Спосіб одержання вуглецево-мінерального сорбенту

Изобретение относится к способам получения сорбентов на основе углеродных и минеральных материалов и может быть использовано для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и эмульсий органических веществ, а также для очистки от серосодержащих и углеводородосодержащих примесей в отходящи х газах. Известен способ получения активированного угля (А.с. СССР 1503876, кл. B01J20/20), включающий смешение лигносодержащего компонента (измельченного торфа) с активирующей добавкой на основе сернистого калия гранулирование смеси экструдированием под давлением, карбонизацию гранул с выделением дымовых газов, последующую их активизацию парогазовой смесью с образованием летучи х продуктов, обеззоливание, сушку и прокаливание готового продукта. Недостатком известного способа является то, что в процессе получения сорбента при его прокаливании происходит разложение активирующей добавки на основе сернистого калия а образующаяся летучая сернистая кислота практически полностью уходит из состава сорбента при сушке. Это снижает хемосорбирующую способность сорбента и его поглощающую способность к ионам тяжелых металлов. Кроме того, этот способ характеризуется большим количеством технологических операций, что усложняет процесс получения сорбента. Операции сушки и прокаливания приводят к повышенному расходу энергии и, следовательно, удорожанию способа. Известен способ получения углеродоминерального сорбента (Радионова А. И. и др. Техника защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989. - С.138 - 140), включающий смешение лигносодержащего компонента -торфа с щелочным компонентом - известью-пушонкой и последующую обработку отходящими газами. Недостатком указанного способа является низкая поглощающая способность к нефтепродуктам и ионам тяжелых металлов (1 12%), что обуславливается тем, что механическое (неактивное) смешение компонентов практически не изменяет структур у лигносодержащего компонента. При этом область применения сорбента ограничена, так как при обработке отходящими газами поглощается один компонент оксид азота, что позволяет применить сорбент только для очистки кислых сточных вод. Причем отработанный сорбент непригоден для дальнейшего использования: с этой целью его обрабатывают газообразным аммиаком и применяют в качестве органоминерального удобрения. Однако, обработанный аммиаком сорбент не обладает постоянными поглощающими свойствами, т. к. они присутствуют только при совместном контакте аммиака и торфа, а при хранении газообразный аммиак улетучи вается из состава сорбента. В основу изобретения поставлена задача создания такого способа получения углеродоминерального сорбента, в котором новая совокупность технологических приемов и использование при этом новых химических реагентов позволили бы расширить ряд поглощаемых вредных примесей как из фазовой фазы, так и из сточных вод и повысить поглощающую способность сорбента, а также упростить способ и удешевить продукт. Поставленная задача решается тем, что в способе получения углеродо-минерального сорбента, включающем смешение литосодержащего компонента с щелочным агентом и обработку отходящими газами, согласно изобретению, перед смешением лигносодержащий компонент модифицируют химическим реагентом, содержащим сернокислотные отходы с содержанием серной кислоты от 60 до 90мас.%, при этом массовое соотношение лигносодержащего компонента к сернокислотным отходам составляет 1 : 0,1 - 0,25, смешение полученной реакционной массы с щелочным реагентом производят при массовом соотношении 1 : 0,18 - 0,35, а в качестве отходящи х газов используют газы от сгорания высокосернистого топлива и/или газа от процессов гидроочистки нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств и/или отходящие газы нефтехимических производств, содержащих углероды и соединения серы. Модификацию лигносодержащего компонента химическим реагентом производят при температуре 80 - 120°C в течение 1 - 2 часов. Смешение полученной реакционной массы с щелочным реагентом проводят при температуре 50 - 90°C в течение 0,5 - 2 часов. Обработку отходящими газами производят при температуре не более 150°C в течение 4 - 10 часов до поглощения, щелочного реагента от 30 до 70мас.% его содержания. В качестве лигносодержащего компонента используют отходы гидролизной промышленности и/или целлюлозно-бумажной промышленности, и/или растительные отходы агропромышленного комплекса, и/или отходы деревообрабатывающей промышленности. В качестве щелочного реагента используют раствор, содержащий отходы, включающие содопоташную смесь в количестве 20 - 30мас.% и/или раствор, содержащий отходы производства капролактаме в количестве 18 - 26мас.% и/или раствор, содержащий некондиционный продукт содового производства и/или раствор, содержащий щелочные отходы очистки отливок плотностью 1250 - 1370кг/м 3 и/или раствор, содержащий некондиционные продукты производства гидроксидов калия или натрия в количестве 15 30мас.%. В качестве сернокислотных отходов используют раствор, образующийся после очистки углеводородного сырья серной кислотой и/или раствор, образующийся после алкилирования углеводородных фракций олефинами. Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что благодаря модификации лигносодержащего компонента сернокислотными отходами, в лигносодержащем материале образуются дополнительные поры и капилляры, способствующие увеличению количества поглощаемого загрязнения по органическим веществам - нефтепродуктам, эмульсиям, СОЖ и т.