различной пыли и уменьшения испаряемости раствора из стеклянной колбы. Исследуемый раствор выдерживались 72 часа при комнатной температуре, далее растворы фильтровали через бумажный фильтр средней плотности. Для определения концентрации хромсодержащих ионов в растворах до и после адсорбции использовали метод рентгеновской флуоресцентной спектрометрии. The study of the sorption properties of sorbents was carried out under static conditions at room temperature. Weights of 25.0 g of sorbents, taken using an electronic balance (weighing accuracy ±0.01 g), were placed in glass flasks with a volume of up to 1000 ml, into which 250 ml of a solution of heavy metal salts As was poured3+,Co2+initial concentration. Heavy metal salts As3+,Co2+, did not mix with the original concentration. Glass flasks with a solution “sorbent - heavy metal salt solution” were closed to reduce the error, the ingress of various dust and reduce the evaporation of the solution from the glass flask. The test solution was kept for 72 hours at room temperature, then the solutions were filtered through a medium-density paper filter. To determine the concentration of chromium-containing ions in solutions before and after adsorption, the method of X-ray fluorescence spectrometry was used.
Результаты табл. 5 заявляемого изобретения сравнивали с прототипом:Table results 5 of the claimed invention were compared with the prototype:
Анализы образцов проводили с помощью рентгенофлуоресцентного кристалл-дифракционного сканирующего спектрометра «СПЕКТРОСКАН МАКС G».The samples were analyzed using a X-ray fluorescence crystal diffraction scanning spectrometer "SPECTROSCAN MAX G".
Результаты экспериментовTable 5
Experimental results
ТДВгр - Торф/диатомит/вермикулит гранулированный (Пат. RU 2774431, 25.11.2021)**.TDV gr Fe2O3 * - Peat/diatomite/vermiculite + iron oxide Fe2O3 granulated*.
TDVgr - Peat/diatomite/vermiculite granulated (Pat. RU 2774431, 11/25/2021)**.
В результате образцы заявляемого изобретения под шифром ТДВ гр Fe2O3 как видно из табл. 5 показали наилучшую степень сорбции по следующим тяжелым металлам, As3+ Co2+, что говорит о соответствии заявляемого изобретения критериям «новизна» и «изобретательский уровень», т.к. для специалиста в данной области неочевидно, что добавление оксида железа Fe2O3 к данной композиции в сравнении с прототипом увеличит степень извлечения определенных тяжелых металлов из исследуемых грунтов.As a result, samples of the claimed invention under the code TDV gr Fe 2 O 3 as can be seen from the table. 5 showed the best degree of sorption for the following heavy metals, As 3+ Co 2+ , which indicates that the claimed invention meets the criteria of “novelty” and “inventive step”, because it is not obvious to a specialist in this field that the addition of iron oxide Fe 2 O 3 to this composition in comparison with the prototype will increase the degree of extraction of certain heavy metals from the studied soils.
