×
26.08.2017
217.015.ebd5

Результат интеллектуальной деятельности: Сорбент для очистки водных сред от ионов мышьяка и способ его получения

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области сорбционной очистки вод. Предложен сорбент для очистки водных сред от мышьяка. Сорбент содержит 98-99 вес.% наночастиц железа и крахмал. Для получения сорбента сернокислое железо и крахмал растворяют в воде с образованием комплекса ионов железа с крахмалом, через раствор пропускают азот, восстанавливают железосодержащий комплекс борогидридом до получения наночастиц железа. Далее проводят центрифугирование, промывку осадка этанолом и сушку. Полученный сорбент обладает высокой адсорбционной активностью по отношению к ионам мышьяка. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к нанотехнологиям и очистке бытовых, промышленных и сточных вод предприятий. При отравлении ионами мышьяка поражается центральная и периферическая нервная система, кожа, периферическая сосудистая система. Неорганические ионы мышьяка более опасны, чем органические, трехвалентный ион более опасен, чем пятивалентный. Предельно допустимая концентрация ионов мышьяка в воде по СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» - 0,05 мг/л. Такая величина отражает очень высокую токсичность мышьяка.

Наноразмерные объекты имеют очень большую удельную поверхность и поэтому хорошо адсорбируют ионы. В статье (Iran. J. Environ. Health Sci. Eng. 2011, 8(2):175-180) представлено сравнение адсорбирующей способности нано- и микроразмерных частиц железа по отношению к мышьяку (III ). Адсорбция на наночастицах железа была лучше. Однако удалять адсорбент, состоящий только из наночастиц, из очищенного раствора сложно из-за малости объекта.

Известен наноразмерный сорбент для очистки воды от ионов тяжелых металлов, в том числе от ионов мышьяка разной валентности, и способ его получения (патент РФ 2328341, опубл. 10.07.2008 г.). Сорбент состоит из измельченного цеолита, наноразмерного гидроксида железа и наноразмерного бемита. К недостаткам способа получения сорбента следует отнести его многостадийность и сложность получения адсорбента, что приводит к его дороговизне. Вначале получают наноразмерный бемит гидролизом нанопорошка алюминия. Затем получают наноразмерный гидроксид железа гидролизом раствора хлорида железа раствором гидроксида аммония. Далее измельченный цеолит смешивают с Н2О, нанорамерным порошком бемита и гидроксида железа, перетирают и далее полученную смесь сушат 2 часа при 50-75°С, а затем 6 часов при 190°С. Во всех известных способах гидроксид железа получают гидролизом солей железа, что является многоступенчатым способом. Вначале получают соли железа, а затем из солей Fе(ОН)3.

Сорбент для очистки водных сред от мышьяка (патент РФ 2520473), взятый нами за прототип, содержит оксигидроксид железа (ОГЖ), выделенный из отходов станций обезжелезивания подземных вод, водорастворимый полимер и глицерин при следующем соотношении компонентов, %:

ОГЖ (наноразмерный) 45,9-53,3;

полимер 2,2-6,8;

глицерин остальное.

В качестве водорастворимого полимера он содержит поливиниловый спирт, или полиакриламид, или метилцеллюлозу, или полиэтиленгликоль. Для получения сорбента использовали отходы, выделенные на станциях обезжелезивания подземных вод, которые представляют собой гелеобразную массу (пасту), содержащую в своем составе ОГЖ в количестве 10-12% сухого ОГЖ с размером частиц 30-50 нм, которую модифицируют водорастворимыми полимерами, содержащими пластификатор. В качестве водорастворимого полимера рекомендуется использовать поливиниловый спирт, полиакриламид, метилцеллюлозу, полиэтиленгликоль , а в качестве пластификатора - глицерин.

Прототип имеет несколько недостатков: отходы, из которых получают сорбент, меняются по своему составу и это отражается на адсорбционной способности; отходы и водорастворимые полимеры не позволяют использовать сорбент для применения в организме человека, пищевой промышленности.

Технической задачей изобретения является улучшение качества сорбента.

Техническая задача согласно изобретению решается тем, что сорбент для очистки водных сред от мышьяка содержит наночастицы железа и крахмал при следующих отношениях компонентов, % весовых: наночастицы железа - 98-99, крахмал - 2-1.

Способ получения сорбента для очистки водных сред от мышьяка заключается в том, что сернокислое железо и крахмал растворяют в воде с образованием комплекса ионов железа и крахмала, через раствор пропускают азот, восстанавливают комплекс борогидридом до наночастиц железа, центрифугируют, промывают осадок этанолом и сушат адсорбент под вакуумом.

