СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ СРЕД ОТ МЫШЬЯКА Российский патент 2017 года по МПК B01J20/06 B01J20/32 

Изобретение относится к области сорбционной очистки грунтовых, поверхностных и сточных вод от содержания в них мышьяка. Сорбент позволяет улавливать ионы мышьяка разной валентности. Заявляемое изобретение может найти применение на локальных водозаборах, предприятиях химической и металлургической промышленности, в сфере использования травильных и гальванических технологий, а также в индивидуальных системах очистки питьевой воды.

В изобретении (например, RU 2172297, 20.08.2001) представлен сорбент для очистки водных сред от радиоактивных изотопов, в качестве, которого используют высокодисперсный гематит, модифицированный полиалюмоэтилсиликонатом натрия с соотношением Si/Al равным от 2,8 до 3,2 с последующей термообработкой модифицированного сорбента при температуре от 150 до 160°C в течение от 60 до 70 мин при следующем соотношении компонентов, мас. % (в пересчете на сухой остаток): гематит от 90,79 до 95,86; полиалюмоэтилсиликонат натрия от 4,14 до 9,21. Очистку ведут при температуре сточных вод от 20 до 60°C, а скорость фильтрации составляет от 2 до 5 м/ч, кроме того, сорбцию ведут при независимых значениях рН среды.

Однако данный материал имеет очень мелкий гранулометрический состав и может быть применим только при осадительной сорбции в процессе очистки воды, а при напорной фильтрации он не применим. Кроме того, полученный сорбент предназначен для очистки водных сред только от радиоизотопов.

Известен сорбент (RU 2031705, 27.03.1995) на основе пористых материалов (опока, кизельгур, диатомит и др.) и может быть использован для очистки промышленных и бытовых стоков от ионов тяжелых металлов, фенолов, хлорамина Б, ПАВ и др. с последующей регенерацией отработанного сорбента. Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения сорбента на основе пористого силикатного носителя, включающем дробление носителя, насыщение модифицирующими добавками, термообработку, насыщение носителя проводят одним из модификаторов: сульфатами алюминия или железа, солью Мора, перманганатом калия или их комбинацией. Кроме того, термообработку осуществляют при температуре разложения выбранного модификатора.

К недостаткам данного сорбента можно отнести малый размер сечения пор носителей, что препятствует достаточному проникновению в них модифицирующих добавок и формированию на внутренней поверхности носителей достаточного количества активных компонентов. В результате этого, активные компоненты оседают на внешней поверхности носителей, что снижает площадь эффективной поверхности сорбента. Кроме того, происходит перекрывание пор носителя модифицирующими частицами активных компонентов, что ухудшает свойства данного материала. Помимо этого, данный сорбент предназначен для очистки промышленных и бытовых стоков и не используется для очистки питьевой воды.

Известен сорбент (RU 2328341, 10.07.2008) для очистки воды от ионов тяжелых металлов, который состоит из измельченного цеолита, нанофазного гидроксида железа и нанофазного бемита при следующем соотношении компонентов, мас.%: нанофазный гидроксид железа от 12 до 18; нанофазный бемит от 5 до 13; цеолит - остальное. Сорбент позволяет улавливать ионы мышьяка разной валентности, кадмия, меди, свинца и хрома из грунтовых и поверхностных вод и при очистке стоков.

К недостаткам данного сорбента можно отнести малый размер сечения пор носителя, что препятствует проникновению в них соединений железа и алюминия и формированию на внутренней поверхности цеолита гидроксидов железа и алюминия. В результате этого, активные компоненты оседают на внешней поверхности цеолита, что снижает площадь эффективной поверхности сорбента. Кроме того, происходит перекрывание пор носителя частицами бемита и гидроксида железа, что препятствует выходу обменных ионов, содержащихся в цеолите. Помимо этого, при данном содержании бемита и гидроксида железа, значительное их количество оказывается не осажденным на поверхности носителя и содержится в реакционной среде в виде отдельных наночастиц или агломератов малого размера, что затрудняет их извлечение из раствора, при выделении готового продукта из реакционной массы. Кроме того, наличие в сорбенте наночастиц в свободном состоянии хоть и увеличивает эффективную площадь поверхности, однако значительно ухудшает гидродинамические показатели процесса очистки. Также существует опасность вымывания свободных частиц в процессе очистки воды.

