СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2023 года по МПК B01J37/02 C02F1/72 

Настоящее изобретение относится к способам очистки воды.

Существуют различные способы получения материалов для очистки воды, но как правило покрытия имеют невысокое сродство к поверхности, что требует применения спекания, прессования и др. энергоемких способов получения. Другие способы ограничены в выборе основы для нанесения каталитического покрытия, что создает узкий диапазон неорганических материалов для их производства. Либо способ покрытия неэффективен и оно (покрытие) не держится на носителе.

Известна «Установка обработки воды» RU 30741 РПМ [1], включающая адсорбционную и каталитическую загрузку в виде подвергнутой модифицирующей обработке перманганатом калия композиции, катализатора на основе оксида Mn(II) и адсорбента на основе оксидов железа, магния, марганца и кремния при соотношении компонентов, мас.%: катализатор - не более 20, адсорбент - остальное.

Недостатком известного катализатора является низкая эффективность обусловленная относительно низкой площадью контакта каталитического материала с водой.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Сорбент, способ его получения и использования» RU 2263536C1 [2], включающий получение суспензии осадка оксидов марганца, выдержку суспензии, отделение осадка, его сушку на рабочей поверхности, прокаливание, декриптацию и выделение гранул, в процессе выдержки суспензии осуществляют введение органического связующего в количестве 0,5-10% от массы образовавшегося осадка оксидов марганца.

К недостаткам способа относится низкая эффективность использования каталитического материала, обусловленная тем, что часть каталитического материала, расположенная внутри гранул не используется в каталитическом процессе.

Технический результат повышение эффективности, в том числе использования каталитического материала.

Технический результат достигается тем, что: способ получения каталитического материала для очистки воды, включает смачивание основы раствором полиакриламида, после смачивания к влажной смоченной основе добавляют сухую смесь оксидов и перемешивают (до образования равномерного распределения катализатора по поверхности основы), готовый полувлажный материал выгружают в барабанную сушку и высушивают.

В качестве исходного материала для основы можно использовать цеолит, и/или горелую породу, и/или кварцевый песок и иные зернистые, волокнистые минеральные алюмосиликатные материалы искусственного и природного происхождения.

В качестве исходного материала для сухой смеси оксидов можно использовать оксиды железа, и/или оксиды марганца, и/или оксиды алюминия, и/или оксиды кальция, и/или оксиды магния, и/или оксиды калия, и/или оксиды оксида кремния или их комплексных соединений.

Раствор полиакриламида можно использовать в концентрации 0,2-1,8 %. При концентрации ниже 0,2% не происходит прочного закрепления оксида на поверхности основы, а при концентрации выше 1,8% пленка полиакриламида на поверхности оксида существенно ухудшает каталитические реакции.

Температура сушки может составлять 200-250°С при температуре ниже процесс происходит дольше и гранулы могут слипаться, а при более высокой температуре происходит деградация и разрушение полиакриламида.

Сухая смесь оксидов может находиться в соотношении от 0,02 до 100 % от общей массы.

Способ осуществляют следующим образом:

Исходный материал цеолит, горелая порода, кварцевый песок и иные зернистые, волокнистые минеральные алюмосиликатные материалы искусственного и природного происхождения подвергаются смачиванию например, 0,2-1,8 % раствором полиакриламида для последующей адгезии катализатора к поверхности. Смачивание производится строго по весу материала, контролируется насосами, дозаторами воды в смесительное устройство. После смачивания к влажной смоченной основе добавляется сухая смесь оксидов (железа, марганца, алюминия, кальция, магния, калия, оксида кремния или их комплексных соединений) в соотношении от 0,02 до 100 % от массы исходной основы и перемешивается до образования равномерного распределения катализатора по поверхности основы. Время перемешивания от 2 до 10 минут. Далее готовый полувлажный материал выгружается в барабанную сушку и высушивается при температуре 200-250°С для активации каталитического покрытия на основе - носителе и удаления избыточной влаги для предотвращения слеживания в мешках. Выгружается в бункер готового каталитического материала и фасуется в мешки.

Предлагаемый способ позволяет в качестве носителя катализатора применять практически любую минеральную основу, не требует приготовления растворов, эмульсий или суспензий, содержащих соединения катализаторов для последующего их нанесения на носитель, способ не требует применения растворов кислот и щелочей для образования оксидных пленок на поверхности носителя, а также исключает образование сточных промывных вод при производстве каталитической загрузки, исключает продолжительную сушку для удаления влаги.

Изобретение позволяет производить материал для очистки природных и сточных вод от различного спектра загрязнений путем окисления с помощью различных окислителей (воздух, озон, активный хлор и его соединения, пероксидные соединения, перманганат калия и др.) на каталитической поверхности, покрытой слоем смеси оксидов марганца, железа и кальция, магния и др. В артезианских подземных водах и поверхностных речных в основном от растворенных соединений железа, марганца, сероводорода, мышьяка и др. Промышленные сточные воды очищаются от органических растворенных веществ (белков, аминокислот, жиров, глицеринов, поверхностно-активных веществ, спиртов, эфиров и прочих предельных, непредельных и ароматических углеводов, а также их комбинаций в составе очищаемых вод.

Технический результат повышение эффективности достигается прочным закреплением оксидов на зернистой или волокнистой основе, высоким коэффициентом использования каталитического материала.

Промышленная применимость. Изобретение позволяет экологично автоматизировано производить практически из любого минерального сырья высокоэффективный каталитический сорбент (фильтрующий материал) для очистки воды. Материал позволяет очищать природные и сточные воды от соединений железа, марганца, мышьяка, сероводорода, а также от различных органических загрязнений с помощью различных окислителей.

Изобретение относится к способам очистки воды. Способ получения каталитического материала для очистки воды включает смачивание основы раствором полиакриламида. После смачивания к влажной смоченной основе добавляют сухую смесь оксидов и перемешивают. Готовый полувлажный материал выгружают в барабанную сушку и высушивают. В качестве исходного материала для основы используют цеолит, и/или горелую породу, и/или кварцевый песок. В качестве исходного материала для сухой смеси оксидов используют оксиды железа, и/или оксиды марганца, и/или оксиды алюминия, и/или оксиды кальция, и/или оксиды магния, и/или оксиды калия, и/или оксиды кремния. Изобретение позволяет экологично и автоматизировано производить высокоэффективный каталитический сорбент для очистки воды. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ получения каталитического материала для очистки воды, включающий смачивание основы раствором полиакриламида, после смачивания к влажной смоченной основе из цеолита, и/или горелой породы, и/или кварцевого песка добавляют сухую смесь оксидов железа, и/или оксидов марганца, и/или оксидов алюминия, и/или оксидов кальция, и/или оксидов магния, и/или оксидов калия, и/или оксидов кремния и перемешивают, готовый полувлажный материал выгружают в барабанную сушку и высушивают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура сушки составляет 200-250 °С.