Наночастицы железа, покрытые крахмалом, не токсичны для организма и могут применяться для очистки крови, соков, вина в пищевой промышленности. Количество крахмала в сорбенте лимитируется его растворимостью в воде при температуре синтеза. В сорбенте он связан ковалентными связями с наночастицами железа и в воде не растворяется. Для получения сорбента лучше использовать сернокислое железо, а не хлорное.

Изобретение иллюстрируется примером.

В колбе 0,5 л тщательно перемешивают 0,12 М FeSO4-7Н2O с 0,2% вес. картофельного крахмала в 100 мл воды до полного растворения содержимого с образованием комплекса между ионами железа и крахмала. Через смесь пропускают азот для удаления растворенного кислорода. Затем в раствор при продолжении перемешивания по каплям добавляют 100 мл 0,5 М раствора борогидрида. Смесь продолжают перемешивать до полного восстановления комплекса с образованием черной суспензии сорбента. Суспензию центрифугируют при 6000 об/мин в течение 5 мин, осадок промывают 3 раза этанолом с центрифугированием. Осадок сорбента сушат под вакуумом, дробят большие частицы. На порошковом рентгеновском дифрактометре GBS EMMA определяют присутствие железа с нулевой валентностью по широкому пику два тетта 44.5°. По ширине пика расчетом по известной формуле определяют размер кристаллических наночастиц железа 8 нм. На растровом микроскопе JEOL JSM-6610 определяют размер частиц сорбента 70-95 нм, а на энергодисперсионной приставке к нему содержание железа 99±0,1%.

Для определения адсорбирующей способности ионов мышьяка растворы с сорбентом в колбе встряхивают на инкубаторе-шейкере 200 об/мин до периодов 5 мин, 120 мин. Суспензию для анализов отбирают 5 мл шприцем, центрифугируют 3000 об/мин в течение 5 мин, фильтруют через 0,2 мкм фильтр. Сухой остаток анализируют на содержание мышьяка в соответствии с ФЗ 1.31.2005, 01.553 (по Госстандарту методик, допущенных к применению).

Адсорбция увеличивается с увеличением дозы сорбента и времени контакта с раствором. При дозе 0,3 г/л рН=7 и концентрации ионов мышьяка (V) 1 мг/л достигается 100% удаление за 5 мин. Для концентрации 10 мг/л 100% удаление достигается за 120 мин. При концентрации мышьяка (III) 10 мг/л 100% удаление достигается за 120 мин.

Таким образом, предлагаемый сорбент обладает лучшим качеством по сравнению с известным сорбентом. Сорбент из наночастиц железа, покрытых крахмалом, может применяться в пищевой промышленности. Сорбент обладает хорошими адсорбирующими свойствами по отношению к ионам железа.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-110 of 394 items.
13.01.2017
№217.015.6a48

Стеклоблочный воздухоподогреватель-электрогенератор

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при нагревании воздуха, подаваемого на горение. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности стеклоблочного воздухоподогревателя-электрогенератора за счет конструкции стеклоблоков имеющих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592938
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.01.2017
№217.015.6d5d

Способ получения магнитной жидкости

Изобретение может быть использовано при получении магнитно-жидкостных уплотнений вращающихся валов, магнитных смазок, в процессах магнитного обогащения немагнитных материалов, в биологии и медицине. При получении магнитной жидкости из оксидгидроксида железа (III) или гетита и олеиновой кислоты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597376
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.6d91

Способ оперативного определения угловых элементов внешнего ориентирования космического сканерного снимка

Изобретение относится к области фотограмметрии и может быть использовано в задачах фотограмметрической обработки космических сканерных снимков для оперативного определения их угловых элементов внешнего ориентирования. Технический результат - повышение точности приближенно известных параметров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597024
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.6eeb

Способ получения нанопорошка меди из отходов

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения нанопорошка меди из отходов электротехнической медной проволоки, содержащих не менее 99,5% меди, включает их электроэрозионное диспергирование в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 100-120 Гц, напряжении на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597445
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.6efd

Экспресс-способ выбора параметров шлифования обрабатываемого материала микрорезанием единичным зерном в металлической связке

Изобретение относится к обработке материалов резанием. Способ включает закрепление детали на координатном столе под объективом оптического устройства, обработку материала шлифовальным инструментом, проектирование увеличенного изображения зоны резания на экран с чертежом. Обработку материала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597444
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.713c