Известен композиционный сорбент (RU 2003108469, 20.09.2004), включающий пористый сорбционный материал с образованным в нем неорганическим сорбентом, отличающийся тем, что в качестве пористого сорбционного материала используют ионообменные смолы или активированный уголь, или древесные опилки, а в качестве неорганического сорбента используют гидроксид железа, или гидроксид циркония, или гидроксид титана, или гидроксид олова(IV), или их смеси.

Однако для насыщения пористых носителей солями указанных многовалентных металлов требуется достаточное время для пропускания их через слой данных носителей, с дальнейшей обработкой щелочью. Также усложнение процесса насыщения состоит в том, что требуется выемка подготовленного материала из пропускной колонны. Кроме того, такие носители, как ионообменные смолы, или активированный уголь, имеют большую стоимость.

Известен продукт для обработки воды (RU 2225251, 10.03.2004), представляющий собой состоящий из макрочастиц материал, имеющий удельную площадь поверхности равную 10,0 м²/г, или изделие, полученное связыванием такого состоящего из макрочастиц материала, и имеющее нерастворимое покрытие из гидратированного оксида трехвалентного железа. Предпочтительно, состоящий из макрочастиц материал представляет собой материал на основе оксида алюминия. Продукт эффективен при обработке воды для удаления органических веществ, катионов или анионов, особенно As, Se или F. При этом нанесение оксида трехвалентного железа осуществляется на частицы, имеющие размер от 5 до 5000 мкм, с максимальной площадью удельной поверхности 100 м²/г.

Используемый носитель представляет собой пористый материал, полученный нагреванием макрочастиц оксида алюминия, и состоит из частиц размером от 5 до 10 мкм и обладает удельной поверхностью равной 100÷150÷200 м²/г. Однако поверхность таких макрочастиц, особенно в закрытых порах, недоступна для осаждения металлов. Это ограничивает сорбционную емкость материала и снижает скорость адсорбции в динамических условиях эксплуатации сорбционного материала. Способ нанесения оксида железа не позволяет получить сорбционный слой, обладающий высокими сорбционными характеристиками.

Известно изобретение, относящееся к области получения пористых гранулированных сорбентов на основе полимерных ионитов (RU 94025664, 27.06.1996), применяемых для извлечения токсических веществ из водных и газовых сред. Способ заключается в обработке ионита раствором соли железа с последующей обработкой раствором щелочи, при этом в качестве ионита используют анионит и его обработку раствором соли железа проводят в средах, в которых образуется анион железа III. В качестве анионитов используют сильно- и слабоосновные аниониты с различной структурой матрицы полистирольной, эпоксиполиамидовой, винилпиридиновой и др. После цикла сорбции осаждения Fe(III) группы четвертичного аммониевого основания (сильноосновные аниониты) и аминогруппы в форме свободного амина (слабоосновные аниониты) способны сорбировать токсагенты анионного типа.

Однако данный материал имеет узкий гранулометрический состав, а также содержит более дорогостоящий носитель. Кроме того, в данном способе происходит выдерживание носителя в железосодержащем растворе при перемешивании, в течение 4 часов, что является более продолжительным процессом.

Известен сорбент тяжелых металлов способ его получения и способ очистки воды (RU №2336946, 21.02.2006). Данный способ получения сорбента тяжелых металлов, предпочтительно мышьяка, включает пропитывание пористой основы водным раствором соединения железа, последующее добавление раствора щелочи, при этом в качестве пористой основы используют гранулы высокопористого оксида алюминия с объемом пор не менее 0,55 см³/г, удельной поверхностью не менее 200 м²/г, которые перед пропитыванием водным раствором соединения железа подвергают смачиванию водой.

Сорбент тяжелых металлов, полученный указанным способом содержит оксид алюминия, модифицированный наноразмерными частицами оксидов железа, выполнен в форме гранул высокопористого оксида алюминия с объемом пор не менее 0,55 см³/г, удельной поверхностью не менее 200 м²/г, представляющих собой сборку нановолокон, связанных между собой в жесткую губчатую структуру, при этом наноразмерные частицы оксидов железа сформированы в виде слоя на поверхности упомянутых гранул в количестве от 2 до 10% от веса гранул.

