Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к способам получения сорбента, который может быть использован для очистки природных и сточных вод.
Способ получения сорбента заключается в том, что смешивают 20 г опок измельченных до размера 0,001 мм в поперечнике, 20 г активного угля БАУ - 4, 60 г портландцемента - 500 и 10 г 10%-ного водного раствора хлорида натрия, 10 г 10% водного раствора хлорида кальция, компоненты смешивают до получения тестообразной массы, массу пропускают через шнековыи измельчитель, полученные гранулы высушивают при температуре 20-35°C, после схватывания массы выдерживают в проточной воде до отрицательной реакции на хлорид-ион.
Известен способ приготовления сорбента для очистки питьевой и промышленной воды от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов, фенола и поверхностно-активных веществ. В качестве природного адсорбента используют кремнистую породу смешанного минерального состава, содержащую, мас.%: опал-кристоболит 30-49, цеолит 7-25, глинистая составляющая 7-25, обломочно-песчано-алевритовый материал - остальное [1].
Недостатком данного способа является небольшая степень очистки воды от ионов тяжелых металлов. Кроме того, обработку породы проводят при температуре 250°C, что требует использования трудоемкого технологического оформления процесса активации сорбента.
Известен способ приготовления сорбента для адсорбционной очистки воды от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов, фенола, поверхностно-активных веществ и солей жесткости. В качестве адсорбента используют кремнистую породу смешанного минерального состава, содержащую в мас.%: опал-кристобалит 51-70, цеолит 9-25, глинистая составляющая (монтмориллонит, гидрослюда) 7-15, кальцит 10-25, обломочно-песчано-алевритовый материал - остальное, отобранную с месторождений Татарстана. Адсорбент в воздушно-сухом состоянии дробят, измельчают и рассеивают на ситах, выделяют фракцию (1,0-4,0)·103 м. Пробу прокаливают (скорость подъема температуры 50°C в час) в электропечи при 300°C в течение 2-х часов. В фарфоровый стакан загружают предварительно подготовленную пробу и 2 н. раствор соляной кислоты (HCl) при соотношении твердая фаза: жидкость = 1:2. Обработку проводят при комнатной температуре в течение 20 мин, периодически перемешивая стеклянной палочкой. Затем сливают раствор соляной кислоты и адсорбент нейтрализуют 0,05 н. раствором NaOH до рН=7,0 [2].
Недостатком данного способа является использование соляной кислоты, что требует оборудования, обладающего устойчивостью к агрессивным средам.
Известно изобретение, в котором загрузка контактного фильтра содержит в качестве верхнего слоя опоки марки ОДМ-2Ф с крупностью зерен 2,3-3,5 мм и плотностью 1,35 кг/м3; в качестве среднего слоя - антрацит крупностью зерен 1,5-2,3 мм и плотностью 1,6 кг/м3; нижний слой - песок с крупностью зерен 0,7-1,5 мм и плотностью 2,6 кг/м3. Изобретение обеспечивает получение кондиционной питьевой воды с высокой производительностью [3].
Недостатком данного варианта является то, что при фильтрации воды через опоки длительное время наблюдается опалесценция очищенной воды. Она исчезает, но после остановки и запуска установки опалесценция вновь возникает. Кроме того, при использовании данного варианта загрузки не удается длительное время удерживать в фильтре содержание токсикантов на уровне или ниже уровня требований к воде питьевого и хозяйственного назначения.
Известно изобретение, которое относится к способам получения сорбентов из природного сырья. Измельчают опоку Астраханской области, содержащую (мас.%): SiO2 - 78-80; Al2O3 - 18-22; Fe2O3 - 0,5; H2O - 0,2-0,5; CaSO4 - 0,3-0,5; СаСО3 - 0,12-0,8, выделяют частицы размером от 3 до 10 мм в поперечнике, промывают водой до удаления пыли и высушивают при 100-105°С до остаточной влажности 2% [4].
