Спосіб отримання сорбенту на основі металургійного шлаку

Спосіб отримання сорбенту на основі металургійного шлаку та підвищення його сорбційної ємності, який включає подрібнення шлаку, його хімічну активацію з наступною промивкою водою та висушуванням, який відрізняється тим, що визначають процент діопсиду шлаку, подрібнюють його до розміру 1,2-2 мм, а хімічну активацію шлаку проводять при 20 C 0,5 М розчином сульфатної кислоти протягом 20-24 годин з послідовною дворазовою промивкою дистильованою водою, причому висушування ведуть природнім шляхом протягом 8-12 годин. (19) (21) u201107071 (22) 06.06.2011 (24) 12.12.2011 (46) 12.12.2011, Бюл.№ 23, 2011 р. (72) ХОБОТОВА ЕЛІНА БОРИСІВНА, ГРАЙВОРОНСЬКА ІННА ВАЛЕРІЄВНА, ДАЦЕНКО ВІТА ВАСИЛІВНА (73) ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ УНІВЕРСИТЕТ, ХОБОТОВА ЕЛІНА БОРИСІВНА, ГРАЙВОРОНСЬКА ІННА ВАЛЕРІЄВНА, ДАЦЕНКО ВІТА ВАСИЛІВНА 3 В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення сорбційної ємності шлаку, що містить мінерал групи піроксенів (наприклад, діопсид) за рахунок хімічної активації поверхні шлакових часток та збільшення його сорбційної ємності, та підвищення ефективності очистки стічних вод шляхом вилучення органічних барвників. Задача вирішується за рахунок того, що відомий спосіб отримання сорбенту на основі металургійного шлаку, який включає його подрібнення та хімічну активацію з наступною промивкою водою та висушування відрізняється тим, що визначають наявність у шлаку мінерали групи піроксенів, подрібнюють до розміру 1,2-2 мм, активують 0,5 М розчином H2SO4, промивають дистильованою водою двічі та висушують природнім шляхом протягом 8-12 годин. Приклад 1. Належить до визначення мінералогічного складу шлаку Побужського феронікелевого комбінату. За допомогою рентгенофазового аналізу виявлено, що основним мінералом шлаку є діопсид CaMg(SiO3)2, який є хімічно інертною сполукою. Позитивною рисою при оцінці шлаку з позиції його використання як сорбенту є шарова структура основного мінералу діопсиду та наявність 53 мас. % активного аморфного стану речовин. Приклад 2. Належить до визначення сорбційної ємності шлаку за допомогою спектрофотометричного методу аналізу. Статичну обмінну ємність (СОЄ) шлаку при поглинанні органічного барвника метиленового синього (МС) визначали за формулою: С  С2  , мг / г , COЄ  1 m 3 де С1 - початкова концентрація МС, 0,01 г/дм ; 3 С2 - концентрація МС після адсорбції, г/дм ; V об'єм розчину МС при адсорбції, 100 мл; m - маса навіски шлаку, 5 г. Приклад 3. Належить до підвищення сорбційної активності шлаку за допомогою його попередньої хімічної активації розчинами кислот та лугів. Активація шлаку як сорбенту в розчинах кислот більш ефективна порівняно з лужною обробкою. Для досліджених кислот найвища СОЄ та ефективність вилучення МС з розчину досягається при попередній витримці в 0,5 М розчині сульфатної кислоти. Концентрація кислоти 0,5 М є оптимальною, так як її підвищення викликає зайву витрату реактиву, а зменшення знижує ємність шлаку. Приклад 4. Належить до вивчення режиму промивки шлаку після його кислотної активації. Проведена промивка різної тривалості та в різних режимах. Результати, які наведені в табл., показали незалежність сорбційної ємності шлаку від тривалості і режиму промивки. Таким чином, можна рекомендувати простий та ефективний варіант дворазової промивки шлаку дистильованою водою. 65734 4 Таблиця Вплив режиму та тривалості промивки шлаку на його сорбційну активність Режим промивки Дворазова промивка Витримка у воді 1 добу Витримка у воді 2 доби Витримка у воді 3 доби Витримка у воді 4 доби Масова концентрація метиленового синього 3 після сорбції, г/дм 0,0044 0,0046 0,0045 0,0042 0,0043 Приклад 5. Належить до вивчення зміни концентрації сорбату МС в розчині та досягнення максимальної величини СОЄ шлаку при тривалій сорбції. На кресленні показано змінення СОЄ шлаку і концентрації МС в розчині у часі. Протягом часу концентрація МС в розчині зменшується, а СОЄ - збільшується (креслення). Крива СОЄ виходить на постійне максимальне значення, що відповідає ліміту адсорбції. Протягом 10 діб досягається максимальне значення СОЄ 0,194 мг/г, що складає 96,9 % очистки розчину від МС. Для очистки стічних вод достатня витримка розчинів у контакті зі шлаком протягом 7-8 діб. Екологічна безпека забезпечується практично відсутністю десорбції органічних сполук з сорбенту. При місячній витримці відпрацьованого шлаку в дистильованій воді МС десорбувався у воду з 3 встановленням концентрації 0,0003 г/дм (3 % від початкової концентрації МС). Таким чином, адсорбція забезпечується встановленням достатньо міцних зв'язків. Практична відсутність зворотного процесу десорбції забезпечує безпеку захоронення відпрацьованого шлаку. Розглянутий сорбент на основі мінералу групи піроксенів (діопсидового шлаку) має наступні переваги: вирішення екологічної проблеми накопичення багатотоннажних твердих відходів металургійних виробництв внаслідок їх використання для виробництва технічних матеріалів (сорбентів); хімічна інертність головного мінералу шлаку з одночасним проявленням сорбційної активності; суттєве зниження концентрації органічних барвників у промислових стічних водах в умовах статичної сорбції на шлаку; відсутність необхідності корективу рН розчинів МС у процесі сорбції; відсутність споживання енергії при активації сорбенту; економія хімічних реагентів на активацію сорбенту; проведення ефективної хімічної активації сорбенту в одну стадію за допомогою нелеткої мінеральної кислоти при мінімальної кількості води промивки; відсутність десорбції сорбату МС із шлакового сорбенту і безпечність захоронення відпрацьованого сорбенту. 5 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 65734 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601