способ подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала
Классы МПК: | B01J20/18 синтетические цеолитные молекулярные сита B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации B03B9/00 Общие схемы установок для разделения материалов, например технологические схемы |
Автор(ы): | Хатькова А.Н. (RU), Мязин В.П. (RU), Никонов Е.А. (RU) |
Патентообладатель(и): | Читинский государственный технический университет (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-08-13 публикация патента:
27.08.2004 |
Изобретение относится к технологии подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала и может быть использовано для очистки промышленных и сточных вод. Природный цеолитовый материал подвергают обогащению на концентрационном столе, электромагнитной сепарации, грануляции. В качестве связующего агента при грануляции используют монтмориллонит. Техническим результатом изобретения является получение сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, не содержащего окисных и гидроокисных форм железа, обладающего более высокой адсорбционной способностью открытой пористостью, достаточной удельной поверхностью, механической прочностью, термоустойчивостью. 1 табл., 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, включающий дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационном столе, электромагнитную сеперацию, обработку раствором соляной кислоты, отличающийся тем, что измельченный продукт классифицируют на классы 0,1-0,2 мм, 0,05-0,1 мм, после электромагнитной сепарации продукт обогащения гранулируют с добавлением монтмориллонита в количестве 8-10%, гранулы термообрабатывают вначале при 25-30С в течение 3,0-3,5 ч, а затем нагревают до 560-600С и выдерживают при данной температуре 2,5-3 ч, после чего проводят обработку соляной кислотой и повторно термообрабатывают при 280-300С.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала и может быть использовано для очистки промышленных и сточных вод.Известен способ предварительной подготовки цеолитового материала, включающий его нагрев до 250-450С и охлаждение до - 100С. С целью повышения и стабилизации сорбционной емкости цикл нагрев - охлаждение проводят не менее 85 раз (а.с. 1225810 СССР, кл. С 01 В 33/28, 1986).Недостатком данного способа являются трудности, связанные с реализацией данного способа в промышленном масштабе.Известен способ получения фильтровального материала путем измельчения его в дробилках первичного и вторичного дробления, рассева и отбора частиц размером 30-50 мкм воздушной сепарацией, обжига посредством кратковременного нагрева до 900-1000С в факеле вихревой форсунки (а.с. 186989 СССР, кл. С 01 В 33/26, 1966).Недостатками способа являются:- существенная зависимость фильтрующей способности материала от присутствия вмещающих примесей. Так, присутствие в цеолитовом материале монтмориллонита обуславливает эффект цементации, что наиболее ярко проявляется при использовании мелких фракций;- посредством селективного дробления не удается удалить нежелательно присутствующие в цеолитовом материале окисные и гидроокисные формы железа, выступающие источником его вноса в объекты очистки.Наиболее близким является способ подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, включающий дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационных столах, электромагнитную сепарацию и обработку раствором соляной кислоты (RU 2035994, 15.12.1993). Однако полученный продукт не обладает высокой степенью извлечение железа и марганца из водных растворов.Техническим результатом изобретения является получение сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, освобожденного от окисных и гидроокисных форм железа, обладающего улучшенными физико-химическими свойствами и повышенной емкостью по ионам железа и марганца.Сущность изобретения заключается в том, что в способе подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, включающем дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационном столе, электромагнитную сеперацию, обработку раствором соляной кислоты, измельченный продукт классифицируют на классы 0,1-0,2 мм, 0,05-0,1 мм, после электромагнитной сепарации продукт обогащения гранулируют с добавлением монтмориллонита в количестве 8-10%, гранулы термообрабатывают вначале при 25-30С в течение 3,0-3,5 часов, а затем нагревают до 560-600С и выдерживают при данной температуре 2,5-3 часа, после чего проводят обработку соляной кислотой и повторно термообрабатывают при 280-300С.