СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА Российский патент 1997 года по МПК B01J20/30 

Описание патента на изобретение RU2096082C1

Изобретение относится к химической технологии, конкретно, к способам получения целлюлозосодержащих сорбентов, которые могут быть использованы для очистки растворов и сточных вод от ионов токсичных тяжелых и радиоактивных металлов.

Известны способы получения целлюлозосодержащих сорбентов путем обработки древесины различными органическими модификаторами (полиаминами, формальдегидами и др.) [1, 2] Указанные сорбенты используются для очистки сточных вод от органических веществ и ионов тяжелых металлов. Недостатками данных способов являются сложность синтеза и сравнительно низкие сорбционные характеристики полученных сорбентов.

Наиболее близким к заявленному является способ получения целлюлозосодержащего сорбента, включающий обработку целлюлозы смесью растворов фосфорной кислоты и мочевины при температуре 70 80oC, сушку, термообработку при температуре 140 150oC и промывку полученного материала водой [3, прототип] Полученный сорбент -фосфат целлюлозы обладает емкостью 2,6 мг-экв/г и используется, в основном, для удаления ионов кальция из биологических сред (крови, молока и т.д.). Недостатками данного сорбента являются его относительно высокая стоимость, а также недостаточно высокая селективность в солевых растворах к ионам трансурановых элементов.

Задачей изобретения является получение сорбента на основе природного сырья древесины, обладающего повышенной емкостью и селективностью к ионам тяжелых токсичных и трансурановых элементов.

Поставленная задача решается путем синтеза сорбента, который включает в себя обработку древесных опилок лиственных пород раствором состава: фосфорная кислота 0,5 2 моль/л, мочевина 2 6 моль/л при температуре 60 90oC, соотношение твердой и жидкой фаз 1 (5 20) в течение 1 3 ч и последующую термообработку при 140 170oC проводят в течение 1 3 ч.

Указанная совокупность отличительных признаков не описана в научно-технической и патентной литературе и является новой и не очевидной для специалиста в данной области.

Так, нами экспериментально было показано, что при использовании сорбента, полученного заявленным способом при извлечении микроколичеств радионуклидов Pu (IV), U(VI) и Am (III) из азотнокислых растворов, коэффициенты распределения указанных радионуклидов составляют 6500, 60000, 13500 см3/г соответственно, что выше значений Kd, получаемых при использовании сорбента, полученного по способу-прототипу (фосфат целлюлозы) [3] а также при использовании других фосфоросодержащих неорганических сорбентов (фосфат титана или циркония) и ионообменных смол (СФ-4, СФ-5, КРФ). Кроме того, материал, полученный заявляемым способом, по сравнению с прототипом обладает в 1,6 1,8 раз большей ионообменной емкостью и не теряет при этом механической прочности.

Данный факт объясняется тем, что при обработке древесины смесью фосфорной кислоты и мочевины происходит фосфорилирование не только целлюлозы, но и других компонентов древесины (лигнина, гемицеллюлозы и др.), фосфатные производные которых обуславливают повышенную емкость и селективность к радионуклидам ТУЭ. Заявляемые диапазоны концентраций реагентов, температуры и времени обработки являются оптимальными с точки зрения получения сорбента с максимальными сорбционными характеристиками и расхода реагентов.

Преимущественное использование опилок лиственных пород деревьев обусловлено тем, что при использовании хвойных опилок в процессе синтеза происходит взаимодействие реагентов со смолистыми веществами древесины с образованием спекшейся массы, с трудом поддающейся фосфорилованию.

Заявляемый способ иллюстрируется следующим примером.

Пример 1 (прототип).

1 кг целлюлозы в виде марли пропитывают в растворе состава: 3850 г мочевины, 1430 мл 85%-ной фосфорной кислоты и 8320 мл дистиллированной воды при температуре 80oC в течение 30 мин. Затем материал извлекают из раствора, отжимают от избытка реагентов, сушат при температуре 60 80oC и термообрабатывают в сушильном шкафу при температуре 150oC в течение 690 мин. Далее материал промывают водой до отрицательной реакции по фосфат-ион и сушат на воздухе до постоянного веса.

Пример 2.

0,9 кг осиновых опилок фракции 0,3 3,0 мм обрабатывают 18 л раствора состава, моль/л: фосфорная кислота 0,5, мочевина 2,0, т:ж 1 20 при температуре 60oC в течение 3 ч. После этого опилки отжимают для удаления избытка раствора, сушат при температуре 60 70oC и подвергают термообработке в сушильном шкафу при температуре 140oC в течение 3 ч. После окончания термообработки опилки промывают водой до отрицательной реакции по фосфат-ион и сушат на воздухе до постоянного веса.

Пример 3.

1 кг березовых опилок фракции 0,5 5 мм обрабатывают 5 л раствора состава, моль/л: фосфорная кислота 2,0, мочевина 6,0, т:ж 1 5 при температуре 90oC в течение 1 ч. После этого опилки отжимают для удаления избытка раствора, сушат при температуре 60 80oC и подвергают термообработке в сушильном шкафу при температуре 170oC в течение 1 ч. После окончания термообработки опилки промывают водой до отрицательной реакции по фосфат-ион и сушат на воздухе до постоянного веса.

