Сорбційний матеріал для очистки мінеральної води від бору і спосіб очистки мінеральної води

1. Сорбцїйний матеріал для очистки мінеральної води від бору на основі хімічно інертного сорбенту, який відрізняється тим, що він містить суміш сорбенту, модифікованого іонами лужних і/або лужноземельних металів, та багатоатомного спирту - поглинача бору при такому співвідношенні компонентів, мас.%: сорбент, модифікований іонами лужних і /або лужноземельних металів 80-90 багатоатомний спирт 10-20 2. Сорбційний матеріал за п. 1, який відрізняється тим, що як сорбент він містить цеоліт типу клинолтилоліт. 3. Сорбційний матеріал за п. 1, або п. 2, який відрізняється тим, що як багатоатомний спирт він містить маніт 4. Спосіб очистки мінеральної воді від бору шляхом фільтрування її через хімічнечнертний сорбційний матеріал, який відрізняється тим, що як сорбційний матеріал використовують суміш сорбенту модифікованого іонами лужних і/або лужноземельних металів та багатоатомного спирту - поглинача бору при такому співвідношенні компонентів, мас.%: сорбент, модифікований іонами лужних і/або лужноземельних металів .80-90 багатоатомний спирт 10-20 причому модифікуючі метали складають 0,5-2 мас.% від маси сорбенту, а відношення об'єму сорбційного матеріалу до годинного об'єму води становить 0,050,1. Винахід відноситься до промислової обробки питних мінеральних вод, які містять в собі надмірну кількість бору, і може бути використаний, наприклад, для покращення якості карпатської води шляхом доведення вмісту бору до прийнятих концентрацій. Відомий сорбційний матеріал у вигляді мембран, нанесених на вуглепластиковий каркас, який може бути використаний в технологічному процесі ультрафільтрації артезіансько? або водопровідної води Щ. Цей матеріал застосовують при обробці питної води з метою очистки її від важких металів, органічних сполук, а також від мікроорганізмів. Недоліком такого технологічного процесу є те, що застосований в ньому фільтруючий сорбційний матеріал, очищаючи питну воду від іонів заліза, міді, магнію, цинку, кальцію, свинцю, не очищає її від сполук бору. Відомий спосіб концентрування бору з розчинів, наприклад із ґрунтової води, сорбцією, тобто фільтруванням води через сорбент [2]. Як сорбент в цьому способі використовують сополімер стиролу з дивінілбензолом з функціональними групами трис-(оксиметил) амйометану, попередньо оброблений метанолом. Недопіком цього способу є висока вартість сорбційного матеріалу, а також використання для його обробки надзвичайно токсичної речовини - метанолу. Найбільш близьким до способу очистки мінераль ної води, цю заявляється, є спосіб сорбційної очистки питних мінеральних вод, який включає фільтрування через хімічно-інертний сорбційний матеріал, охолодження до 4-5 °С, знезараження і насичення двоокисом вуглецю при тиску 2-5 атм. [3]. Недоліком цього способу є те, що він призначений лише для дезодорації води, тобто може бути застосований для очистки від ароматичних вуглеводнів (в основному, нафталіну і його похідних) і не може бути використаний для очистки води від бору. Крім того, технологічний процес обробки мінеральної води складний стосовно апаратурного оформлення (необхідно мати устаткування для охолодження води, а також для підтримання тиску в заданих межах). Відомий сорбційний фільтруючий матеріал, вибраний як прототип, являє собою березове активоване гранульоване вугілля БАУ [3]. Це - хімічно інертний сорбційний матеріал, який успішно застосовують для дезодорації води. Недоліком такого матеріалу є те, що він непридатний для очистки води від сполук бору. Завданням, на вирішення якого направлений винахід, є створення сорбційного матеріалу з заданими наперед сорбційними характеристиками для ефективної очистки мінеральної води від бору при збереженні її природного іонно-сольового складу і лікувальних властивостей. ю со in ГО 34535 Створений сорбційний матеріал дає можливість одержати