Спосіб одержання сорбційного матеріалу для очистки газів і рідин

Спосіб одержання сорбційного матеріалу для очистки газів і рідин, який включає змішування, диспергування неорганічних та органічних речовин, формування, термообробку та охолодження, який відрізняється тим, що склад основи на по чатку формування гранул при диспергуванні органічної складової вміщує компоненти суміші 1 в таких мас. %: шлак 48,3-56,0 органічний шлам 3,5-5,0 шлам гідроксидів металів 12,8-26,5 глинистий мінерал 10,2-12,5, а поверхневе формування гранул проводиться шихтою, яка складається з суміші 2, що вміщує суміш 1 та неконденційні оксиди кремнію (аеросил) і титану (анатаз), відповідно у співвідношенні 0,5:0,3:0,2, в кількості 0,5-1%, термообробка проводиться протягом 0,15-0,25 години при температурі від 20 до 800°С. Корисна модель відноситься до хімічної технології і конкретно стосується способів одержання матеріалів, які використовуються як фільтруючі матеріали, сорбенти, каталізатори в різних технологічних і екологічних процесах очистки газів та води та переробки природних ресурсів. Відомий „Спосіб одержання вуглецевомінерального сорбенту (А.С. №1673206, B01J20/20, 1991р., який включає змішування силікагелю з природнім газом в присутності каталізаторів. Проте цей спосіб є складним в технології і в апаратурному оформленні (кварцовий реактор), та використовуються дорогі компоненти (силікагель, каталізаторні матеріали). Найближчим до корисної моделі є „Спосіб одержання гідрофобного сорбенту" (Патент України №23925, B01J20/30, бюл. №4 від 31.08.098р., Зубкова І.Б., Шараніна Л.Т.), який включає змішування мінерального, вуглецевовмістного та зв'язуючого компонентів, нагріванні до 600°С у відновній атмосфері і витримуванні протягом 102 годин та охолодженні, а компонентами використовують золошлакові відходи, залишкове буре вугілля, розчин силікату натрію і води в співвідношенні відповідно 1:(1ч-5):1:(2-4). Недоліками даного способу є: - склад основи матеріалу вміщає значну кількість бурого вугілля, яке має добавки рихлої структури, а тому міцність матеріалу є невисокою; - добавка силікату натрію в основу приводить до малої пористості і поверхні матеріалу; - невисока температура термообробки не забезпечує хімічну і механічну стійкість матеріалу при експлуатації в апаратах газоводоочистки. В основу корисної моделі поставлене завдання одержання сорбційного вуглецевомінерального матеріалу (ВММ) для газоводоочистки шляхом введення диспергуванням органічного матеріалу в склад основи матеріалу, а наприкінці процесу формування основу покривають сумішшю компонентів основи та некондиційних оксидів кремнію і титану при співвідношенні 0,5 до 0,5 і піддають термообробці, що забезпечить збільшення пористості, хімічної стійкості і активності матеріалу. Поставлене завдання вирішується тим, що спосіб одержання сорбційного матеріалу для очистки газів і рідин та хімічної технології, який вклю ео CM ю о> 5247 чає диспергування неорганічних і органічних речовин, їх змішування, формування, термообробку, охолодження, згідно з корисною моделлю, змішування компонентів суміші-1 основи матеріалу проводять при диспергуванні органічної складової і наступному їх вмюті, мас % Шлак 48,3-56,0 (А) Шлам органічний 3,5-5,0 (Б) Шлам гідроксидів металів 12,8-26,5 (В) Глинистий мінерал 10,2-12,5 (Д) а поверхневе формування гранул проводиться шихтою, яка складається з суміші 2, що вміщає суміш 1 та некондиційні оксиди кремнію (аеросил) і титану (анатаз), ВІДПОВІДНО у співвідношенні 0,5 0,3 0,2, в КІЛЬКОСТІ 0,5-1%, а термообробка проводиться протягом 0,15-0,25 години при температурі від 20 до 800°С Основа, яка складається в основному з шлаку та гідроксидів металів, забезпечує МІЦНІСТЬ матеріалу за рахунок збільшення КІЛЬКОСТІ металів Диспергування органічних матеріалів приводить до збільшення пористості сорбційного матеріалу, що забезпечує збільшення активності вуглецевомінерального матеріалу Компоненти поверхні матеріалу - ферити МІДІ, хрому, нікелю, які утворилися при ХІМІЧНІЙ взаємодії компонентів суміші під час термообробки, підвищують активність матеріалу При подачі суміші компонентів (С-2) для покриття основи менше 0,5мас %, активність матеріалу буде значно меншою, а при більше 1мас % активність матеріалу збільшується не багато, але збільшується вартість матеріалу Термообробка проводиться при температурі не більше 800°С, так як при вищій утворюється матеріал з низькою пористістю, а оптимальною є температура 650-800° С