Однако указанный способ не позволяет получить достаточное количество активного компонента (наноразмерные частицы оксидов железа от 2 до 10% от веса гранул), что приводит к более низкой сорбционной способности материала, а полученный сорбент имеет более узкий гранулометрический диапазон от 0,2 до 4 мм. Кроме того, реализация способа требует применения дорогого носителя для получения сорбционного материала.

Известна возможность применения пористого или ячеистого бетона, одной из разновидностей которого является газобетон, в качестве носителя для получения сорбентов (например, RU 93015392, 20.06.1996). Высокая адсорбционная емкость газобетона обусловлена присущей ему пористой структурой. Высокие адсорбционные свойства, высокая пористость и повышенная механическая прочность данного материала относительно других известных адсорбентов обеспечивают возможность его широкого использования в качестве носителей активной фазы (например, RU 93015392, 20.06.1996). Да, помимо других носителей в данном изобретении используют и ячеистые бетоны, но данный материал имеет другие модифицирующие вещества. Кроме того, он очищает воду только от нефтяных загрязнений и не очищает от мышьяка.

Известна возможность использования гематита в качестве носителя. Гематит обладает собственной адсорбционной активностью по отношению к ионам мышьяка (например, Статья Мартемьянов Д.В. Определение сорбционных характеристик различных минералов при извлечении ионов мышьяка, хрома и никеля из водородных сред, Фундаментальные исследования, 8, 2013 г., 666-670). Использование гематита в составе композиций заведомо обеспечивает повышение адсорбционной способности по мышьяку относительно носителей, инертных по отношению к мышьяку. В статье приводится возможность очистки водных сред с использованием минерала гематита от ионов мышьяка, хрома и никеля, но в публикации используются только образцы с размером частиц менее 0,1 мм, а в рамках данного патента 1,5-4 мм. Образцы с малым размером частиц (менее 0,1 мм) имеют большую удельную поверхность и тем самым обладают возможностью к лучшему извлечению загрязнений из воды. Но частицы с такими малыми размерами можно применять только в условиях статической сорбции, и они не применимы в процессах динамической фильтрации, из-за создаваемого ими повышенного гидродинамического сопротивления. А в процессах водоочистки, как правило, используют динамическую фильтрацию и здесь нужны частицы сорбента с более крупным гранулометрическим составом.

Известна возможность влияния содержания гидроксидов железа в фазе сорбента на сорбционную емкость по отношению к мышьяку (например, Статья Малецкий и др. Сравнительная оценка сорбционных свойств промышленных и экспериментальных гибридных материалов по отношению к примесям As(III) и As(V) в воде. Вода и водоочистные технологии). Однако в данной публикации в качестве носителя применяются многократно использованные ионообменные смолы, которые со временем склонны к разрушению и уже не имеют тех характеристик, которые имели изначально. Кроме того, поры ионообменных смол хоть и имеют развитую пористую структуру, но размер самих пор довольно мал и активный компонент в виде соединений железа не может в достаточном количестве попасть во внутреннюю сферу. Оставаясь на внешней поверхности, модифицирующий агент отчасти перекрывает поры носителя, что препятствует проникновению загрязнений из воды на внутреннюю поверхность смолы и происходит ухудшение гидродинамических свойств материала, из-за нахождения активного компонента в свободном состоянии. В статье сказано, что при увеличении содержания соединений железа в образце повышается сорбция ионов As(III) и уменьшается извлечение ионов As(V), т.к. последние извлекаются по ионообменному механизму. Поэтому для того чтобы материал мог извлекать из вод как ионы As(III), так и ионы As(V) необходимо содержание соединений железа в образце в ограниченном количестве. Данная комбинация не обеспечит высокого извлечения ионов мышьяка из воды, кроме того, материал не будет пролонгированного действия. Помимо этого, из приведенных результатов в статье видно, что динамическая емкость представленного сорбента ниже, чем у других известных промышленных сорбционных материалов. В качестве прототипа предложенного решения выбран способ получения сорбентов тяжелых металлов и сорбенты тяжелых металлов (варианты) (заявка на изобретение №2011148497, 20.11.2013). Данный способ получения сорбентов тяжелых металлов заключается в пропитывании пористого носителя водным раствором соединений железа и последующее добавление раствора щелочи. Водный раствор соединений железа перемешивают посредством флотации, а в качестве носителя выбирают измельченный вермикулит или керамзит.

