Спосіб отримання композитного сорбенту

Реферат: UA 112846 U UA 112846 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до способів отримання твердих сорбентів, що містять активоване вугілля і високомолекулярні сполуки природного й синтетичного походження, для вилучення барвників, конкретно метилового оранжевого (МО), зі стічних вод підприємств та природних водойм. Відомі способи отримання матеріалів, уживаних для сорбції забруднювачів довкілля, здебільшого модифікуванням пористого носія подвійними й потрійними гідроксидами металів [1], а також маґгемітом -Fe2O3 [2] та магнетитом Fe3O4 [3]. Прототипом пропонованої корисної моделі є спосіб отримання композитного сорбенту [4]. Спосіб за прототипом включає етапи обробки пористого носія розчином хлориду перехідного металу, сушіння за температури 180-200 °C, обробку органічним лігандом у кислому середовищі, сушіння за температури на 10 °C нижче від температури розкладання комплексу перехідного металу на поверхні пористого носія в потоці газу. Отриманий композитний сорбент містить комплекс перехідного металу на пористому носії і здатен ефективно розділяти й концентрувати органічні сполуки. Проте недоліками відомого способу є низька сорбційна ємність, а також нездатність до вилучення з очисного середовища. Такі сорбенти, насичені органічними забруднювачами, здебільшого підлягають захороненню в очисному середовищі, чим завдають непоправної шкоди довкіллю. Задачею запропонованої корисної моделі є підвищення сорбційної ємності щодо МО сорбенту на основі пористого носія і надання йому здатності до вилучення з очисного середовища. Поставлена задача вирішується тим, що за способом отримання композитного сорбенту обробкою пористого носія органічними сполуками, сушінням, обробкою розчинами солей перехідних металів і сушінням, згідно з запропонованою корисною моделлю, отримують пористий носій змішуванням активованого вугілля з магнетитом, обробляють розчином композиту пектин:поліетиленімін у співвідношенні 1:2, сушать за температури 50 °C протягом 6 год., обробляють розчинами солей міді, цинку, ртуті, свинцю й кадмію і сушать за температури 50 °C протягом 6 год. У запропонованій корисній моделі використовували активоване вугілля (АВ), магнетит (Fe3O4), пектин, поліетиленімін (ПЕІ), солі металів CuSO4, Zn(NO3)2, Hg(NO3)2,Pb(NO3)2, Cd(NO3)2. Суть корисної моделі пояснюється прикладами, таблицею. Приклад 1. На першому етапі готували пористий носій - змішували АВ (4,5 мас.ч.) й магнетит (1 мас.ч.) розтиранням в агатовій ступці за температури 20 °C протягом 15 хв. На другому етапі готували розчин композиту пектин-ПЕІ у такий спосіб: 4 мас.ч. ПЕІ розчиняли в 94 мас.ч. води, додавали 2 мас.ч. пектину, інтенсивно перемішували за температури 20 °C протягом 4 год. На третьому етапі змішували наважку пористого носія (55 мас.ч.) з розчином композиту пектин:ПЕІ (45 мас.ч.) і перемішували за температури 20 °C протягом 24 год. На четвертому етапі сушили утворений композитний сорбент за температури 20 °C протягом 24 год. На п'ятому етапі обробляли утворений композитний сорбент (5 мас.ч.) 0,1 н розчином CuSO4 (95 мас.ч.) за температури 20 °C протягом 24 год. при перемішуванні. На шостому етапі сушили утворений композитний сорбент за температури 50 °C протягом 6 год. Випробування: до розчину МО з концентрацією 1000 мг/л додавали наважку сорбенту за прикладом 1 (30 мг), перемішували протягом 24 год., після чого сорбент вилучали за допомогою . магніту. Сорбційну ємність Ам визначали за формулою Ам = [(С0 - Ср) V]/m, де C0 і Ср - вихідна й рівноважна концентрації розчину МО, V - об'єм розчину, m - наважка сорбенту. Приклад 2. Отримували композитний сорбент аналогічно прикладу 1 і обробляли 0,1 н розчином Zn(NO3)2. Випробування здійснювали аналогічно випробуванню за прикладом 1. 1 UA 112846 U Етапи реалізації способу отримання Приклади реалізації способу, згідно з пропонованою KM композитного сорбенту для сорбції Приклад Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 МО 5 Змішування АВ й магнетиту, 4,5:1 4,6:1 4,4:1 4,3:1 4,7:1 співвідношення, мас.ч. I Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, хв 15 15 15 15 15 Готування розчину композиту 2:4:94 2:4:94 2:4:94 2:4:94 2:4:94 пектин:ПЕІ у воді співвідношення, II мас.ч. Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, год. 4 4 4 4 4 Оброблення пористого носія 55:45 56:44 53:47 52:48 57:43 розчином композиту пектин:ПЕІ III співвідношення, мас.ч. Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, год. 24 24 24 24 24 Сушіння композитного сорбенту т20 20 20 20 20 IV ра°С Тривалість етапу, год. 24 24 24 24 24 Оброблення композитного CuSO4 Zn(NO3)2 Hg(NO3)2 Pb(NO3)2 Cd(NO3)2 сорбенту 0,1 н розчином солі 5:95 5:95 5:95 5:95 5:95 V металу співвідношення, мас.ч. Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, год. 24 24 24 24 24 Сушіння композитного сорбенту т50 50 50 50 50 VI ра°С Тривалість етапу, год. 6 6 6 6 6 Сорбційна ємність, мг/г 561 625 743 354 580 Магнітне вилучення кількісно кількісно кількісно кількісно кількісно 5 10 15 З таблиці видно, що сорбенти за корисною моделлю мають високу сорбційну ємність щодо МО і сорбенти повністю вилучаються з очисного середовища за допомогою магніту, тому не завдають шкоди довкіллю. Джерела інформації: 1. Gaini L.EL, Lakraimi M., Sebbar E., Bakasse M. Removal of methyl orange dye from water to zinc-aluminium-chloride layered double hydroxides // J. Opt. Adv. Mater. - 2008. - Vol. 10. - №6. - P. 1415-1420. 2. Asuha S., Gao Y. W., Deligeer W. et. al. Adsorptive removal of methyl orange using mesoporous maghemite // J. Porous Mater. - 2011. - Vol. 18. - № 5. - P. 581-587. 3. Tanhaei В., Ayati A., Lahtinen M., Sillanpaa M. Preparation and characterization of a novel chitosan/AbCVmagnetite nanoparticles composite adsorbent for kinetic, thermodynamic and isotherm studies of Methyl Orange adsorption // Chem. Eng. J. - 2015. - Vol. 259. - P. l-10. 4. Патент 2314153, Росія - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб отримання композитного сорбенту обробкою пористого носія органічними сполуками, сушінням, обробкою розчинами солей перехідних металів і сушінням, який відрізняється тим, що отримують пористий носій змішуванням активованого вугілля з магнетитом, обробляють розчином композиту пектин:поліетиленімін у співвідношенні 1:2, сушать за температури 50 °C протягом 6 год., обробляють розчинами солей міді, цинку, ртуті, свинцю й кадмію і сушать за температури 50 °C протягом 6 год. 2 UA 112846 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3