Недостатком способа является то, что для отмывания сорбента от коллоидно-дисперсных частиц требуется большой расход воды, что удорожает его эксплуатационную характеристику.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения сорбента, включающий смешивание измельченной опоки с дополнительными компонентами и формование гранул, отличающийся тем, что на смешивание подают 1 кг опоки, измельченной до размера 0,001 мм в поперечнике, 0,2 кг тонкоизмельченного катионита КУ-2-8, 0,2 кг тонкоизмельченного анионита АВ-17, 1 кг портландцемента-500 и 1,5 кг 10%-ного раствора хлорида натрия. Компоненты смешивают до получения тестообразной массы, массу пропускают через шнековый измельчитель, полученные гранулы высушивают, обрабатывают острым паром при 180°С до полного схватывания и выдерживают в проточной воде до отрицательной реакции на хлорид ионы [5].
Недостатком данного изобретения является большой расход тепла на получение сорбента, а также наличие в составе сорбента катионита и анионита, которые поглощают тяжелые металлы лишь на поверхности сорбента.
Целью данного изобретения является разработка простого и экологически чистого способа получения сорбента на основе природных алюмосиликатов.
Предлагаемый способ получения сорбента включает в себя: смешивание 20 г опок измельченных до размера 0,001 мм в поперечнике, 20 г активного угля БАУ - 4, 60 г портландцемента - 500 и 10 г 10%-ного водного раствора хлорида натрия, 10 г 10% водного раствора хлорида кальция, компоненты смешивают до получения тестообразной массы, массу пропускают через шнековый измельчитель, полученные гранулы высушивают при температуре 20-35°C, после схватывания массы, выдерживают в проточной воде до отрицательной реакции на хлорид-ион. Полученный сорбент обеспечивает поглощение из очищаемой воды большого ассортимента примесей.
Гигиеническая оценка сорбентов для очистки воды в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения проводилась согласно ТУ 2641-001-51652069-2001 с учетом методических указаний по гигиенической оценке материалов, реагентов, оборудования, технологий, используемых в системе водоснабжения МУ 2.1.4.783. Полученные результаты исследований приведены в табл.1
|
Как видно из табл.1, исследуемый материал не ухудшает органолептических свойств воды (отсутствие постороннего запаха и привкуса водных вытяжек), практически не изменяется величина цветности по сравнению с контролем. В процессе контакта сорбента с водой водородный показатель практически не изменяется и соответствует рекомендуемому гигиеническому нормативу (>6:<9).
Анализ содержания неорганических примесей в водной вытяжке на 30-е сутки опыта показал (2-я серия исследований), что миграция неорганических веществ - токсичных металлов I и II класса опасности (алюминия, бария, кадмия, никеля, молибдена, кобальта, ванадия, титана, ниобия, стронция, свинца) практически отсутствовала, а также не выявлена миграция металлов, влияющих на органолептические свойства воды (железо, марганец, медь) (табл.2).
|
Анализ полученных данных показал, что водная вытяжка из сорбента практически не оказывает токсического действия на дафний (не изменялись сроки выживаемости дафний по сравнению с контролем), а также она не влияет на хемотоксическую и генеративную функцию инфузорий, что свидетельствует об отсутствии миграции вредных химических веществ из сорбента. Оценивая полученные результаты, можно говорить о практическом отсутствии токсического воздействия водных вытяжек из сорбента на функцию свечения бактерий Эколюм по сравнению с контрольной водой (табл.3).
|
Анализ полученных данных показал, что водная вытяжка из сорбента практически не оказывает токсического действия на дафний (не изменяется сроки выживаемости дафний по сравнению с контролем), а также она не влияет на хемотоксическую и генеративную функцию инфузорий, что свидетельствует об отсутствии миграции вредных химических веществ из сорбента. Оценивая полученные результаты, можно говорить о практическом отсутствии токсического воздействия водных вытяжек из сорбента на функцию свечения бактерий Эколюм по сравнению с контрольной водой (табл.3). Экспериментальные исследования по изучению влияния исследованных образцов сорбента на рост и развитие микрофлоры проведены на указанном сорбенте, предварительно тщательно промытым и залитым дехлорированной водопроводной водой после термостатирования в течение суток, с последующим внесением естественного микробиоценоза загрязненных водоемов. Для контроля также использовалась дехлорированная водопроводная вода с внесением естественного микробиоценоза загрязненных водоемов. Пробы воды из сосуда с сорбентом и контролем исследовались согласно Сан-ПиН 2.1.4.1074-01.
