сорбент опока что такое

Способ получения сорбента из опоки или опоки с трепелом

Владельцы патента RU 2381833:

Изобретение относится к технологии неорганических сорбентов. Способ включает сушку, дробление породы, ее обработку водным раствором гидроксида натрия, или гидроксида кальция, или карбоната натрия с концентрацией 5-7 мас.% с последующей термообработкой при температуре 600-940°С. Изобретение направлено на повышение сорбционной способности материала за счет обеспечения повышения удельной поверхности сорбента. 2 табл.

Изобретение относится к способам получения сорбентов на основе пористых материалов, в частности опал-кристобалитовым породам, и может быть использовано для очистки промышленных стоков, доочистки питьевой воды, растительных масел, с последующей регенерацией отработанного сорбента.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения сорбента из пористых материалов (опока и диатомит), включающий сушку, дробление диатомита или опоки, их обработку водным щелочным раствором гидроксида натрия, или гидроксида кальция, или карбоната натрия с концентрацией 8-12 мас.% и термообработку при температуре 1000-1250ºС.

Недостатком данного способа является то, что он повышает прочностные свойства и уменьшает истираемость, но значительно снижает пористость, то есть уменьшает удельную поверхность сорбента, следовательно, приводит к ухудшению его сорбционной способности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения сорбента, включающем сушку, дробление опал-кристобалитовой породы (опока или диатомит), ее обработку водным щелочным раствором гидроксида натрия, или гидроксида кальция, или карбоната натрия с последующей термообработкой, концентрацию водного щелочного раствора берут 5-7 мас.%, а термообработку ведут при температуре 600-940°С. В качестве опал-кристобалитовой породы берут опоку или опоку с трепелом.

При концентрации водного щелочного раствора менее 5% он не приводит к развитию удельной поверхности (пористости) сорбента, а при концентрации свыше 7% происходит укрупнение размера его пор, но удельная поверхность сорбента снижается (размер пор увеличивается, а их количество уменьшается). Термообработка сорбента при температуре ниже 600°С не позволяет получить его спекание в «черепок» с требуемой механической прочностью, а при температуре выше 940°С происходит значительное уменьшение удельной поверхности сорбента (т.е. размер пор еще больше увеличивается, а их количество снижается).

Способ осуществляли следующим образом.

Пример 4. Смесь опоки и трепела (в соотношении 70:30), как и в предыдущем примере, рассыпали на складе толщиной 500 мм, сушили в течение 15 дней, затем модифицировали раствором NaOH. Термообработку проводили при температуре 940°С во вращающейся печи, охлаждали в барабанном холодильнике и классифицировали по товарным фракциям.

Сорбент, полученный заявляемым способом, под товарным знаком ОДМ-Ф прошел промышленные испытания на фильтровальной станции поселка Верхняя Синячиха Свердловской области и показал хорошие результаты, которые представлены ниже в табл. 1.

Результаты эксплуатации фильтровально-сорбционного материала на фильтровальной станции поселка Верхняя Синячиха.

Заявляемый способ позволяет получить механически прочный и химически стойкий сорбент, соответствующий требованиям ГОСТ Р51641-2000 «Материалы фильтрующие зернистые». Сравнительные данные заявляемого сорбента с традиционно применяемых фильтрующих материалов представлены в табл. 2.

Сравнительные данные показателей механической прочности с известными материалами, традиционно применяемых в качестве фильтрующих

Из таблицы 2 видно, что помимо достаточно высоких сорбционных свойств прочностные показатели сорбента также находятся на должном уровне.

Способ получения сорбента из опоки или опоки с трепелом, включающий сушку, дробление, их обработку водным щелочным раствором и термообработку, отличающийся тем, что обработку ведут раствором гидрооксида натрия, или гидрооксида кальция, или карбоната натрия с концентрацией 5-7 мас.%, а термообработку ведут при температуре 600-940°С.

Источник

Сорбент опока что такое

Известно, что один литр нефтепродуктов может исключить из питьевого баланса 1 млн. литров воды и образует на поверхности воды нефтяную пленку площадью 1 га. Наиболее эффективным способом очистки от этих видов загрязнений является сорбционная очистка.

