Сорбент для очистки водных сред от мышьяка и способ его получения

Сорбент для очистки водных сред от мышьяка и способ его получения

Реферат

Изобретение относится к сорбентам и способам очистки воды от мышьяка и может быть использовано для очистки как промстоков, так и воды для бытовых нужд. Вода во многих странах загрязнена мышьяком и без очистки не пригодна для использования в бытовых целях. При отравлении мышьяком поражается сосудистая система, центральная и периферическая нервная система, кожа. Известно, что неорганические соединения мышьяка более опасны, чем органические, и трехвалентный As(III) более опасен, чем As(V). Главным источником As в воде являются промстоки.

Известны различные способы очистки воды от As.

Известен способ осаждения As нанокристаллами акагенита, который получают путем осаждения гидроксида железа(III) карбонатом аммония (пат.2323988, опубл. 2009 г.), и полученный осадок сушат сублимационным способом при комнатной температуре. К недостаткам метода следует отнести многостадийность получения и применения. Вначале получают акагенит в дисперсном состоянии, сушат и полученный осадок используют для осаждения ионов мышьяка.

Предложен способ очистки сточных вод от As путем сорбции на композиционном сорбенте, содержащем в своем составе гидроксид железа и перхлорвиниловую смолу (пат.2136607, 1999 г.). К недостаткам данного способа следует отнести многостадийный способ получения адсорбента. Вначале перхлорвиниловую смолу растворяют в диметилформамиде, к полученному раствору добавляют порошок гидроксида железа, полученную органоминеральную суспензию распыляют в воде, дисперсный осадок выделяют и используют для адсорбции ионов As из водных сред. При получении композиционного дисперсного адсорбента промстоки загрязняются диметилформамидом.

Наиболее близким к предлагаемому является сорбент для очистки воды от ионов тяжелых металлов, в том числе от ионов мышьяка разной валентности, и способ его получения (пат.2328341, опубл. 10.07.2008 г.). Сорбент состоит из измельченного цеолита, нанофазного гидроксида железа и нанофазного бемита. К недостаткам способа получения сорбента следует отнести его многостадийность и сложность получения адсорбента, что приводит к его дороговизне. Вначале получают нанофазный бемит гидролизом нанопорошка алюминия. Затем получают нанофазный гидроксид железа гидролизом раствора хлорида железа раствором гидроксида аммония. Далее измельченный цеолит смешивают с Н₂О, нанофазным 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.

Задачей предлагаемого изобретения является получение сорбента для извлечения мышьяка из водных сред и разработка способа его получения.

Технический результат заключается в упрощении способа получения сорбента и увеличении степени очистки технологических растворов и сточных вод от мышьяка.

Сорбент для очистки водных сред от мышьяка содержит оксигидроксид железа (ОГЖ), выделенный из отходов станций обезжелезивания подземных вод, водорастворимый полимер и глицерин при следующем соотношении компонентов, %

ОГЖ (дисперсный)	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.

В качестве исходного сырья для получения сорбента использовали отходы, выделенные на станциях обезжелезивания подземных вод, которые представляют собой гелеобразную массу (пасту), содержащую в своем составе оксигидроксид железа (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 (ПВС), полиакриламид (ПАА), метилцеллюлозу (МЦ), полиэтиленгликоль (ПЭГ), а в качестве пластификатора - глицерин.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1

1,6 г ПВС (6,1%) растворяют в 100 мл воды, добавляют 12,6 г (48%) глицерина и при перемешивании добавляют 100 г гелеобразной массы (пасты) ОГЖ, содержащей 12 г дисперсного ОГЖ (45,9%). Все тщательно перемешивают, обрабатывают ультразвуком и оставляют полученную массу на 24 часа при комнатной температуре. При этом происходит расслаивание, верхний прозрачный водный слой сливают, а осадок распределяют слоем 8-10 см и выдерживают в течение 24 часов при комнатной температуре. При добавлении к сухому осадку воды происходит растрескивание с образованием гранул размером 0,2-0,5 см. Их промывают водой, высушивают при 50-60°С и исследуют в качестве сорбента для извлечения мышьяка из водной среды в статических и динамических условиях. Результаты испытаний представлены в таблице.

Анализ на мышьяк выполнялся в соответствии с ФЗ 1.31.2005, 01.553 (по Госстандарту методик, допущенных к применению). Исходная концентрация мышьяка в модельном растворе составляла 0,5 мг/л.

Пример 2

Гранулы получали по способу, описанному в примере 1, с той лишь разницей, что в качестве водорастворимого полимера использовали полиакриламид. Соотношение всех компонентов - как указано в примере 1. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 3

Сорбент получали по способу, описанному в примере 1, с той лишь разницей, что в качестве водорастворимого полимера использовали полиэтиленгликоль (ПЭГ-15). Соотношения компонентов и результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 4

0,5 г метилцеллюлозы растворяют в 100 мл воды, добавляют 10 г глицерина, перемешивают и постепенно при перемешивании добавляют 100 мл пасты ОГЖ (содержащей 12 г сухого ОГЖ). Все тщательно перемешивают, обрабатывают ультразвуком и оставляют на 24 часа при комнатной температуре. При этом происходит расслаивание. Верхний светлый прозрачный слой сливают, осадок слоем 5-10 см высушивают, обрабатывают водой и образовавшиеся при растрескивании гранулы тщательно промывают водой, высушивают при температуре 50-60°С и исследуют на адсорбцию мышьяка. Результаты испытаний представлены в таблице.

Таким образом, предлагаемое изобретение превосходит по степени извлечения ионов мышьяка прототип и позволяет увеличить степень очистки технологических растворов и сточных вод от мышьяка.

Содержание мышьяка в стоках при этом снижается до современных уровней ПДК (0,05 мг/дм³). Предлагаемый метод может найти применение при извлечении мышьяка из сточных вод промышленных предприятий.

Пример	Полимер	ОГЖ	Полимер	Глицерин	Степень извлечения мышьяка, %, в условиях
г	%	г	%	г	%	динамических	статических
1	ПВС	12	45,9	1,6	6,1	12,6	48,0	96,1	99,5
2	ПАА	12	45,9	1,6	6,1	12,6	48,0	95,9	99,0
3	ПЭГ	12	45,9	1,6	6,1	12,6	48,0	96,2	-
4	Метилцеллюлоза	12	53,3	0,5	2,2	10	44,5	96,4	96,7
5	ПВС	12	50,8	1,6	6,8	10	42,4	96,5	97,8

Исходная концентрация AS 0,5 мг/л.

1. Сорбент для очистки водных сред от мышьяка, включающий нанофазный оксигидроксид железа (ОГЖ), отличающийся тем, что он содержит оксигидроксид железа (ОГЖ), выделенный из отходов станций обезжелезивания подземных вод, водорастворимый полимер и глицерин при следующем соотношении компонентов, %

ОГЖ (дисперсный)	45,9-53,3
Полимер	2,2-6,8
Глицерин	остальное

2. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого полимера он содержит поливиниловый спирт, или полиакриламид, или метилцеллюлозу, или полиэтиленгликоль.

3. Способ получения сорбента для очистки водных сред от мышьяка, отличающийся тем, что отходы станций обезжелезивания с содержанием оксигидроксида железа 10-12% смешивают с водным раствором полимера и глицерином, обрабатывают ультразвуком, выдерживают 24 часа, образующийся осадок высушивают при 50-60°С.