|
Как видно из полученных данных (табл.4), через одни сутки происходит снижение содержания микроорганизмов (общие колиформные бактерии (ОКБ), термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ)) как в контроле, так и в опыте. Интенсивный рост микробного числа (ОМЧ) на исследованном сорбенте наблюдался на третьи сутки, причем в опыте наблюдался более значительный пик, что подтверждают и данные по увеличению содержания аммонийного азота в опыте по сравнению с контролем. На двадцатые и тридцатые сутки наблюдалось естественное отмирание микрофлоры, причем сорбент замедлял процесс отмирания. Развитие микрофлоры на исследованном образце в процессе биообрастания подтверждает целесообразность при необходимости периодического или на постоянной основе обеззараживания обработанной на нем воды одним из общепринятых дезинфекционных методов.
Проверка эффективности очистки воды от токсичных ионов металлов и органических соединений показала, что сорбент обладает высокой поглотительной способностью к токсичным металлам и органическим соединениям (табл.5).
|
Таким образом, на основании проведенных органолептических, физико-химических, экспресс-токсикологических и радиологических исследований можно сделать заключение о возможности применения сорбента в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения для доочистки питьевой воды.
Использование заявляемого способа получения природного сорбента на основе опок Астраханской области для очистки воды в системе хозяйственно питьевого водоснабжения позволяет:
1) повысить качество очищаемой воды;
2) расширить область применения природного адсорбционного сырья.
Список литературы
1. Конюхова Т.П., Кикило Д.А., Лучин Г.С., Чуприна Т.Н., Михайлова О.А., Дистанов У.Г., Харисов Ю.Г. Способ адсорбционной очистки воды. Патент RU №2111171, МПК 6 C02F 1/28; заявл. 1996.01.16; опубл. 1998.05.20.
2. Конюхова Т.П., Кикило Д.А., Михайлова О.А., Нагаева С.З., Чуприна Т.Н., Дистанов У.Г., Ярулина Г.Г., Харисов Ю.Г. Способ адсорбционной очистки воды. Патент RU №2150997, МПК 7 B01J 20/16, C02F 1/28; заявл. 1998.09.03; опубл. 2000.06.20.
3. Линевич С.Н., Фесенко Л.Н., Богданов С.С., Игнатенко С.И. Загрузка контактного фильтра для очистки природных вод. Патент RU №2238787, МПК 7 B01D 39/02, B01J 20/16; заявл. 2003.04.29; опубл. 2004.10.27
4. Алыков Н.М., Алыков Е.Н., Яворский Н.И., Алыкова Т.В. Способ получения природного сорбента для очистки воды в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения. Патент RU 2370312 С2, МПК B01J 20/16, C02F 1/28, заявл. 2007.08.10., опубл. 2009.02.20.
5. Алыков Н.М., Никитина Ю.Е. Способ получения сорбента для очистки природных и сточных вод. Патент RU 2399412 С2, МПК B01J 20/16, B01J 20/30; заявл. 2008.12.15, опубл. 2010.09.20.
Способ получения сорбента для очистки природных и сточных вод, включающий смешивание 20 г измельченной опоки до размера 0,001 мм в поперечнике, 60 г портландцемента - 500, 10 г 10%-ного водного раствора хлорида натрия, 10 г 10% водного раствора хлорида кальция, отличающийся тем, что в массу вносят 20 г активного угля БАУ-4, компоненты смешивают до получения тестообразной массы, массу пропускают через шнековый измельчитель, полученные гранулы высушивают при температуре 20-35°C, после схватывания массы выдерживают в проточной воде до отрицательной реакции на хлорид-ион.