К недостаткам данного способа можно отнести низкую твердость одного из носителей - вермикулита, который будет деформироваться и сжиматься под воздействием водного потока. А у другого носителя - керамзита имеется система закрытых пор, которая не сможет принять достаточное количество гидроксида железа. Кроме того, для получения сорбента прототипа, в качестве водного раствора соединений железа используют раствор железоаммонийных квасцов, который является очень дорогим реагентом. Перемешивание носителя в растворе соединений железа ведут не менее 3 часов, что является долгим процессом. Подача воздуха в реакционную среду в процессе нагрева приводит к ее охлаждению, на что требуется большее время для процесса и соответственно дополнительные затраты электроэнергии. Сушку данного сорбента проводят при температуре от 180 до 220°C, что является очень высокой температурой. Тем более при различных условиях, гидроксид железа начинает переходить в оксид железа при температуре от 180 до 250°C, что может резко снизить сорбционную способность материала. Кроме того, при приготовлении материала прототипа производят промывку реакционной среды (перед сушкой) дистиллированной водой, что является экономически не целесообразно.

Целью изобретения является создание нового сорбирующего материала (сорбента), способного эффективно очищать грунтовые, поверхностные и сточные воды от содержания в них мышьяка, позволяющего улавливать ионы мышьяка разной валентности.

Технический результат изобретения заключается в увеличении емкости сорбента по отношению к мышьяку и увеличении скорости адсорбции за счет уменьшения гидродинамического сопротивления.

Указанный технический результат достигается тем, что в сорбенте для очистки водных сред от мышьяка, включающем пропитку пористого носителя водным раствором соединений железа и последующее добавление раствора щелочи или концентрированного аммиака в качестве пористого носителя, модифицированного оксогидроксидом железа, применяют пористый газобетон, а также природный гематит.

Существует вариант, в котором гематит и газобетон выполнены в форме гранул неправильной формы, с размером частиц от 1,5 до 4 мм.

Возможен вариант, где полученный сорбент промывают и высушивают с последующей активацией при температуре 160°C.

Возможен вариант, где носители в виде газобетона и гематита перед модификацией помещают в 2%-ный раствор соляной кислоты HCl для придания поверхностям носителей дополнительного разрушения, с целью лучшего закрепления на них соединений железа.

Существует вариант, где перемешивание осуществляют посредством установки емкости с реакционной средой на орбитальный шейкер, где процесс ведут не менее 1 часа.

Технический результат достигается тем, что в сорбенте для очистки водных сред от мышьяка пористый носитель выполнен в виде газобетона, железосодержащий носитель выполнен в виде гематита, активным компонентом выступает оксогидроксид железа, а сорбент имеет следующее соотношение компонентов, мас. %: оксогидроксид железа от 45 до 65; газобетон от 24 до 44; гематит 11. Это позволяет увеличить площадь эффективной поверхности до 190 м²/г, сократить время контакта сорбента с очищаемой средой в пределах от 1 до 150 минут (в зависимости от условий), увеличить сорбционную емкость по отношению к мышьяку до 17 мг/г.

