СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2001 года по МПК B01J20/02 B01J20/06 B01J20/30 B01D39/02 

Изобретение относится к способу получения гранулированного фильтрующего материала и может быть использовано в технологии очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях.

Известен способ получения фильтрующего материала, включающий введение в глинистую суспензию порошкообразного доломита с последующей ее грануляцией и обжигом при температуре 800 - 880^oC (RU патент N 2077380, B 01 J 2/02, 1997 г.).

Известен способ получения фильтрующего материала, включающий измельчение природного материала (цеолитсодержащего туфа), обработку его при комнатной температуре раствором, содержащим ионы двухвалентного марганца, затем щелочным раствором, содержащим перекись водорода, и сушку при 20-100^oC (SU 1491580, B 01 J 2/06, 1989).

В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения и требованиями ГОСТ концентрация в воде железа и марганца не должна превышать 0,3 и 0,1 мг/см³. Такие жесткие требования обусловлены тем, что марганец отрицательно влияет на организм человека. Повышенное содержание марганца неблагоприятно сказывается на высшей нервной деятельности человека. Повышенное содержание железа также неблагоприятно влияет на организм. При продолжительном введении оно накапливается в печени в виде коллоидных оксидов железа, получивших название гемосидирина, который вредно воздействует на клетки печени, вызывая их разрушение.

Задачей изобретения является разработка способа получения более доступного фильтрующего материала, расширяющего ассортимент фильтрующих материалов, обеспечивающих высокую сорбционную способность по отношению к железу и марганцу.

Способ в соответствии с изобретением заключается в том, что в качестве природного минерала используют природный минерал (добываемый в Ленинградской области) - доломит, фракция до 10 мм. Сырье подвергают измельчению и классификации до фракции 0,3-1,5 мм. Полученный полупродукт обжигают в атмосфере воздуха при температуре 500-900^oC в течение 1-3 часов, затем остужают до комнатной температуры и обрабатывают раствором, содержащим ионы двухвалентного марганца (Раствор: Mn²⁺ ~ 0,01-0,2 моль/л). После этого раствор сливают, а материал подвергают сушке при температуре от 100 до 200^oC.

Предварительная механохимическая активация доломита существенно повышает степень очистки загрязненных вод с его использованием. В сорбционных процессах важное значение приобретают генерируемые механохимичесхой активацией на поверхности различного рода дефекты, играющие роль активных сорбционных центров. Происходят глубокие изменения в структуре доломита. Кроме того, при термической обработке происходит разложение карбонатов магния и кальция, при этом преимущественно разлагается карбонат магния, и когда достигается определенное парциальное давление CO₂, происходит рекорбанизация кальция, а магний остается в виде оксида. Этот факт позволяет достичь необходимой механической прочности и высокой сорбционной способности материала. Последующая пропитка материала раствором солей марганца приводит к тому, что вся поверхность сквозных пор гранулы материала покрывается диоксидом марганца, который образуется за счет сушки материала при повышенных температурах 100 - 200^oC.

Диоксид марганца является катализатором окисления железа и марганца и позволяет окислить эти элементы кислородом воздуха за время контакта очищаемой воды с фильтрующей загрузкой при скоростях потока около 10-15 м/ч.

Пример реализации способа.

Природный минерал (добываемый в Ленинградской области) - доломит, фракция до 10 мм подвергали измельчению на грануляторе и использовали фракцию 0,3-1,5 мм. Затем полученный продукт подвергали отжигу при температуре 800^oC в течение 2-х часов в атмосфере воздуха, затем остужали до комнатной температуры и обрабатывали раствором MnCl₂, концентрация ионов Mn²⁺ - 0,1 моль/л, после чего раствор сливали и материал подвергали сушке при 150^oC.

Фильтровальную колонку загружали полученным гранулированным материалом, крупность зерен 0,5-1,0 мм. Высота фильтрующего слоя - 0,6 м, скорость фильтрации 10 м/ч. Длительность фильтроцикла 4 месяца. Очистке подвергали артезианскую воду, характеризующуюся следующими показателями:
PH 6,3, мутность 12,5 мг/л, цветность 250 град., Fe 18,2 мг/л, Fe 0,4 мг/л, ПМО 24 мг О/л, ОЖ 0,7 мг-экв/л.

Показатели очищенной воды:
PH 7,2, мутность 0,5 мг/л, цветность 10 град., Fe 0,05 мг/л, ПМО 0,85 мг О/л, ОЖ 0,9 мг-экв/л.

В таблице приведены результаты очистки воды от ионов железа и марганца после очистки 50 м³ воды.

Как видно из результатов испытаний, материал эффективно очищает воду от железа и марганца до значений, гораздо ниже допустимых санитарными нормами.

Использование: получение гранулированного фильтрующего материала для очистки природных вод хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях. Доломит подвергают измельчению и классификации до фракции 0,3-1,5 мм. Полученный полупродукт подвергают отжигу в атмосфере воздуха при температуре 500-900°С в течение 1-3 ч. Затем остужают до комнатной температуры и обрабатывают раствором, содержащим ионы двухвалентного марганца (Мn²⁺ ~ 0,01-0,2 моль/л). После этого раствор сливают, а материал подвергают сушке при 100 - 200°С. Материал обладает высокой сорбционной емкостью и эффективно очищает воду от железа и марганца до значений гораздо ниже допустимых санитарными нормами. 1 табл.

Способ получения гранулированного фильтрующего материала, включающий измельчение природного минерала, его обработку при комнатной температуре раствором, содержащим ионы двухвалентного марганца и сушку, отличающийся тем, что в качестве природного минерала используют доломит, после измельчения его подвергают классификации до фракции 0,3 - 1,5 мм, обжигу при температуре 500 - 900^oС в течение 1 - 3 часов и охлаждению до комнатной температуры, сушку материала ведут при 100 - 200^oС.