п. При смешении полученной реакционной массы с щелочным реагентом последний пропитывает образовавшиеся поры и капилляры за счет последующей химической реакции с вредными примесями отходящих газов образуется поглощающая способность по ряду примесей из газовой фазы. Образовавшиеся химические соединения способны реагировать с ионами тяжелых металлов, содержащимися в сточных водах. При этом сохраняется способность сорбента поглощать содержащиеся в сточных водах органические вещества. Таким образом, полученный предлагаемым способом сорбент расширяет ряд поглощаемых органических и неорганических вредных примесей как из газовой фазы, так и из сточных вод и обеспечивает повышение его поглощающей способности в целом. Кроме того, при обработке лигносодержащего компонента сернокислотными отходами в заявленном соотношении при образовании новых микропор не происходит разрушения связей между частицами материала, что не требует дополнительной операции грануляции. Способ отличается простотой технологии приготовления сорбента, а получение сорбента из отходов производства позволяет значительно снизить его стоимость. При этом имеет место малоотходная технология очистки окружающей среды, т.к. отработанный сорбент можно использовать, например, в качестве наполнителя при производстве керамических изделий или как компонент при производстве топливного брикета. Способ получения углеродо-минерального сорбента заключается в следующем. Лигносодержащий компонент модифицируют путем смешения с химическим реагентом в виде сернокислотных отходов с содержанием серной кислоты 60 - 90мас.% в соотношении 1 : 0,1 - 0,25 при температуре 80 - 120°C в течение 1 2 часов. Полученную реакционную массу смешивают с щелочным реагентом в соотношении смесь : щелочный реагент 1 : 0,18 - 0,35 при температуре 50 - 31°C в течение 0,5 - 2 часов. Затем через полученную массу пропускают отходящие газы от сгорания высокосернистого топлива и/или газы от процессов гидроочистки нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, и/или отходящие газы нефтехимических производств, содержащих углеводороды и соединения серы при температуре не более 150°C в течение 4 - 10 часов, при этом обработку отходящими газами проводят до степени поглощения щелочного реагента от 30 до 70мас.% его содержания. В качестве лигносодержащего компонента используют отходы гидролизной промышленности: целлюлозно-бумажной промышленности (гидролизный лигнин); растительные отходы агропромышленного комплекса, в частности, лузгу семян подсолнечника, измельченные стебли подсолнечника; лузгу семян пшена; отходы деревообрабатывающей промышленности, в частности, древесные опилки, измельченная древесная кора. Указанные отходы можно использовать в смеси или каждый в отдельности. Сернокислотные отходы представляют собой отходы нефтехимической промышленности, а именно, растворы, образующиеся после очистки серной кислотой углеводородного сырья парафина, нефтяного масла и нефтеперерабатывающей промышленности растворы, образующиеся после алкилирования углеводородных фракций олефинами (отработанный катализатор алкилирования). Содержание серной кислоты в отходах должно составлять 60 - 90мас.%. Указанные отходы можно использовать в смеси или каждый в отдельности. В качестве щелочного реагента используют: - отходы, содержащие содо-поташную смесь в количестве 20 30мас.% в частности, некондиционный продукт производства глинозема, включающий 30 - 40мас.% карбоната калия и 35 - 45мас.% карбоната натрия из которых готовят 20 - 30% водный раствор при температуре 40 - 50°C; отходы производства капролактама (щелочной плав), содержащие 80мас.% карбоната натрия и 20мас.% гидроксида натрия из которых готовят 18 - 26% водный раствор при температуре 40 - 50°C; некондиционный продукт содового производства, содержащий 70 85мас.% карбоната натрия из которого готовят 20 - 30% водный раствор при температуре 40 - 50°C; щелочные отходы очистки отливок, содержащие силикат натрия в количестве 150 - 200г/л и едкий натр в количестве 120 - 160г/л, из которого готовят водный раствор плотностью 1250 - 1370кг/м 3 при температуре 40 - 50°C; отходы, содержащие некондиционные продукты производства гидроксидов натрия или калия, включают 30 - 50мас.% гидроксида натрия или калия и 20 - 40мас.% карбоната натрия или калия из которых готовят 15 - 30% водный раствор при температуре 40 - 50°C. Указанные отходы можно использовать в смеси или каждый в отдельности. Отходящие газы представляют собой газы от сгорания высокосернистого топлива, в частности, мазут с содержанием серы 2,5мас.%; газы от процессов гидроочистки нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, в частности, от процесса гидроочистки масляных фракций от серы; отходящие газы нефтехимических производств, содержащих углеводороды и соединения серы, в частности, от процесса гидроочистки парафиновых фракций от серы. Газы от процессов гидроочистки масляных фракций от серы содержат 0,6% сероводорода 80% азота 15,6% кислорода остальное - углеводороды; температура газов составляет 80 - 90°C. Газы от процессов гидроочистки парафиновых фракций нефти от серы содержат 0,8% сероводорода 82% азота 16% кислорода, остальное углеводороды; температура газов составляет 90 - 95°C. Газы от сгорания высокосернистого топлива содержат 1,5% диоксида серы, 0,4% углеводорода, 0,1% сажи, 68% азота 30% углекислого газа температура газов - 145°C. Указанные продукты могут быть использованы в смеси или каждый в отдельности. В табл.1 приведены примеры получения сорбента с указанием использованных продуктов и технологических режимов. Полученные образцы сорбента проверяли на поглощающую способность токсичных компонентов из отходящих газов: диоксида серы, углеводорода, диоксида азота, сероводорода; ионов тяжелых металлов хрома, никеля, меди, цинка, а также органических вредных веществ: нефтепродуктов и малорастворимых смазывающе-охлаждающих жидкостей. Результаты испытаний приведены в табл.2. Из табл.2 видно, что сорбент, полученный предлагаемым способом, поглощает ряд органических и неорганических вредных веществ как из газовой фазы, так и из сточных вод. Поглощающая способность этого сорбента по сравнению с прототипом в 6 - 8 раз выше по ионам тяжелых металлов и в 6 - 10 раз - по органическим веществам.