технічний результат, який полягає в підвищенні якості питної мінеральної води і її лікувальних властивостей за рахунок зменшення концентрації сполук бору до прийнятих величин Для досягнення вказаного технічного результату в сорбційному матеріалі для очистки мінеральної води, який містить хімічно інертний сорбційний матеріал, відповідно винаходу, як сорбційний матеріал використана суміш сорбента, модифікованого іонами лужних і/або лужноземельних металів та багатоатомного спирту - поглинача бору при такому співвідношенні компонентів, мас %: - сорбент, модифікований іонами лужних і/або лужноземельних металів 80-90 -багатоатомний спирт 10-20 Як сорбент він може містити активоване вугілля, або цеолгг типу клиноптилолгг, а як багатоатомний спирт - маніт Вказаний технічний результат досягається також заявленим способом очистки мінеральної води від сполук бору. Суть його полягає в тому, що у відомому способі, який передбачає фільтрування мінеральної води через хімічно інертний сорбційний матеріал, згідно з винаходом, як сорбційний матеріал використовують суміш сорбента, модифікованого іонами лужних і/або лужноземельних металів та багатоатомного спирту - поглинача бору при такому співвідношенні компонентів, мас.%: - модифікований сорбент 80-90 - багатоатомний спирт 10-20 У складі сорбенту модифікуючі метали складають 0,5 - 2,0 мас.% від маси сорбенту, а відношення об'єму сорбційного матеріалу до годинного об'єму очищуваної води становить 0,05-0,1. використання згаданого складу сорбційного матеріалу являється відмінною вщ прототипу ознакою при всіх модифікаціях матеріалу. Необхідною умовою являється застосування чно інертного сорбенту, а сам сорбент може бути виготовлений, як з органічної, так і з мінеральної сировини. Необхідною ознакою сорбенту являється наявність модифікуючих домішок у вигляді іонів лужних і/або лужноземельних металів. Крім того, необхідний у складі сорбційного матеріалу поглинач бору - багато* атомний спирт. Що стосується запропонованого способу, то крім застосування вищезгаданого сорбційного матеріалу, відмінними від прототипу ознаками у всіх випадках виконання способу являється концентрація модифікуючих металів у складі сорбенту і відношення об'єму сорбційного матеріалу до годинного об'єму очищуваної води В окремих випадках сорбційний матеріал може відрізнятися видом сорбенту І поглиначем бору. Таким чином, заявлені технічні рішення відповідають критерію винаходу "новизна" Аналіз відомих складів сорбентів показав, що введені в сорбційний матеріал речовини окремо відомі, наприклад, активне вугілля, цеоліт, маніт. Однак їх використання в сполученні з іншими компонентами не надає цим сорбентам таких властивостей, які вони виявляють в заявлених рішеннях, а саме ~ селективне вилучення сполук бору з питної мінеральної води Залежність відрізняючих ознак і одержаного результату з літератури не відома. Це дає можливість зробити висновок про творчий характер розробки, тобто відповідність заявлених рішень критерію "винахідницькіїй рівень'. Тільки вуглекислі гідрокарбонатно-натрієві мінеральні води Закарпатського регіону мають вміст бору (в перерахунку на НзВОз ), що суттєво перевищує вимоги Європейських стандартів до мінеральних вод лікувального типу (100-250 мг/дм при стандартних вимогах менше ЗО мг/дм3). Унікальні лікувальні властивості мінеральних вод Закарпаття в поєднанні з надмірним вмістом в них бору і зумовили необхідність розробки сорбційного матеріалу для селективного поглинання бору і збереження складу мінеральних компонентів без суттєвих змін. Поставлене завдання вирішується тим, як сорбційний матеріал використовують високооелективний сорбент, котрий характеризується вибірковою поглинальною здатністю до бору. Крім того, його поглинальна здатність підсилена шляхом модифікування поруватої поверхні сорбентів іонами лужних металів. Розвинута порувата система, наявність іонів лужних металів - концентраторів