Спосіб одержання сорбенту для очистки води від фторид-іонів

1. Спосіб одержання сорбенту для очистки води від фторид-іонів, що включає обробку носія солями алюмінію, який відрізняється тим, що як носій використовують глауконіт і обробку здійснюють солями алюмінію з концентрацією 5,56×10-3 ¸ 7,4×10-3 М при рН середовища 3,0¸4,5. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використовують фракцію глауконіту 0,2¸1,0мм. (19) (21) a200712904 (22) 21.11.2007 (24) 10.09.2008 (46) 10.09.2008, Бюл.№ 17, 2008 р. (72) ГОНЧАРУК ВЛАДИСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, ПШИНКО ГАЛИНА МИКОЛАЇВН А, U A, ТИМОШЕНКО ТЕТЯН А ГРИГОРІВНА, UA (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В. ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ, UA (56) UA 58858 A, 15.08.2003 3 84106 концентрації фторид-іонів у пробі фільтрату не більше норм ГДК - 1,5мг/дм 3[1]. При цьому питома ємність клиноптилолітового сорбенту складала 0,5мгF-/г. Загальна тривалість підготовки сорбенту триває 3,0год. Основним недоліком відомого способу [5] є його низька питома ємність при вилученні фторидіонів, а також довготривалість обробки сорбенту при модифікуванні. В основу вина ходу поставлено завдання удосконалити спосіб одержання сорбенту для видалення з води фторид-іонів, в якому використання нових умов обробки носія солями алюмінію режим обробки, оптимальні концентрації солей та pH середовища, забезпечило б досягнення технічного результату: підвищення сорбційних властивостей за рахунок високої питомої ємності до фторид-іонів, а також скорочення процесу одержання модифікованого сорбенту. Для вирішення поставленого завдання запропоновано спосіб одержання сорбенту для очистки води від фторид-іонів, що включає обробку носія солями алюмінію, в якому, згідно з винаходом, як носій використовують глауконіт і обробку здійснюють солями алюмінію з концентрацією 5,56×10-3 ¸7,4×10-3Μ при pH середовища 3,0¸4,5, при цьому використовують фракцію глауконіту 0,2¸1,0мм. Нами встановлено, що в заявлених діапазонах концентрації солей алюмінію та pH середовища створюються умови одержання нерозчинної кристалічної сполуки на основі алюмінію - гібситу. Це підтверджується розрахунками форм розподілу алюмінію в діапазоні pH середовища [Пилипенко А.Т., Фалендыш Н.Ф., Пархоменко Е.П. Состояние алюминия (III) в водных рас творах //Химия и технология воды.-1982.-Т.4,№2.-С.136-150 [6]. Кристалічна структура гібситу добудовує кристалічну поверхню носія глауконіту, що призводить до підвищення питомої ємності поверхні сорбенту; при цьому, як ми вважаємо, іонний обмін поверхневих гр уп глауконіту на катіони алюмінію незначний. Обробка в заявлених умовах носія скорочує тривалість одержання високоефективного модифікованого солями алюмінію сорбенту - гла уконіту. При аналізі патентної і технічної літератури не виявлено використання глауконіту, обробленого солями алюмінію для видалення з природних вод фторид-іонів. Таким чином, сукупність суттєви х ознак заявленого способу одержання сорбенту для очистки води від фторид-іонів є необхідною і достатньою для досягнення технічного результату, який забезпечується винаходом - підвищення питомої ємності до фторид-іонів і скорочення стадії обробки сорбенту гла уконіту солями алюмінію. Спосіб одержання сорбенту реалізується наступним чином В ємність завантажують глауконіт Осиківського родовища фосфоритів фракцією £0,25мм. Готують розчин солей алюмінію (АlСl3×6Н2О [ГОСТ 3759-75] , або Al2(SO4) 3×18Н2О [ТУ 6-09-20-167-89]) з 4 концентрацією 5,56×10-3¸7,4×10-3М. За допомогою лугу створюють заявлений діапазон pH 3,0¸4,5, який контролюють pH-метром. Здійснюють перемішування компонентів до їх рівномірного розподілу протягом 0,5¸1,0год. Отриманий сорбент промивають дистильованою водою від надлишку солей алюмінію до негативної реакції на іони алюмінію в промивному розчині. Загальна тривалість процесу одержання модифікованого сорбенту складає 1,0¸1,5год. Ефективність сорбенту по видаленню з природної води фторид-іонів визначають в динамічних умовах: через завантажений у колонці з діаметром 0,7см шар глауконіту, що дорівнює 25см, пропускають фторвмісну воду з концентрацією 10мгF-/дм 3 та швидкістю 0,5см 3/хв. Вилучення фторид-іонів проводять до появлення фторид-іонів у фільтраті з концентрацією на рівні норм ГДК (1,5мг/дм 3). Питома ємність отриманого сорбенту складає 0,7¸0,95мгF-/г. Визначення фторид-іонів проводять за допомогою фторселективного електроду за методикою [ГОСТ 4386-89. Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации фторидов. М.: Издательство стандартов. 1990. С. 1-13] [7]. 3 метою визначення ефективності сорбенту, який одержано запропонованим способом, були використані солі алюмінію з різною концентрацією та оброблені при різних pH середовища, які знаходяться як у заявленому діапазоні величин, так і за їх межами. Дані представлені в таблиці, приклади 1-11. Встановлено, що в заявлених діапазонах величин концентрацій солей алюмінію та pH середовища одержують високоефективний сорбент по вилученню фторид-іонів (таблиця, приклади 1-6). Питома ємність в межах 0,7¸0,95мгF-/г, час обробки в межах 1,0¸1,5год. При позамежному збільшенні концентрації солі алюмінію, але при заявленому pH, не відбувається підвищення питомої ємності сорбенту хоча концентрація солей алюмінію у надлишку (таблиця, приклад 8). Це в свою чергу призводить до збільшення часу відмивання надлишку солей алюмінію та підвищення витрат на реагент - сіль алюмінію, що економічно недоцільно. При позамежному зменшенні концентрації солі алюмінію та при заявленому pH середовища питома ємність сорбенту різко зменшується за рахунок утворення недостатньої кількості кристалічної сполуки - гібситу на поверхні модифікованого глауконіту (таблиця, приклад 7). При обробці глауконіту солями алюмінію в заявленому діапазоні концентрацій, але при позамежному збільшенні pH середовища питома ємність сорбенту знижується, як ми вважаємо, за рахунок утворення на поверхні глауконіту паралельно з кристалічними формами гібситу й аморфного осаду гідроксиду алюмінію, який достатньо легко видаляється при промивці сорбенту (таблиця, приклад 10). При обробці глауконіту солями алюмінію в заявленому діапазоні концентрацій, але при позамежному зменшенні pH середовища питома 5 84106 ємність сорбенту також знижується за рахунок, як ми вважаємо, збільшення частки переважно катіонної форми алюмінію в розчині, та незначної частки форми гібситу (таблиця, приклад 9). Експериментально визначено, що для одержання високоефективного сорбенту доцільно використовува ти фракції глауконіту в межах не менше ніж 0,05 та не більше 1,0мм. Використання фракції глауконіту менше 0,05мм (практично пилевидна фракція) призводить до зниження фільтруючої здатності сорбенту, що веде до значної втрати напору, а це, в свою чергу, технологічно недоцільно. При використанні фракції більше 1,0мм зменшується питома ємність, що призводить до погіршення показників очистки. Переваги запропонованого способу одержання сорбенту для очистки вод від фторид 6 іонів порівняно з відомим способом полягають в наступному: - реалізація запропонованих умов модифікації суттєво підвищує питому ємність глауконіту по відношенню до фторид-іонів з 0,53мгF-/г сорбенту до 0,7¸0,95мгF-/г, тобто в 1,3¸1,8 рази; - висока питома ємність сорбенту досягається при скороченні часу одержання модифікованого сорбенту з 3,0год. до 1,5¸2,0 год., тобто в 2¸3 рази; - одночасно з екологічними аспектами запропонованого сорбенту використання природного носія - глауконіту, вирішується й економічна проблема за рахунок використання більш низької концентрації солей алюмінію одержання високоефективного сорбенту, який забезпечує глибоку очистку природних поверхневих та підземних вод від фторид-іонів до норм ГДК. Таблиця № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Умови обробки носія - глауконіту Концентрація солі Питома ємність, MгF-/г рН середовища алюмінію, ´10-3М За винаходом 5,5 3,0 0,70 7,0 3,0 0,83 8,0 3,0 0,90 5,5 4,5 0,75 7,0 4,5 0,95 6,0 3,7 0,88 Позамежні значення 4,0 4,5 0,60 9,0 4,5 0,96 5,5 2,5 0,50 5,5 5,0 0,60 За способом [5] 7,5 0,53 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко Підписне Тривалість модифікування сорбенту, год. 1,0 1,1 1,5 1,0 1,5 1,1 0,4 2,2 1,0 1,0 3,0 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601