×
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 281-290 of 394 items.
19.07.2019
№219.017.b63d

Устройство защиты от средств фиксации теплового излучения

Изобретение относится к области военной техники как защита от выявления места расположения агрегатов оборонного назначения, выделяющих в процессе эксплуатации тепловую энергию. Устройство с системой взаимного контроля температуры окружающей среды и регулирования термического сопротивления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694703
Дата охранного документа: 16.07.2019
23.07.2019
№219.017.b6f1

Информационно-логическая измерительная система поддержки принятия решения при диагностике состояния предстательной железы

Изобретение относится к области медицины и к информационно-измерительной технике, используемой в медицинских исследованиях и диагностике. Раскрыта информационно-логическая измерительная система поддержки принятия решения при диагностике состояния предстательной железы, содержащая подсистему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695060
Дата охранного документа: 19.07.2019
02.08.2019
№219.017.bb69

Демпфирующий резец с варьируемой жесткостью

Резец содержит режущую пластину с узлом её крепления в державке, размещенной в металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам. При этом державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом. Конец державки, удаленный от режущей пластины, расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696115
Дата охранного документа: 31.07.2019
23.08.2019
№219.017.c24d

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметра объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков. Технический результат: уменьшение погрешности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697893
Дата охранного документа: 21.08.2019
03.09.2019
№219.017.c68b

Переносной термоэлектрогенератор

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в электрическую. Технический результат: повышение эффективности термоэлектрогенератора. Сущность: термоэлектрогенератор содержит перфорированный с бортов корпус и крышку, выполненные из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698937
Дата охранного документа: 02.09.2019
03.09.2019
№219.017.c6d2

Устройство задания расхода газа

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе испытательных расходомерных установок при испытании и поверке расходомеров-счетчиков газа, а также в технологических процессах. Устройство содержит эластичный резервуар, опорную раму, пластину с системой подвеса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698938
Дата охранного документа: 02.09.2019
07.09.2019
№219.017.c85f

Аналоговый интегратор последовательности импульсных сигналов

Изобретение относится к промышленной электронике, импульсной технике и схемотехнике и может быть использовано для интегрирования последовательностей импульсных сигналов различной формы и для формирования импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699410
Дата охранного документа: 05.09.2019
07.09.2019
№219.017.c87c

Способ получения нихромовых порошков электроэрозионным диспергированием в воде дистиллированной

Изобретение относится к получению нихромовых порошков электроэрозионным диспергированием. Диспергирование сплава Х15Р60 проводят в дистиллированной воде при напряжении на электродах 90-110 В, емкости разрядных конденсаторов 58 мкФ и частоте следования импульсов 110-120 Гц. Обеспечивается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699479
Дата охранного документа: 05.09.2019
12.09.2019
№219.017.c9f5

Пластинчатый теплообменник с естественным воздушным охлаждением

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменному оборудованию, и может быть использовано при воздушном охлаждении газов и жидкостей вне помещений без принудительной подачи охлаждающего воздуха. В пластинчатом теплообменнике с естественным воздушным охлаждением, включающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699858
Дата охранного документа: 11.09.2019
12.09.2019
№219.017.ca80

Термоэлектрическое устройство для предпускового обогрева стационарного двс

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам подогрева двигателей внутреннего сгорания в зимнее время для дистанционного запуска. Устройство для предпускового обогрева стационарного ДВС включает первую термоэлектрическую секцию, состоящую из термоэмиссионных преобразователей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699853
Дата охранного документа: 11.09.2019
Showing 201-201 of 201 items.
19.06.2023
№223.018.8228

Устройство для измерения прочности бетона

Изобретение предназначено для измерения прочности бетона и содержит ударник и пьезоэлектрический датчик, электроды которого подключены к входам фильтра высоких частот, выход которого соединен со входами измерителя частоты и измерителя коэффициента затухания, снабжено пригрузом изменяемой массы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002797126
Дата охранного документа: 31.05.2023
+ добавить свой РИД