Сорбционно-фильтрующий материал для очистки воды и способ его получения

Сорбционно-фильтрующий материал для очистки воды и способ его получения

Реферат

 

Изобретение относится к области неорганических сорбентов, используемых в водоподготовке. Предложен сорбционно-фильтрующий материал для очистки воды, содержащий диоксид марганца на алюмосиликатном носителе, в качестве которого он содержит бентонитовую глину, подвергнутую последовательно термической и кислотной активации, при этом он содержит компоненты при следующем соотношении (мас.%): диоксид марганца - 10-14, активированная бентонитовая глина - остальное. Способ получения заключается в термоактивации бентонита, кислотной обработке и обработке растворами соли Mn²⁺ и KMnO₄. Изобретение позволяет получить материал с высокими обезжелезивающими свойствами и высокой механической прочностью. 2 с. и 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области получения неорганических сорбентов, которые можно использовать для очистки вод, в том числе питьевых.

Известен сорбент, содержащий ферроцианиды переходных металлов в матрице глинистого минерала активированного фосфорной кислотой, а также способ получения сорбента, включающий обработку глины фосфорной кислотой, затем ферроцианидом калия и затем водорастворимой соли переходного металла (SU 1774884, B 01 J 20/16, 1992).

Полученный сорбент селективен по отношению к ионам Cs и Sr в растворах, но не пригоден для очистки питьевой воды от железа, марганца и других примесей.

Известен сорбент, содержащий оксиды сурьмы, титана или циркония в матрице глинистого материала, и способ получения этого сорбента, заключающийся в последовательной обработке глины в начале реагентом, выбранным из группы: ортофосфорная кислота, силикат натрия или смесь ортофосфорной кислоты с силикатом натрия и/или алюминия, затем термообработке глины при 350-600С, а затем ее обработке реагентами, содержащими оксиды сурьмы, титана или циркония (SU 1834704, B 01 J 20/16, 1993).

Полученный сорбент рекомендован для извлечения ионов тяжелых металлов и радионуклидов из вод, однако степень обезжелезивания воды при его использовании невелика.

Для обезжелезивания воды более пригодными являются материалы, содержащие диоксид марганца на носителе.

Так, например, известен обезжелезивающий материал, содержащий в качестве носителя мел, а в качестве каталитически активного компонента пиролюзит (RU 2184600, В 01 D 39/06, 2002).

Известен также способ получения обезжелезивающего материала, включающий измельчение доломита, его обжиг при 800С, обработку раствором МnСl₂ и сушку (RU 2162737, B 01 J 20/02, 2001).

Такой материал эффективно очищает воду от железа и марганца, но, имея в своем составе исключительно доломит, проигрывает алюмосиликату в некоторых специфических для него свойствах: сорбция фторида, нефтепродуктов ИВ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сорбционно-фильтрующий материал, содержащий диоксид марганца на алюмосиликатном цеолитном носителе, а также способ его получения, заключающийся в модифицировании клиноптилолита путем последовательной обработки вначале раствором МnСl₂, затем водой и затем раствором КМnO₄ в присутствии соли щелочного металла.

В результате получен материал, содержащий до 0,35% массы МnО₂ на алюмосиликатном носителе (RU 2091158, B 01 J 20/18, 1997).

Недостатками известного сорбента являются его низкая эффективность при очистке вод, содержащих взвешенные частицы, а также низкая износостойкость.

Задачей настоящего изобретения является разработка материала и способа, позволяющего получить материал, обладающий высокой обезжелезивающей способностью, высокой эффективностью при очистке вод, содержащих нефтепродукты и взвешенные частицы, и обладающего способностью поглощать анионные примеси.

Поставленная задача решается описываемым сорбционно-фильтрующим материалом для чистки воды, содержащим диоксид марганца на алюмосиликатном носителе, причем в качестве носителя он содержит бентонитовую глину, подвергнутую последовательно термической и кислотной активации, при этом он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Диоксид марганца 10-14

Активированная бентонитовая глина Остальное

Поставленная задача решается также описываемым способом получения сорбционно-фильтрующего материала, который включает обработку природного алюмосиликатного минерала-бентонитовой глины, подвергнутой последовательно термической и кислотной активизации, растворами последовательно соли двухвалентного марганца, затем перманганата калия.

Предпочтительно термическую активизацию глины проводят в две стадии, первую при температуре 800С, а вторую при температуре 1200С.

Предпочтительно кислотную активизацию проводят 6% раствором азотной кислоты при температуре 20С.

Материал, полученный в объеме вышеизложенной совокупности признаков, обладает высокой степенью поглощения примесей Fe, Mn и других металлов из природных и водопроводных вод. Кроме того, способен поглощать ионы фторидов, нитратов, а также задерживать взвешенные частицы. Кроме того, материал имеет высокую механическую прочность.

Ниже приведены примеры осуществления способа получения заявленного материала.

Пример 1

Из суспензии бентонитовидной глины готовят гранулы размером 1,0-1,5 мм и подают на термическую активизацию.

Первую стадию активизации проводят при t=800С. Затем гранулы измельчают, температуру поднимают до 1200С и продолжают термообработку при данной температуре.

Термообработанную глину обрабатывают 6% азотной кислотой при перемешивании в течение 30 минут и промывают водой. После тщательной промывки материал обрабатывают раствором МnСl₂, а затем, не промывая, КMnO₄ и сушат.

Получен материал, содержащий:

МnO₂ 12%

Алюмосиликатный носитель Остальное

Пример 2

Полученный по примеру 1 материал испытан при очистке воды. Исходная вода содержит следующие компоненты:

Железо общее 6,8 мг/л

Нефтепродукт 5,2 мг/л

Фторид общий 0,6 мг/л

Нитрат 1,2 мг/л

Сероводород 0,009 мг/л

Взвешенные частицы 278 мг/л

и др.

После пропускания исходной воды через заявленный материал со скоростью ~ 2 л/мин через объем сорбента (100 мм, h 100 мм) получена вода со следующими показателями:

Железо общее 0,18 мг/л

Нефтепродукт 0,08 мг/л

Фторид общий 0,35 мг/л

Нитрат <0,01 мг/л

Сероводород 0,001 мг/л

Взвешенные частицы 4 мг/л

Полученный сорбционно-фильтрующий материал является механически прочным и выдерживает не менее 100 циклов сорбции-регенерации.

Формула изобретения

1. Сорбционно-фильтрующий материал для очистки воды, содержащий диоксид марганца на алюмосиликатном носителе, отличающийся тем, что в качестве носителя он содержит бентонитовую глину, подвергнутую последовательно термической и кислотной активации, при этом он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Диоксид марганца 10-14

Активированная

бентонитовая глина Остальное

2. Способ получения сорбционно-фильтрующего материала для очистки воды, включающий обработку природного алюмосиликатного минерала последовательно растворами соли двухвалентного марганца и перманганата калия, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного минерала используют бентонитовую глину, предварительно подвергнутую термической и кислотной активации.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что термическую активацию глины проводят в две стадии, первую при температуре 800С, а вторую при температуре 1200С.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что кислотную активацию проводят 6%-ным раствором азотной кислоты при температуре 20С.