ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2015 года по МПК B01D39/06 

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

Известен гранулированный фильтрующий материал, состоящий из кембрийской глины и порошкообразного доломита в количестве 10-20% от массы глины (RU №2216385, B01D 39/06, B01J 20/02, опубл. 20.11.2003).

Известен также гранулированный фильтрующий материал, состоящий из кембрийской глины, доломита, гранитных отсевов, боя керамических изделий и стеклобоя (RU №2375101, B01D 39/06, опубл. 10.12.2009).

Однако эти фильтрующие материалы не обеспечивают эффективной очистки природных вод с высокой концентрацией гумусовых веществ, а также промышленных сточных вод, имеющих в своем составе ионы тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий и т.д.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому материалу является гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, бой керамических изделий, доломит, формоотход, являющийся отходом сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка и огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас. %: кембрийская глина 33,0-47,0, бой керамических изделий 4,0-6,0, доломит 13,0-17,0, формоотход 18,0-22,0, огнеупорная глина 18,0-22,0 (RU №2433853, B01D 39/06, опубл. 20.11.2011).

Недостатком этого фильтрующего материала является недостаточная эффективность очистки и сорбционная емкость по тяжелым металлам, например по свинцу.

Задача изобретения - создание гранулированного фильтрующего материала с высокой эффективностью очистки и более высокой сорбционной емкостью по тяжелым металлам.

Технический результат достигается тем, что гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, дополнительно содержит молотый бой автоклавного пенобетона с остатком на сите 063 не более 1% при следующем соотношении компонентов, мас. %:

кембрийская глина 50,0-60,0

молотый бой автоклавного пенобетона

с остатком на сите 063 не более 1% 40,0-50,0.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый состав гранулированного фильтрующего материала не известен, поэтому данное техническое решение обладает мировой новизной.

Кембрийская глина - легкоплавкая, полукислая, низкодисперсная, с низким содержанием крупнозернистых включений, насыпная плотность 1450 кг/м³, интервал спекания 50-100°C. Данные химического анализа глины представлены в таблице 1. Бой пенобетона автоклавного твердения, образующийся как на этапе производства пенобетона в виде брака, так и при его транспортировке и кладке стен, подвергается помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,63 не более 1%. Фазовый состав пенобетона представлен кварцем, гидросиликатами кальция, и более чем на 80% состоит из низкоосновных гидросиликатов, таких как тоберморит и ксонотлит.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат. Совместное присутствие кембрийской глины и молотого пенобетона приводит в обжиге к дегидратации гидросиликатов, появлению новых фаз и формированию более однородной поровой структуру материала с преимущественным размером пор от 1 до 5 мкм. Все это в совокупности приводит к появлению новых донорных активных центров, что увеличивает эффективность очистки и сорбционную емкость заявляемого материала.

Оптимальное содержание пенобетона в фильтрующем материале - 40,0-50,0%. При выходе за предел максимального содержания пенобетона понижается прочность гранул фильтрующего материала, и они разрушаются в воде. При выходе за предел минимального содержания пенобетона снижается сорбционная емкость и эффективность очистки, т.к. уменьшается общая пористость материала.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

Для изготовления фильтрующего материала автоклавный пенобетон любой плотности дозировался и подвергался помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,63 не более 1%. Пенобетон смешивали до однородной массы с кембрийской глиной, добавляли воду до влажности 25-30%. Полученную массу подвергали грануляции ручным способом. Сушку гранул размером 1-Змм проводили при температуре плюс 100-140°C. Полученный гранулированный материал обжигался при температуре 650-700°C. Исходные компоненты при обжиге претерпевают определенные физико-химические превращения, формирующие пористую структуру фильтрующего материала, что приводит к появлению новых донорных активных центров, и соответственно увеличивает эффективность очистки и сорбционную емкость заявляемого материала. Испытания проводились по ионам свинца. Повышение температуры обжига более 700°C не целесообразно, т.к. сорбционная емкость и эффективность очистки практически не изменяются, при температуре обжига менее 650°C гранулы фильтрующего материала теряют прочность и распадаются на более мелкие фрагменты. Сорбционная емкость определялась на основании данных технологического моделирования процесса очистки воды фильтрованием, выполняемого в соответствии с методикой, разработанной Д.М. Минцем (Технология очистки природных вод фильтрованием / Е.Г.Петров, П.П. Бегунов. - СПб., 2006. - 54 с). В таблице 2 приведены состав и свойства гранулированного фильтрующего материала. Анализ таблицы показывает, что сорбционная емкость предлагаемого гранулированного фильтрующего материала увеличивается на 40%, а эффективность очистки от ионов свинца возрастает практически до 100% по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к области сорбционной очистки и может быть использовано в технологии очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях. Гранулированный фильтрующий материал содержит кембрийскую глину и молотый бой автоклавного пенобетона с остатком на сите 063 не более 1%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: кембрийская глина 50,0-60,0, указанный молотый бой автоклавного пенобетона 40,0-50,0. Технический результат - увеличение эффективности очистки и сорбционной емкости по тяжелым металлам. 2 табл., 1 пр.

Гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, отличающийся тем, что дополнительно содержит молотый бой автоклавного пенобетона с остатком на сите 063 не более 1% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
кембрийская глина 50,0-60,0 указанный молотый бой   автоклавного пенобетона 40,0-50,0