Для получения заявленного сорбента для очистки водных сред от мышьяка выбирают носители в виде пористого газобетона и природного гематита, которые измельчают в агатовой ступке. Далее производят отсев необходимых по размеру фракций на ситах, в диапазоне от 1,5 до 4 мм. После просеивания, отбирают навеску измельченного газобетона весом в 3 г и навеску гематита, количество которого зависит от образца. Перед процессом синтеза, навески газобетона и гематита помещают в стеклянный стакан, куда добавляют 2%-ный раствор соляной кислоты HCl, в объеме 100 дм³. Носители выдерживают в растворе соляной кислоты в течение 30 минут, где под воздействием кислой среды происходит частичное разрушение поверхности носителей, с образованием активных центров для принятия активного компонента и большей удельной поверхности. Далее, сливают раствор соляной кислоты HCl, а навески носителей помещают в реакционную емкость, добавляют водный раствор хлорного железа трехвалентного FeCl₃⋅6H₂O в количестве 230 см³, с концентрацией в пределах от 122 до 208 г/дм³. Затем реакционную среду отстаивают не менее 1 часа при периодическом перемешивании посредством установки емкости с реакционной средой на орбитальный шейкер, где процесс ведут не менее 1 часа. Нижнюю часть реакционной емкости обертывают в асбестовую ткань и устанавливают на электрическую плиту, где суспензию носителя в водном растворе хлорного железа трехвалентного FeCl₃⋅6H₂O нагревают до 80°C. Далее в реакционную среду добавляют концентрированный аммиак, или раствор гидроксида натрия с концентрацией не менее 20 г/дм³, в объемах, необходимых для доведения рН реакционной среды от 11 до 12 при периодическом перемешивании стеклянной палочкой. Температуру процесса контролируют с помощью термометра, температура не должна превышать 80°C. Синтез сорбента ведут в течение от 20 до 30 минут, затем отключают электроплиту. Далее реакционную среду остужают до комнатной температуры и промывают водопроводной водой, для снижения рН до нейтральной реакции, далее декантируют (в стакане) и фильтруют на воронке Бюхнера, с помощью вакуумного насоса.

Отфильтрованную массу помещают в сушильный шкаф и высушивают при температуре 160°C до полного удаления влаги из готового сорбента. Вынимают готовый сорбент из сушильного шкафа.

Исследования по определению статической сорбционной емкости разработанных образцов сорбционного материала и сорбента прототипа, при извлечении из растворов ионов мышьяка проводят следующим образом. Для этого в мерных колбах готовят растворы, содержащие ионы мышьяка с необходимыми концентрациями AsO₃^3- концентрацией равной 40 мг/дм³ и NaH₂AsO₄ концентрацией равной 40 мг/дм³. Навеску сорбента весом 0,5 г помещают в стеклянный стакан объемом 100 см³. С помощью мерного цилиндра отмеряют 50 см³ раствора и наливают в стакан с сорбентом. Закрепляют стакан на магнитной мешалке, включают магнитную мешалку на малые обороты вращения до 200 об/мин и проводят процесс сорбции 150 минут.

После проведения процесса сорбции снимают стакан с мешалки и отфильтровывают раствор с сорбентом на установке для вакуумного фильтрования (через бумажный фильтр «синяя лента»). Отфильтрованный от сорбента раствор (фильтрат) анализируют на содержание остаточного мышьяка. Определение концентрации мышьяка AsO₃^3- проводят методом инверсионной вольтамперометрии на приборе-анализаторе, например, ТА-07 (ООО «Техноаналит», г. Томск). Анализ на содержание в фильтрате мышьяка NaH₂AsO₄ проводят методом фотоколориметрии на фотоколориметре КФК-2.

За результат испытания принимают среднее арифметическое значение результатов трех параллельных определений, допускаемое расхождение между которыми не должно превышать 5%.

Примеры практической реализации способа получения сорбента для очистки водных сред от ионов мышьяка и его сорбционной емкости приведены ниже.

Пример 1.

Получение сорбента было реализовано для следующих соотношений компонентов, мас. %: оксогидроксид железа 45; газобетон 44; гематит 11.