Демпфирующий резец

Резец содержит режущую пластину и узел ее крепления, державку с выборкой в ней, имеющей прямоугольное основание, вставку из материала с высоким демпфированием и металлическую оправку. Для снижения трудоемкости монтирования вставки в прямоугольном основании выборки выполнено сквозное резьбовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596546
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.780f

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике и предназначено для определения параметров четырехэлементных двухполюсников или параметров датчиков с четырехэлементной схемой замещения. Технический результат: уменьшение погрешности измерения за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598977
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.78c2

Способ получения медного порошка из отходов

Изобретение относится к получению медного порошка из отходов электротехнической медной проволоки. Отходы, содержащие не менее 99,5% меди, подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 28-100 Гц, напряжении на электродах 150-220 В и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599476
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7c39

Панель для дополнительной теплоизоляции стен здания

Изобретение относится к области разработки конструкций дополнительной теплоизоляции стен при строительстве и ремонте зданий, предназначенных для уменьшения поступления теплоты из помещения в толщу стены при установке теплоизоляционных панелей внутри помещения или для защиты стен от воздействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600582
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.7c80

Термоэлектрический венец для дымовой трубы

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в конструкциях головки дымовых труб для утилизации тепла дымовых газов котельных агрегатов, промышленных печей при их выбросе в атмосферу с получением электричества. Термоэлектрический венец для дымовой трубы содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600192
Дата охранного документа: 20.10.2016
Showing 101-110 of 201 items.
25.08.2017
№217.015.cec0

Гидроклассификатор

Изобретение относится к переработке волокнистых материалов и может быть использовано в асбестовой и целлюлозно-бумажной промышленности. Гидроклассификатор включает корпус, расположенное вдоль корпуса просеивающее приспособление, установленные у противоположных по диагонали углов корпуса в его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620819
Дата охранного документа: 30.05.2017
25.08.2017
№217.015.ced9

Вихревой классификатор порошковых материалов

Изобретение относится к аппаратам для классификации дисперсных материалов и может быть использовано в строительной, химической и других отраслях промышленности. Вихревой классификатор порошковых материалов включает цилиндрическую прямоточную вихревую камеру с каналами вывода классифицируемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620821
Дата охранного документа: 30.05.2017
25.08.2017
№217.015.d09f

Трехслойная ресурсосберегающая железобетонная панель

Изобретение относится к строительству, в частности к ограждающим конструкциям промышленных зданий. Технический результат: поддержание заданной надежной эксплуатации трехслойной ресурсосберегающей железобетонной панели при землетрясениях за счет резонансных всплесков сейсмических волн в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621240
Дата охранного документа: 01.06.2017
25.08.2017
№217.015.d1d3

Способ скрытой маркировки продукта и его идентификации

Изобретение относится к средствам, предназначенным для скрытой маркировки продуктов-товаров, выпускаемых в промышленности, для обеспечения возможности проверки легальности их изготовления. Технический результат заключается в повышении надежности защиты и подтверждения подлинности продукции....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621969
Дата охранного документа: 08.06.2017
25.08.2017
№217.015.d278

Универсальный демпфирующий резец с управляемой жесткостью

Резец содержит режущую пластину и узел ее крепления, державку с выборкой в ней и вставку из материала с высоким демпфированием, металлическую оправку и контейнер, причем режущая пластина узлом ее крепления жестко фиксирована на верхней поверхности оправки, выполненной в виде прямоугольного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621939
Дата охранного документа: 08.06.2017
26.08.2017
№217.015.d457

Вихревой теплообменный элемент

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных отраслях техники, в частности в регенеративных теплообменниках газотурбинных установок. Изобретение заключается в том, что в вихревом теплообменном элементе, содержащем пакеты ребер,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622340
Дата охранного документа: 14.06.2017
26.08.2017
№217.015.d4b8

Система гелиотеплохладоснабжения

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах. Система гелиотеплохладоснабжения содержит южный и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622449
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.d504

Автономный солнечный опреснитель-электрогенератор

Изобретение относится к технике опреснения морских и соленых (минерализованных) вод и может быть использовано для получения опресненной воды и попутной генерации электрической энергии. Автономный солнечный опреснитель–электрогенератор включает прямоугольный корпус, выполненный из материала с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622441
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.d5b5

Газораспределительная станция

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе. Газораспределительная станция содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, эжектор, вихревую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623015
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.d7a9

Походная гелиотермоэлектростанция

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и тепловой энергии природных источников. Походная гелиотермоэлектростанция включает ковер, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622495
Дата охранного документа: 15.06.2017
+ добавить свой РИД