Для сорбентов, полученных по примерам 1 3, были определены значения статистической обменной емкости (СОЕ) по ионам кальция и меди, а также коэффициенты распределения микроколичеств Pu(IV), UO2+2

и Am (III) в растворе и проведен их химический анализ на содержание фосфора в твердой фазе. Данные представлены в таблице.

Представленные данные показывают, что сорбенты, полученные заявленным способом, обладают повышенной по сравнению с прототипом емкостью и селективностью к ионам трансурановых элементов.

Похожие патенты RU2096082C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ХРОМА (III) И (VI) 2005
  • Жукова Инна Леонидовна
  • Орехова Светлана Ефимовна
  • Ашуйко Валерий Аркадьевич
  • Хмылко Людмила Ивановна
RU2291113C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 2017
  • Натареев Сергей Валентинович
  • Козлов Владимир Александрович
  • Никифорова Татьяна Евгеньевна
  • Быков Александр Андреевич
  • Захаров Дмитрий Евгеньевич
RU2657506C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ФОРМАЛЬДЕГИДА 2002
  • Шманькова Наталия Анатольевна
  • Орехова Светлана Ефимовна
  • Ашуйко Валерий Аркадьевич
  • Хмылко Людмила Ивановна
RU2223812C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ 1995
  • Величко Б.А.
  • Шутова Л.А.
  • Рыжакова А.А.
  • Абрамова Г.В.
  • Фоменко А.С.
  • Албулов А.И.
RU2079359C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 2007
  • Никифорова Татьяна Евгеньевна
  • Козлов Владимир Александрович
  • Одинцова Ольга Ивановна
  • Кротова Мария Николаевна
RU2351548C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 2002
  • Данилов В.Г.
  • Яценкова О.В.
  • Кузнецова С.А.
  • Кузнецов Б.Н.
RU2203995C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ХРОМА И ЦИНКА 2006
  • Фомин Василий Васильевич
  • Каблуков Виктор Иванович
  • Мержоев Ахмед Муратович
RU2313388C1
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 2022
  • Никифорова Татьяна Евгеньевна
RU2791803C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОСЛОЙНОГО СОРБЕНТА 2007
  • Цветохин Александр Григорьевич
  • Бетенеков Николай Дмитриевич
RU2356619C1
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 2019
  • Никифорова Татьяна Евгеньевна
  • Козлов Владимир Алексадрович
  • Афонина Ирина Алексеевна
  • Афонина Наталья Евгеньевна
  • Натареев Сергей Валентинович
RU2712907C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 096 082 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА

Изобретение относится к сорбентам для очистки растворов и питьевых вод от ионов тяжелых и радиоактивных металлов. Древесину лиственных пород обрабатывают раствором состава: фосфорная кислота 0,5 - 2,0 моль/л, мочевина 2 - 6 моль/л, при температуре 60 - 90oC в течение 1 - 3 ч при соотношении т:ж = 1 : (5 - 20). Далее материал отжимают, сушат и подвергают термообработке при температуре 140 - 170oC в течение 1 - 3 ч. После промывки и сушки получают сорбент с обменной емкостью 3,1 - 4,6 мг-экв/г и коэффициентами распределения микроколичеств плутония, урана и америция 5•103 - 6•104 см3/г. Сорбент, получаемый по заявленному способу, обладает повышенной емкостью и селективностью к ионам трансурановых элементов. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 096 082 C1

1. Способ получения сорбента, включающий обработку целлюлозосодержащего материала раствором смеси фосфорной кислоты и мочевины при нагревании, термообработку, промывку и сушку полученного продукта, отличающийся тем, что в качестве целлюлозосодержащего материала используют древесные опилки лиственных пород, обработку ведут раствором состава: фосфорная кислота 0,5 2 моль/л, мочевина 2 6 моль/л при 60 90oС, а термообработку осуществляют при 140 170oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку опилок раствором смеси фосфорной кислоты и мочевины проводят при соотношении твердой и жидкой фаз 1 /5 20/ в течение 1 3 ч. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что термообработку при 140 - 170oС проводят в течение 1 3 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2096082C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ получения сорбента для очистки сточных вод от тяжелых металлов 1987
  • Тимофеева Светлана Семеновна
  • Балад Элеанора Эрнестовна
  • Кухарев Борис Федорович
  • Кухарева Валентина Александровна
SU1498551A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Авторское свидетельство СССР N 420572, кл
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Ермоленко И.Н., Дуглов Е.Д., Люблинер И.П
и др
Новые волокнистые сорбенты медицинского назначения
- Минск: Наука и техника, 1978, с
Солесос 1922
  • Макаров Ю.А.
SU29A1

RU 2 096 082 C1

Авторы

Ершов Б.Г.

Селиверстов А.Ф.

Быков Г.Л.

Гелис В.М.

Милютин В.В.

Даты

1997-11-20Публикация

1994-11-29Подача