сполук бору та використання ще однієї сполуки комплексуючого типу по в'щношенню до бору - багатоатомного спирту, наприклад, маніту, все разом взяте дозволяє вирішити питання очистки мінеральної води від бору із збереженням складу мінеральних солей в концентраціях, що зумовлені вимогами стандартів Європи. Розроблений матеріал га спосіб було апробовано в лабораторних та реальних умовах. Теперішній час готується модульна установка для практичної реалізації процесу очищення мінеральних вод на одній із діючих свердловин Закарпаття (Свалявський район). Приклад 1. Мінеральна вода типу "Поляна Купель" з вмістом бору (в середньому) 143 мг/п підлягає очищенню за допомогою вуглецевого сорбенту (згідно прототипу). Вміст бору в мінеральній воді після фільтрування її через вуглецевий сорбент тилу БАУ (або КАУ) 80 мг/дм3, тобто ефективність очищення складає 56%, що свідчить про надто низьку ступінь очищення та невідповідність мінеральної води по вмісту бору вимогам стандартів Європи (позиція № 6, табл.2). Приклад 2. Мінеральну воду типу "Поляна Купель" з вмістом бору 143 мг/л очищують за допомогою вуглецевого сорбенту, модифікованого іонами Na (вміст Na - 1,8 мас.%) та змішаного з багатоатомним спиртом, а саме, манггом при співвідношенні модифікований сорбент: мангг— 85.15. Фільтрування мінеральної води через сорбційний матеріал проводять при відношенні об'єму сорбційного матеріалу до годинного об'єму води 0,05:1 Ефективність очищення мінеральної води становить 80,5%, тобто вміст бору становить 28 мг/дм3, що повністю відповідає вимогам Європейського стандарту (поз. № 4, табл.1) У відповідності з описаною методикою проведено ряд дослідів здійснення запропонованих сорбційного матеріалу та способу очищення мінеральної води. В табл 1 наведені приклади здійснення заявленого винаходу В табл 2 приведені основні показники запропонованого та відомого способів. Результати, приведені в табл. 1-2, показують, що заявлений спосіб очищення відрізняється більш високою ефективністю очистки в порівнянні з відомим; досягнута більш висока ступінь очищення, яка дорівнює 80-81% проти 5056%, а також можливість використання для очищення дешевого та доступного в великих об'ємах сорбційного матеріалу в модифікованому стані і здійснення процесу очищений лікувальної мінеральної води перед розливом безпосередньо в районі свердловини 34535 Таблиця 1 Результати досліджень по очищенню мінеральної води від домішок бору Вміст бору* (в перерахуй* ку на НзВОз) т мінеральній воді після очистки, мг/дм' Ефективність очистки, % Якість «ОДИ 1. Карбонатна суспензія кальцію і заліза: СаСІ 2 -2,14 г/дм3 Na 2 CO 3 -1.65Г/ДМ 3 FeCl3 3 H 2 O - 0 , 5 i W 57,5 60 без змін 2. Солі заліза та алюмінію* FeCl3-6H2O А\г (SO 4 ) 3 18 Н 2 О (солі від 0,5 до 2 г/дм3) АІ: Fe - 1 : 1 68 52 Запах глини, який зникає після 3 або більше днів стояння 3. Сіль алюмінію та вуглецевий сорбент: АІ2(5Оф18Н2О1,0 г/дм3 NaHCOa - 0,5 г/дм3 Активоване вугілля 2,0 г/дм3 40 72 Слабкий запах глини, який зникає після додаткової фільтрації через вугільний сорбент 4 Вуглецевий сорбент, оброблений 0,1Н рдзчином NaHCO3 Маніт-2,0 г/дм3 28 80,5 Смак та залах без змін 5. Клиноптилоліт, оброблений 0,1 Н розчином NaHCOa Маніт - 1 , 9 г/дм3 29 80 Смак те зелах без змін Матеріали для очищення *) Середній вміст бору в мінеральній воді - 1 4 3 мг/дм9 Таблиця 2 Порівняльні дані ефективності очищення мінеральної води від бору Вміст бору після очистки, мг/дм* по запропонованому по прототипу способу Сорбційиий матеріал 56 28 7. Вуглецевий сорбент БАУ, модифікований іонами Na (1,7%), маніт (18%) (1,7%),маніт(18%) 8. Цеоліт (клиноптилоліт), модифікований іонами Na (1,8%), маніт (15%) 6. Вуглецевий сорбент 27,5 *) Вміст бору в мінеральній воді (в перерахунку на НзВОз) в середньому 143 мг/дм3 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000. м. Ужгород, вул. Гагаріна. 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03 І