Якщо термообробку проводити менше 0,25 годин, то МІЦНІСТЬ матеріалу низька, а збільшення часу термообробки приведе до недоцільної витрати енергоресурсів та погіршення якості матеріалу, бо проходить зменшення пористості матеріалу Спосіб реалізується в такому процесі Шлак, глинистий матеріал та гідроксиди металів, направляються на диспергування в кульковий млин, і змішуються утворюючи суміш С-1 в вище вказаних співвідношеннях (основа матеріалу), а потім дозатором суміш подається в формовочний апарат різного типу (валкова формовочна машина, шпрщ машина, чашоподібний гранулятор та ІНШІ), де проходить початкове формування основи матеріалу при подачі диспергуванням органічного шла му, а наприкінці формування подається суміш С-2, яка складається з основи матеріалу орієнтовно такого складу, мас % оксид кремнію-34,5-45,5 оксид алюмінію-15,5-20,5, оксид заліза (III) 22,0-32,0, гідроксид МІДІ (II) 2,14-8,6, гідроксид хрому (III) 0,55-3,8, гідроксид нікелю (II) 0,01-0,2, волога та ІНШІ 5-10 та некондиційні оксиди кремнію і титану в КІЛЬКОСТІ 0,5-1% від сформованої маси основи матеріалу, а термообробка проводиться при температурі не вище 800°С з витримкою протягом 0,10,2 години Матеріал підсушується димовими газами при температурі від 50 до-450°С для забезпечення вологості гранул матеріалу не більше 12% в обертовій печі, а термообробка проходить в кінцевій частині обертової печі при температурі понад 600°С протягом 0,05 години Приклад Підготовка суміші основи матеріалу проходить таким чином зважили золошлак в КІЛЬКОСТІ 600Г, глинистий мінерал - 200г, шламу гідроксидів металів - 420г і провели диспергування в лабораторній кульовій мельниці Одержану дисперговану суміш та органічний шлам в КІЛЬКОСТІ 90Г сформували у вигляді кульових гранул і закінчили грануляцію з використанням суміші основи гранул - 5,0г та некондиційних оксидів кремнію (аеросил) та титану в КІЛЬКОСТІ 5,0г Наступну стадію сушки і термообробки провели в обертовій лабораторній електропечі при температурі від 50 до 800°С протягом 20хв Аналогічні приклади реалізації способу провели при інших вмістах як складників суміші основи С-1, так і суміші С-2, що складається з основи гранул та некондиційних оксидів кремнію і титану при різних температурах, часі термообробки та КІЛЬКОСТІ суміші-2 компонентів при закінченні формування матеріалу Використання шламу гідроксидів металів та наступна термообробка їх приводить до утворення феритошпінелідів, структура яких забезпечує високу каталітичну і сорбційну активність матеріалу, а вміст незначної КІЛЬКОСТІ некондиційних оксидів кремнію і титану на поверхні основи вуглецевомінерального матеріалу забезпечує пористість та хімічну СТІЙКІСТЬ матеріалу Співвідношення інградієнтів, умови процесу одержання і характеристика вуглецевомінеральних матеріалів та їх ефективність при використанні в процесах водоочистки приведено в таблицях 1,2 5247 Таблиця 1 Склад сумішей, умови процесу та характеристика вуглецево-мінерального матеріалу № серп, прикладу та ВММ 12 14 22 25 Назва компонентів, інгредієнтів, код Вміст інграДІЄНТІВ*, со со со со Шлак-А Органічний шлам-Б Шлам пдроксидів-В Глинистий мінерал-Д Шлак-А Органічний шлам-Б Шлам пдроксидів-В Глинистий мінерал-Д Шлак -А Органічний шлам-Б Шлам пдроксидів-В Глинистий мінерал-Д Параметри процесу одержання вуглецево-мінеральних матеріалів (ВММ) Показники ВММ компонентів, % Насипна Питома Витрата t° Час Суміш-1 Суміш-2 обробки, термовага, поверхня, (С-1) обробки, основи до маси С-1, г/дм м2/гр °С а % та хв АБ,В,Д й відношення до суми аеросил+анатаз 0,9 48,2 ЗО 0,85 96,8 580 0,5-0,5 4,3 24,4 10 25 229,2 680 0,83 0,4-0,6 9,1 52,2 15 750 20 240,8 0,81 4,6 0,4-0,6 20,1 18 232,6 800 18 0,80 12,1 0,5-0,5 56,0 їй 830 201,7 20 0,85 0,5-0,5 5,0 22,6 860 22 0,84 89,5 0,Ї06 11,2 Пористість, см3/гр 0,32 0,55 0,61 0,58 0,41 0,38 Склад суміші 1 і 2 в сери І (приклади 1 ,1-1,6),та II (2,1-2,6) і III (3,1-3,6) одинаковий Таблиця 2 Результати очистки стічних вод від нафтопродуктів з використанням вуглецевомінеральних матеріалів з таблиці 1 Показники Поглинання нафтопродуктів, % при температурі, °С Матеріал № 20° 30° 40° 50° 11 56,9 76,5 83,5 64,2 12 55,1 75,1 85,1 78,0 21 57,4 76,5 88,3 75,1 22 55,3 78,3 86,9 80,4 31 58,5 73,6 90,1 79,2 32 54,1 88,4 79,1 68,2 Комп ютерна верстка Л Литвиненко Підписне Тираж 37 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ МСП 03680 УкраТна ДП Український інститут промислової власності вул Глазунова 1 м К и ї в - 4 2 01601