Ряд проведенных экспериментов показал высокую эффективность Композиционный гранулированный сорбент на основе природных материалов обогащенный Fe2O3 для рекультивации земель, загрязненных As3+, как материала для рекультивации техногенных грунтов урбанизированных, промышленных и сельскохозяйственных территорий, загрязненных тяжелыми металлами такими как: As3+, Co+6. Производство сорбента не требует сложных энергозатратных технологий, что положительно сказывается на экономической составляющей изобретения.A number of experiments have shown the high efficiency of a composite granular sorbent based on natural materials enriched with Fe 2 O 3 for the remediation of lands contaminated with As 3+ , as a material for the remediation of technogenic soils in urban, industrial and agricultural areas contaminated with heavy metals such as: As 3+ , Co +6 . The production of the sorbent does not require complex energy-consuming technologies, which has a positive effect on the economic component of the invention.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2819720C1 true RU2819720C1 (en) | 2024-05-23 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471849C1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук | Composition for detoxification of soils contaminated mainly with arsenic |
| CN104119925A (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-29 | 成都新朝阳作物科学有限公司 | Soil heavy metal repairing agent and application thereof to jointly contaminated soil |
| CN111729932A (en) * | 2020-06-02 | 2020-10-02 | 广西壮族自治区生态环境监测中心 | Composite passivator and repairing device for lead and arsenic contaminated soil |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471849C1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук | Composition for detoxification of soils contaminated mainly with arsenic |
| CN104119925A (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-29 | 成都新朝阳作物科学有限公司 | Soil heavy metal repairing agent and application thereof to jointly contaminated soil |
| CN111729932A (en) * | 2020-06-02 | 2020-10-02 | 广西壮族自治区生态环境监测中心 | Composite passivator and repairing device for lead and arsenic contaminated soil |
| RU2774431C1 (en) * | 2021-11-25 | 2022-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | Peat granulated ameliorant for reclamation of lands contaminated with heavy metals |
| RU2790973C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-03-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Method for recultivation of soils contaminated with heavy metals |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Р.А. Апакашев и др. Гибридные сорбенты-мелиоранты для рекультивации загрязненных мышьяком почв, Горный информационно-аналитический бюллетень, 2022, N 11-1, стр. 18-28. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Knox et al. | Remediation of metal-and radionuclides-contaminated soils by in situ stabilization techniques | |
| Gaines et al. | Soil texture effect on nitrate leaching in soil percolates | |
| Bolan et al. | Dissolved organic matter: biogeochemistry, dynamics, and environmental significance in soils | |
| Karer et al. | Immobilisation of metals in a contaminated soil with biochar-compost mixtures and inorganic additives: 2-year greenhouse and field experiments | |
| CN105419807A (en) | Curing agent for heavy metal and organic matter combined polluted soil, and preparation and application methods for curing agent | |
| Jackson et al. | Trace element solubility from land application of fly ash/organic waste mixtures | |
| CN107021714B (en) | Curing agent for heavy metal contaminated soil and preparation and application methods thereof | |
| Xu et al. | Evaluation of ferrihydrite-humic acid coprecipitate as amendment to remediate a Cd-and Pb-contaminated soil | |
| CN106947487B (en) | Modifier for composite heavy metal polluted soil and preparation and use methods thereof | |
| RU2819720C1 (en) | COMPOSITE GRANULAR SORBENT BASED ON NATURAL MATERIALS, ENRICHED WITH Fe2O3, FOR RECULTIVATION OF LANDS CONTAMINATED WITH As3+ | |
| Azouzi et al. | Effect of long-term irrigation with treated wastewater of three soil types on their bulk densities, chemical properties and PAHs content in semi-arid climate | |
| Wu et al. | Impact of humic acids on phosphorus retention and transport | |
| Mohammed et al. | Soils amended with admixtures as stabilizing agent to retain heavy metals | |
| RU2767535C1 (en) | Method for treating drilling waste | |
| Zewd et al. | The effects of alkalinity on physical and chemical properties of soil | |
| US6802805B2 (en) | Method for recombining soil | |
| Midgley, J. & Schafer | Correlates of water colour in streams rising in Southern Cape catchments vegetated by fynbos and/or forest | |
| Chen et al. | Metal binding by humic substances and dissolved organic matter derived from compost | |
| RU2745456C1 (en) | Peat ameliorant for reclamation of lands contaminated with heavy metals | |
| RU2774431C1 (en) | Peat granulated ameliorant for reclamation of lands contaminated with heavy metals | |
| Dahbia et al. | Phytoremediation of contaminated agricultural soil by lead from traffic pollution using a common barley Hordeum vulgare | |
| Kustura et al. | REMOVAL OF HEAVY METALS FROM LANDFILL LEACH WATER USING PYROPHYLLITE AS ADSORBENT | |
| Ahmad et al. | Silica-embedded nutrient-doped biochar improves nutrient availability and safflower (Carthamus tinctorius L.) growth in cadmium-and lead-contaminated soil | |
| KR102484752B1 (en) | Composition for stabilizing of soil contaminated with heavy metal | |
| Das et al. | Determining distribution coefficients for low cost adsorbents |