К природным сорбентам относятся глины отбеливающиe, опоки, трепелы, диатомиты и бокситы. Важными показателями при оценке природных сорбентов являются их маслоемкость, способность понижать кислотность очищаемого материала, фильтрующая способность. Способы очистки включают равномерное нанесение на нефтяное пятно сорбирующего вещества, впитывающего нефть или нефтепродукты, с последующим извлечением полученного пласта с водной поверхности механическими средствами.

С целью очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, в Донецком национальном университете разработан порошковый сорбент, составленный на основе отходов производства, не требующий сложной технологии приготовления, обладающий высокой сорбционной емкостью по сравнению с ранее известными. За счет этого происходит снижение технико-экономических затрат, обеспечение сбора образующегося агломерата с поверхности воды; утилизация порошкообразных отходов производства и нефтяных пятен. В качестве сорбента используют отходы производства: остаточный бурый уголь (ОБУ) и алюмосиликатные микросферы (АСМС), получающиеся при сжигании органического топлива на ГРЭС и концентрирующиеся в золошлаковых отходах (ЗШО).

Известен зольный сорбент нефтепродуктов «Виван», он рекомендован для морских и речных судов, бункеровочных баз, нефтяных терминалов, команд быстрого реагирования на нефтеразливы и для заправочных станций.

Компоненты разработанных композиций порошковых сорбентов являются отходами производств, что соответственно упрощает технологию на стадии получения сорбента. Отработанный сорбент после отделения из него нефти можно использовать как котельное топливо, таким образом, устраняется необходимость его регенерации.

Исследованиями сорбционных свойств минеральных сорбентов применительно к условиям топливосжигания и получения на этой основе технологических параметров процессов газоочистки выявлены в структуре угля и его золы уноса минералогические компоненты, являющиеся аналогами или подобием известных материалов с сорбентными свойствами. Проведены экспериментальные исследования сорбционной способности золы уноса относительно оксидов азота и серы в условиях, приближенных к технологии сжигания угля на ТЭС. Выполнено экспериментальное тестирование сорбционной способности таких крупнотоннажных техногенных отходов как зола от сжигания энергетических углей и углистый аргиллит относительно нефтепродуктов. Проведено сравнение сорбционных характеристик исследованных техногенных отходов и природного цеолита как широко апробированного и универсального сорбента. Дано обоснование технических параметров и рекомендаций для исследованных минеральных сорбентов в технологиях топливосжигания. Получены физико-химические характеристики золы от сжигания энергетических углей, в том числе классификационные признаки морфологических типов частиц уноса, совокупность которых расширяет основания для новых сфер утилизации этого вида техногенных отходов. Подсчитана сорбционная способность золы уноса и углистого аргиллита из отвальных пород горно-шахтных выработок относительно нефтепродуктов в сравнении с цеолитом клиноптилолитового типа как эффективным природным сорбентом. Отдельные рекомендации, технические решения и сорбционные эффекты подтверждены в натурных условиях экспериментальной эксплуатации опытных установок на Иркутской ТЭЦ-6 и Ново-Иркутской ТЭЦ.

Источник

Виды сорбентов

Природные сорбенты

К природным материалам, использующимся в процессах очистки загрязненных стоков, относят:

Свойства природных сорбентов во многом определяются их физическими показателями:

Объемный вес природных сорбентов сильно зависит от влажности материалов.

Максимальный объемный вес для природных сорбентов не превышает 1,5 г/ см3, а для хороших сорбентов он равен 0,5 г/см3.

Истинный удельный вес природных сорбентов определяется природой минеральных и органических компонентов конкретного материала. Величины истинного удельного веса природных сорбентов находятся в диапазоне 1,6-2,7 г/см3.

Природные сорбенты обладают развитой удельной пористостью и высокой способностью к адсорбции за счет малого объемного веса и большой естественной пористости. Эти свойства обуславливают широкое распространение природных сорбентов в промышленности.

Цеолит

Экономичным и широко распространенным в технологических процессах природным сорбентом является цеолит. Термическая обработка цеолитов до 700 °С повышает сорбционные свойства за счет увеличения удельной поверхности.

Для получения сорбентов на основе цеолитов с высокой прочностью и водостойкостью их нагревают при температуре 1000 °С с хлоридом и карбонатом натрия. При быстром нагревании цеолитов происходит их вспенивание, за счет чего объем и пористость материалов возрастают в 5-20 раз.