Обогащение цеолитового материала с помощью концентрационного стола и электромагнитной сепарации способствует отделению цеолитового минерала (клиноптилолита, шабазита, морденита) от минералов примесей - полевого шпата, кварца, кальцита, плагиоклаза, а также нежелательно присутствующих окислов и гидроокислов железа, представленных лимонитом, гематитом, гетитом, которые в процессе очистки могут вносить различные формы железа в водные объекты, подвергаемые кондиционированию, и снижать эффективность процесса нормализации концентрации загрязняющих ингредиентов до предельно допустимых норм.Использование мелкой фракции цеолита 0,5-1 мм и ниже зачастую обуславливает эффект цементации сорбирующего материала, снижение его грязеемкости, скорости фильтрации, что негативно сказывается на результатах водоочистки. В этой связи положительный эффект достигается посредством грануляции цеолитового материала. Наличие глинистой (монтмориллонитовой) составляющей в структуре цеолитов, достигающей 10-20% и выше позволяет использовать ее в качестве связующего агента при грануляции. Заявленные термообработка и кислотная активация способствуют повышению обменной емкости цеолита.Гранулированные цеолиты обладают более высокой адсорбционной способностью, вследствие открытой пористости, и достаточной удельной поверхностью, механической прочностью, термоустойчивостью, что позволяет использовать их в различных режимах водоподготовки, обеспечивая высокую степень очистки.На чертеже представлена схема способа подготовки сорбционно-фильтрующего материала, включающая последовательно дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационном столе, электромагнитную сепарацию.Пример.Способ подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала осуществляется следующим образом. Цеолитовый материал дробят на щековой дробилке до класса 2 мм, измельчают на стержневой мельнице до крупности 0,2 мм, классифицируют на классы 0,1-0,2 мм, 0,05-0,1 мм и направляют для обогащения на концентрационный стол, где получают монтмориллонитовый, цеолитовый (I) и кварц-полевошпатовый концентраты.Цеолитовый (I) концентрат подвергают электромагнитной сепарации, получают цеолитовый (II) концентрат с незначительными примесями монтмориллонита и освобожденный от магнитной фракции, содержащей окисные и гидроокисные формы железа. Продукт обогащения подвергают грануляции. В качестве связующего агента при грануляции используют монтмориллонит, который добавляют в количестве 8-10% от веса цеолита, перемешивают, увлажняют, гранулируют до размера гранул 0,5-3 мм, термообрабатывают при 25-30С в течение 3,0-3,5 часа, нагревают со скоростью 15-20С/мин до 560-600С, выдерживают при указанной температуре 2,5-3,0 ч, затем обрабатывают 0,1 N НСl, повторно нагревают со скоростью 15-20С/мин до 280-300С и выдерживают при этой температуре 1,0-1,5 ч.Подготовленный таким образом цеолит используют в качестве сорбционно-фильтрующего материала при очистке природных и сточных вод от взвешенных веществ, цветности, мутности, ионов тяжелых металлов, аммония, нефтепродуктов.Брали обогащенный гранулированный цеолит различной крупности и загружают в колонну послойно с чередованием крупных и мелких гранул в следующей последовательности: первый слой, равный 1/3 V, где V - общий объем, занимаемый сорбентом, загружали гранулами крупностью 2-3 мм, второй слой, равный 1/6 V, загружали гранулами крупностью 1-2 мм, третий слой, равный 1/6 V, загружали гранулами крупностью 0,5-1 мм, четвертый слой, равный 1/3 V, загружали гранулами крупностью 2-3 мм. Загрязненную воду, содержащую, мг/дм3:Взвешенные вещества 20-25Мутность 4-5Цветность, град 15-25Железо 2-3Марганец 0,2-0,5Нефтепродукты 10-15Азот аммиака 2-3пропускали через колонну диаметром 200 мм, высотой загрузки 1 м со скоростью 6-10 м/ч. Полученные результаты приведены в таблице.Применение обогащенного и гранулированного цеолитового материала обеспечивает качество очищаемой воды, соответствующее гигиеническим требованиям к ее составу и свойствам.Класс B01J20/18 синтетические цеолитные молекулярные сита
Класс B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации
Класс B03B9/00 Общие схемы установок для разделения материалов, например технологические схемы