Для получения заявленного сорбента для очистки водных сред от мышьяка, на одну загрузку берут навески газобетона ГОСТ 25485-89 и гематита, измельчают в агатовой ступке, далее на ситах производят отсев нужной фракции. После просеивания отбирают навески 3 г газобетона и 0,9 г гематита и помещают в стеклянный стакан, куда затем добавляют 2%-ный водный раствор соляной кислоты HCl, в объеме 100 дм³. Носители выдерживают в растворе в течение 30 минут, потом сливают раствор соляной кислоты HCl. Затем проводят процесс насыщения носителей железосодержащим компонентом, для чего носители газобетон и гематит, помещают в реакционную емкость, добавляют раствор хлорного железа трехвалентного FeCl₃⋅6H₂O, с концентрацией от 122 до 142 г/дм³, в количестве 230 см³ и выдерживают до 1 часа, при постоянном перемешивании посредством установки емкости с реакционной средой на орбитальный шейкер, где процесс ведут не менее 1 часа. По окончании процесса насыщения, суспензию носителя в растворе хлорного железа трехвалентного FeCl₃⋅6H₂O нагревают до 80°C. При периодическом перемешивании стеклянной палочкой, добавляют 25% раствор NH₄OH или раствор NaOH, с концентрацией от 20 г/дм³ в объеме, необходимом для получения рН реакционной среды равной от 11 до 12.

Синтез сорбента ведут при периодическом перемешивании стеклянной палочкой в течение от 20 до 30 минут, при температуре от 80°C. Затем суспензию охлаждают до температуры окружающей среды и подвергают многократной промывке водопроводной водой, для снижения рН до нейтральной реакции. Далее осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера с помощью вакуумного насоса. Отфильтрованный осадок подвергают сушке при температуре 160°C, до полного высыхания.

Пример 2.

Получение сорбента было реализовано для следующих соотношений компонентов, мас. %: оксогидроксид железа от 55; газобетон 34; гематит 11.

Для получения заявленного сорбента для очистки водных сред от мышьяка, на одну загрузку берут навески газобетона ГОСТ 25485-89 и гематита.

Навески газобетона и гематита измельчают в агатовой ступке, далее на ситах производят отсев нужной фракции. После отсева отбирают навески весом в 3 г газобетона и 1,05 г гематита и помещают в стеклянный стакан, куда затем добавляют 2%-ный водный раствор соляной кислоты HCl, в объеме 100 дм³. Носители выдерживают в растворе в течение 30 минут, потом сливают раствор соляной кислоты HCl, а навески носителей помещают в реакционную емкость. В реакционной емкости проводят процесс насыщения носителя железосодержащим компонентом. Для этого в нее добавляют раствор хлорного железа трехвалентного FeCl₃⋅6H₂O, с концентрацией от 155 до 175 г/дм³, в количестве 230 см³. Выдерживают содержимое емкости до 1 часа при постоянном перемешивании посредством установки емкости с реакционной средой на орбитальный шейкер. По окончании процесса насыщения, суспензию носителя в растворе хлорида железа нагревают до 80°C. При периодическом перемешивании стеклянной палочкой, добавляют 25% раствор NH₄OH или раствор NaOH, с концентрацией от 20 г/дм³ в объеме, необходимом для получения рН реакционной среды равной от 11 до 12.

Синтез сорбента, промывку, фильтрацию, сушку и активацию проводят как в примере 1.

Пример 3.

Получение сорбента было реализовано для следующих соотношений компонентов, мас.%: оксогидроксид железа 65; газобетон 24; гематит 11.

Для получения заявленного сорбента, на одну загрузку берут навески газобетона, ГОСТ 25485-89 и гематита. Навески газобетона и гематита измельчают в агатовой ступке, далее на ситах производят отсев нужной фракции. После отсеивания отбирают навески весом в 3 г газобетона и 1,2 г гематита и помещают навески в стеклянный стакан, куда затем добавляют 2%-ный раствор соляной кислоты HCl, в объеме 100 дм. Навески носителей выдерживают в растворе в течение 30 минут, потом сливают раствор соляной кислоты HCl. Далее навески носителей помещают в реакционную емкость, в которой проводят процесс их насыщения железосодержащим компонентом. Для этого в реакционную емкость добавляют раствор хлорного железа трехвалентного FeCl₃⋅6H₂O с концентрацией от 188 до 208 г/дм³, в количестве 230 см³ и выдерживают до 1 часа. Процесс ведут при постоянном перемешивании посредством установки емкости с реакционной средой на орбитальный шейкер (не менее 1 часа). По окончании процесса насыщения суспензию носителей в растворе хлорного железа трехвалентного FeCl₃⋅6H₂O нагревают до 80°C. При периодическом перемешивании стеклянной палочкой, добавляют 25% раствор NH₄OH или раствор NaOH, с концентрацией от 20 г/дм³, до получения рН реакционной среды равной от 11 до 12.