Гидрофобность цеолитам придает обработка кремнийорганическими соединениями, за счет чего повышается сорбция из воды нефтепродуктов.

Цеолиты, обработанные аминами, применяются для сорбции ионов свинца и кадмия.

Опоки, трепела, диатомит

Минералы из группы кристобалитовых пород — опоки, трепела, диатомит — также применяются для сорбции нефти из воды. Так как указанные сорбенты обладают высокой сорбционной способностью по отношению к воде, то при очистке от нефтепродуктов углеводороды нефти подвергаются высокой степени осушки.

Диатомит, активированный оксидом марганца, применяется для очистки стоков текстильного производства от свинца и красителей.

Термическая активация опоки и трепела при температуре 1000 °С в присутствии хлорида и карбната натрия придает сорбционным материалам свойство не набухать в воде.

Порошок оксигидроксида алюминия в ультрадисперсном состоянии позволяет с высокой эффективностью поглощать растворенные углеводороды и эмульгированные нефтепродукты.

Алюмосиликатный природный сорбент

Алюмосиликатный природный сорбент отличается уникально высокой сорбционной способностью к ионам тяжелых металлов, в том числе радиоактивных элементов. Этот сорбент имеет высокую удельную поверхность и сохраняет сорбционные свойства до температуры 700 °С. Термическая обработка в присутствии воздуха модифицирует сорбент, в 2-3 раза повышая его сорбционную емкость.

Фильтрование на природных цеолитах или других природных сорбентах используется для повышенеия эффективности биосорбционной очистки. Биологическая очистка бытовых и промышленных стоков и методы биотехнологии для очистки воды от тяжелых металлов — перспективные области исследований.

Даже учитывая многообразие природных материалов, которые могут использоваться в качестве сорбентов, далеко не все из них соответствуют строгим требованиям, поэтому поиск и создание новых сорбционных материалов для использования в промышленности всегда актуален.

Источник

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И АДСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ОПОКИ И ПРИМЕНЕНИЕ ЕЁ В ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

1 Кандидат химических наук, Саратовский государственный аграрный университет

2 Доктор химических наук, Саратовский государственный университет

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И АДСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ОПОКИ И ПРИМЕНЕНИЕ ЕЁ В ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

Аннотация

Изучено влияние очистки сточных вод УНПК «Пищевик» природным сорбентом – опокой и иммобилизованными на этом сорбенте микроорганизмами ЭМ-препарата «Байкал ЭМ1». Проведена прокалка дисперсного кремнезёма – опоки, изменяющая адсорбционные свойства данного сорбента. Произведено сравнение эффективности очистки исходной опокой и опокой – носителем микроорганизмов ЭМ-препарата «Байкал ЭМ1». Изучены физико-химические методы очистки сточных вод (определение рН, ионов аммония, азотсодержащих веществ, жиров).

Ключевые слова: сточные воды, эффективные микроорганизмы, препарат «Байкал ЭМ1», природный сорбент – опока, иммобилизация, прокалка, дисперсный кремнезём.

Kondrashova A.V. 1 , Kuzmina R.I. 2

1 PhD in Chemistry, Saratov State Agrarian University

2 PhD in Chemistry, Saratov State Agrarian University

PHYSICAL, CHEMICAL AND ADSORPTION PROPERTIES OF GAIZE AND ITS USAGE IN WASTE WATER TREATMENT

Abstract

The influence of waste water treatment of UNPK “Pishchevik” on the natural sorbent – gaize and microorganisms immobilized on this sorbent (from “Baikal EM1” EM-preparation) was studied. The calcination of disperse silica – gaize, which changes the adsorption properties of this sorbent was performed. The comparison of the purification efficiency of the initial gaize and gaize-carrier of microorganisms of the EM-preparation “Baikal EM1” was made. Physical and chemical methods of waste water treatment (determination of pH, ammonium ions, nitrogen-containing substances, fats) were studied as well.

Keywords: sewage, effective microorganisms, “Baikal EM1” preparation, natural sorbent – gaize, immobilization, calcination, disperse silica.

