СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА Российский патент 2003 года по МПК B01J20/24 

Изобретение относится к способам получения технологичных форм гуминовых сорбентов, применяемых для извлечения тяжелых металлов при очистке бытовых и промышленных сточных вод, а также в гидрометаллургии.

В частности, известны торфяные сорбенты, модифицированные кремнекислотой, поливиниловым спиртом и их смесью (1, 2). Но торф обладает высокой набухаемостью в жидкой среде, что делает невозможным его использование в динамических условиях.

Сорбенты, получаемые путем извлечения гуматов из природного сырья, т.е. из торфа (патент RU 2108859, патент RU 2131236), слишком дорогостоящи для использования их в промышленных масштабах.

Наиболее близким по технической сущности аналогом данного изобретения можно считать способ по патенту RU 2131296. Способ, описанный в этом патенте, достаточно трудоемок, а порошкообразная форма сорбента, получаемая этим способом, не обладает достаточной эксплуатационной стойкостью в условиях динамического режима использования.

Цель заявляемого способа - обеспечить получение гранулированного торфяного сорбента, прочного, кислото-водостойкого и сохраняющего сорбционную емкость при многоцикловом его использовании.

Поставленная цель достигается путем подбора определенного количественного соотношения сорбента и связующего: при приготовлении пастообразной смеси силикат натрия концентрации 2,5-10% (по SiO₂) смешивают с торфяным сорбентом в количестве 5-20 маc.% от веса торфа, сформованные из такой пасты гранулы высушивают и обрабатывают минеральной кислотой. Прочностные и кинетические характеристики конечного продукта обеспечиваются лишь в вышеуказанных пределах. Варьирование количественным содержанием силиката натрия обусловлено различием структур торфяного сырья.

Способ осуществляют следующим образом: в водную дисперсию гуминосодержащего материала (например, торфа) добавляют водный раствор силиката натрия (жидкого стекла) в количестве 5-20% (по SiO₂), из полученной дисперсии формуют гранулы, которые высушивают, обрабатывают раствором минеральной кислоты и отмывают до нейтральной реакции. В результате взаимодействия силикатной составляющей с минеральной (зольной) частью торфа, содержание SiO₂ в которой лежит в пределах 55-70%, образуется прочный минеральный каркас, а щелочная составляющая приводит к образованию растворимых гуматов натрия, которые после кислотной обработки переходят в нерастворимые гуминовые кислоты. Полученные гранулы имеют высокую механическую прочность в сухом состоянии и удовлетворительную кислото- и водостойкость, позволяющую использовать их в динамических условиях в многоцикловом режиме (в наших экспериментах до 20 циклов "сорбция-десорбция") без заметного снижения емкости, составляющей 1,2-,5 ммоль/г в зависимости от содержания связующего. При меньшем содержании связующего прочность гранул недостаточна, при большем - ухудшаются кинетические характеристики сорбента. Введение для создания макропористой структуры порообразующих веществ (например, карбонатов) не снижает технологических характеристик сорбента, но улучшает кинетику сорбции.

Пример 1
К 20 г торфа фракции < 0,2 мм добавляют 20 мл воды и 40 мл 2,5% (по SiO₂) раствора жидкого стекла, тщательно перемешивают в течение 10-15 минут и формуют гранулы. Сформованные гранулы высушивают, после чего обрабатывают раствором соляной кислоты 1: 10, отмывают (на фильтре или декантацией) до нейтральной реакции и высушивают.

Пример 2
К 20 г торфа фракции < 0,2 мм добавляют 20 мл воды и 40 мл 10% (по SiO₂) раствора жидкого стекла, тщательно перемешивают в течение 10-15 минут и формуют гранулы. Сформованные гранулы высушивают, после чего обрабатывают раствором серной кислоты 1:40, отмывают до нейтральной реакции и высушивают.

Источники информации
1. А.И. Камнева, В.В. Платонов, Теоретические основы химической технологии горючих ископаемых, М., "Химия", 1990 г.

2. А. Е. Афанасьев, С.И. Гамаюнов, А.С. Мясников, Гранулирование торфа методом окатывания, в сб. "Физико-химия торфа и сапропеля: проблемы их переработки и комплексного использования", Тверь, 1994 г., с. 97.

Использование: получение сорбентов. В водную пасту гуминосодержащего сырья вводят раствор силиката натрия, пасту гранулируют, гранулы высушивают, обрабатывают кислотой, отмывают до нейтральной реакции и повторно высушивают. Содержание силиката натрия лежит в пределах 5-20%. Изобретение позволяет получить кислото-водостойкие гранулы сорбента.

Способ получения гуминокремнеземного сорбента, включающий обработку торфа раствором силиката натрия, перемешивание, обработку продукта взаимодействия минеральной кислотой и сушку, отличающийся тем, что обработку проводят 2,5-10%-ным раствором силиката натрия (по SiO₂), взятым в количестве 5-20% (по SiO₂) от веса торфа, а перед обработкой минеральной кислотой пастообразную смесь торфа с силикатом натрия формуют в гранулы и высушивают.