Синтез сорбента, промывку, фильтрацию, сушку и активацию проводят как в примере 1.

Исследования полученного сорбента проводили на шести образцах с размером фракций 1,5-2,5 мм и 2,5-4 мм. Величину удельной поверхности порошкообразных сорбентов измеряли методом тепловой десорбции азота на приборе «СОРБТОМЕТР М». Удельный объем пор определяли также на приборе «СОРБТОМЕТР М». Данные по удельной поверхности и удельному объему пор сорбента с разным содержанием оксогидроксида железа и различным гранулометрическим составом приведены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, самой большой удельной поверхностью и удельным объемом пор обладает образец №3, содержащий следующее соотношение компонентов, мас.%: оксогидроксид железа 65, газобетон 24, гематит 11.

Испытания полученных образцов сорбента и материала прототипа на определение их статической сорбционной емкости по отношению к ионам мышьяка проводили следующим образом. Исследование поглощения ионов мышьяка проводились на модельных растворах с различными концентрациями, которые готовили с использованием государственного стандартного образца (AsO₃^3-) и соли мышьяка (NaH₂AsO₄). Навеску 0,5 г сорбента помещали в 50 см³ модельного раствора, находящегося в стеклянном стакане (100 см³), и перемешивали на магнитной мешалке в течение 150 минут. Затем раствор на воронке отфильтровывали через бумажный фильтр «синяя лента» и анализировали фильтрат методом инверсионной вольтамперометрии и фотоколориметрически на остаточное содержание ионов определяемого элемента. Подобным образом проводили испытания образцов сорбента на адсорбцию ионов мышьяка при значениях, многократно превышающих предельно допустимые концентрации: AsO₃^3- - 40 мг/дм и NaH₂AsO₄ - 40 мг/дм (ПДК - 0,05 мг/дм³). Определение сорбционной емкости проводилось на трех образцах с размером фракции 1,5-2,5 мм и на трех образцах с фракцией 2,5-4 мм. Также исследовался сорбент-прототип с такими же размерами гранул. Данные по статической сорбционной емкости у представленных образцов сорбционного материала и у сорбента-прототипа приведены в таблице 2. Данные по сорбционной способности заявляемого сорбента с разным содержанием гидроксида железа приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, самая высокая сорбционная емкость по отношению к AsO₃^3-и NaH₂AsO₄ наблюдается у образца №3, содержащего оксогидроксид железа и гематит при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксогидроксид железа 65, гематит 11, газобетон 24. Лучшие сорбционные свойства наблюдаются у образца №3 с фракцией 1,5-2,5 мм.

Изобретение относится к области сорбционной очистки вод от мышьяка. Предложен сорбент, содержащий оксогидроксид железа на носителе, состоящем из смеси газобетона и гематита. Для получения сорбента носитель обрабатывают 2%-ным раствором соляной кислоты, пропитывают водным раствором соли железа с последующим добавлением раствора щелочи или аммиака. Сорбент промывают, высушивают и активируют при 160°С. Полученный сорбент содержит (мас.%): оксогидроксид железа от 45 до 65, газобетон от 24 до 44, гематит 11. Изобретение обеспечивает получение сорбента, который способен извлекать из водной среды ионы мышьяка разной валентности. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

1. Сорбент для очистки водных сред от ионов мышьяка, содержащий пористый носитель и оксогидроксид железа, отличающийся тем, что в качестве носителя он содержит смесь газобетона и гематита, предварительно обработанную кислотой, при этом сорбент характеризуется следующим соотношением компонентов (мас.%):

оксогидроксид железа 45-65 газобетон 24-44 гематит 11

2. Способ получения сорбента, охарактеризованного в п. 1, включающий обработку смеси газобетона и гематита 2%-ной соляной кислотой, пропитку подготовленного носителя водным раствором солей железа при перемешивании, последующее добавление раствора щелочи или концентрированного водного раствора аммиака, промывку и сушку при 160°С.