Предприятия мясной промышленности потребляют большое количество чистой воды для нужд производства и, как следствие этого, сточные воды этих предприятий существенно загрязнены. Эти воды относятся к категории высококонцентрированных и имеют нестабильные по качеству и количеству показатели. Такие стоки представляют собой сложные полидисперсные системы и содержат большое количество крупных взвешенных частиц (мясо, жир, щетина, обрывки кишок, бумага). Однако особую опасность представляет возможное содержание в сточных водах мясоперерабатывающих предприятий патогенных микроорганизмов [1, С. 77].

Для защиты водоёмов, в которые сбрасываются отходы от производства, применяются мероприятия по очистке сточных вод для уменьшения загрязнений. При этом часто находят методы очистки наиболее лёгкими и дешёвыми средствами. В связи с этим для решения проблемы очистки сточных вод мясного предприятия было решено применить эффективные микроорганизмы препарата «Байкал ЭМ1», дополнительно иммобилизовав их на природном сорбенте – опоке [2, С. 34], который давно привлекает к себе внимание исследователей, работающих в области адсорбции [3, С. 136], [4, С. 37]

Опоки обладают большим объёмом сорбционного пространства, высокой удельной поверхностью (100–130 м 2 /г) и пористостью (43–48%), характеризуются как высококачественное сорбционное сырьё с высоким содержанием аморфного кремнезема. Этот природный сорбент, в отличие от других минералов, не размокает в воде [5, С. 269].

Также характерной особенностью опоки является мезо-макропористая структура с эффективным диаметром пор 20–110 нм, высокая механическая устойчивость, развитая пористая структура, механическая прочность, устойчивость к воздействию кислот и щелочей, а также дешевизна и доступность, что делает экологически и экономически выгодным использование этого природного сорбента в качестве носителя микроорганизмов в процессах очистки сточных вод [6, С. 52].

Минеральный состав опоки: 5-10% кремнезёма (халцедон), 35-40% кристобалита (опал), 45-50% гидрогеля, 3-5% глинистого вещества, 2-3% кварца, 3-5% глауконита [7, С. 66].

Много информации о кремнистых минералах даёт дифференциальный термический анализ (ДТА), в частности, о свойствах дисперсного кремнезёма – опоки. Этот метод позволяет следить за фазовыми переходами или химическими реакциями на основании измерения количества поглощённого или выделенного тепла. Он удобен для изучения структурных изменений, происходящих в твёрдых веществах при повышенных температурах [8, С. 17].

Был сделан дифференциальный термический анализ (ДТА) образца опоки фракции 3-5 мм, весом 400 мг, при температуре 1000°С на воздухе. Эталоном служил прокалённый оксид алюминия. Температура регистрировалась Pt-Pt/Rh термопарой.

В интервале температур 60-180°С происходит дегидратация (максимум по ДТА 140°С). Убыль массы составила 4,5%. При дальнейшем нагревании происходит медленная убыль массы, не сопровождается тепловыми эффектами. Общая убыль массы к 900°С составляет около 7-8%. После нагревания окраска образца изменилась с серого на бежевый цвет (рис. 1).

Рис. 1 – Термическая диаграмма ДТА опоки фракции 3-5 мм

Для изучения адсорбционных свойств этого природного сорбента были взяты следующие его фракции: 1-3 и 3-5 мм. Также часть полученной опоки фракции 1-3 мм подверглась прокалке в муфельной печи. Прокалка дисперсного кремнезёма – опоки немного, но всё же изменяет адсорбционные свойства данного сорбента [8, С. 18]. Это изменение связано с удалением адсорбированной воды из кремнезёма и, соответственно, увеличением сорбционного пространства. Под влиянием спекания изменяется и структура опоки. Спекание приводит к укрупнению пор и сопровождается усадкой вещества. Процесс спекания опоки начинается уже при температуре около 500°С. Поэтому одна часть этого сорбента была прокалена при температуре 500°С.

Опоку выше указанных фракций загружали в две стеклянные колонки диаметром 10 см и с разной высотой слоя сорбента 6-8 см. Через сорбент пропускалась сточная вода с определённой скоростью (3,5–4,0 мл/мин.). Затем брали пробы сточной воды, которые анализировались на определённые показатели.

Далее проводилась пропитка природного минерала – опоки ЭМ-препаратом «Байкал ЭМ1» для того, чтобы на неё адсорбировались полезные микроорганизмы в течение разных промежутков времени: 1 и 2 часа.

Данный препарат представляет собой устойчивое сообщество эффективных микроорганизмов, ассоциация как аэробных, так и анаэробных представителей микробного мира. В состав ЭМ-препарата «Байкал ЭМ1» входят семейства молочнокислых, фотосинтезирующих, азотфиксирующих бактерий, дрожжей, а также продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Вместе они составляют устойчивый симбиоз. Для того, чтобы данный комплекс микроорганизмов заработал, необходимо активировать их добавлением питательной среды – мёд, варенье, патока [9, С. 20]. Также данным биопрепаратом пропитывалась исходная опока и опока, прокалённая при температуре 500 о С.

Так как сточная вода после каждого проведенного опыта исследовалась на одни и те же показатели, то в эксперименте бралась параллель исследований: обычная опока фракций 1-3 и 3-5 мм, прокалённая опока и опока, иммобилизованная микроорганизмами ЭМ-препарата «Байкал ЭМ1».

Таблица 1 – Результаты очистки сточной воды после её пропускания через исходную опоку фракцией 1-3 мм

Как видно из данных таблицы 1 и рисунка 2, при очистке сточной воды исходной опокой фракции 1-3 мм нормы загрязняющих веществ снизились на несколько сотых и даже десятых. Во внимание берутся такие показатели, как нитриты, ион аммония и жиры. Но при очистке сточной воды исходной опокой фракции 3-5 мм (табл. 2, рис. 3) данные показатели изменились несущественно.

Таблица 2 – Результаты очистки сточной воды после её пропускания через исходную опоку фракцией 3-5 мм

Рис. 2 – Результаты очистки сточной воды после её пропускания через исходную опоку фракцией 1-3 мм

Рис. 3 – Результаты очистки сточной воды после её пропускания через исходную опоку фракцией 3-5 мм

По полученным данным, самый лучший результат получается после очистки сточной воды исходной опокой фракции 1-3 мм. Это объясняется тем, что чем меньше зерно сорбента, тем выше его адсорбционная поверхность. Поэтому в дальнейших исследованиях применяли опоку только фракции 1-3 мм.

Судя по данным, полученным в первом эксперименте, нас устроила тенденция очистки сточных вод дисперсным кремнезёмом – опокой. Поэтому было решено увеличить адсорбционные свойства. Для этого часть опоки (фракция 1-3 мм) прокалили в муфельной печи при температуре 500°С.

Далее пропитывали исходную и прокалённую опоку фракцией 1-3 мм готовым раствором ЭМ-препарата «Байкал ЭМ1» в течение 1 и 2 часов.

Сначала проводили опыт, в котором использовали исходную и прокалённую опоку, пропитанную ЭМ-препаратом в течение 1 часа. Физико-химические показатели исследуемой сточной воды представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Очистка сточной воды после пропускания ЭМ-препарата «Байкал ЭМ1» через исходную и прокалённую опоку
(фракция 1-3 мм) (1 час)

Как видно из полученных результатов таблицы 3, адсорбция опоки, пропитанной ЭМ-препаратом, также успешно проходит, как и адсорбция непропитанной, исходной опоки.

Далее нами была проведена пропитка исходной и прокалённой опоки ЭМ-препаратом «Байкал ЭМ1» в течение 2-х часов. Полученные физико-химические данные представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Очистка сточной воды после пропускания ЭМ-препарата «Байкал ЭМ1» через исходную и прокалённую опоку
(фракция 1-3 мм) (2 часа)

Результаты, полученные в ходе эксперимента с пропитанной опокой в течение 2-х часов, удовлетворительны. Хотя показания содержания жиров хотелось бы улучшить.

Таким образом, по всем полученным данным проведённых исследований можно судить о том, что адсорбционные свойства исходной опоки, а также исходной опоки, пропитанной ЭМ-препаратом и прокалённого сорбента, пропитанного тем же биопрепаратом, велики. После очистки сточной воды через опоку, пропитанную ЭМ-препаратом, многие показатели уменьшились, достигнув значения норм ПДК: концентрация ионов аммония уменьшилась в 1,58 раз, нитриты – приблизительно в 1,27 раз, а также ненамного, но уменьшились, значения жиров. В результате проведённых опытов можно говорить, что совокупность биологического и адсорбционного методов очистки работает, но пока только на малых объёмах и в лабораторных условиях.

Список литературы / References

Список литературы на английском языке / References in English

Источник