PL232700B1 - Sposób wytwarzania adsorbentu haloizytowego do usuwania jonów rtęci Hg2+ z fazy wodnej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania adsorbentu haloizytowego ze zwietrzeliny ha-loizytowej do usuwania jonów rtęci Hg2+ z fazy wodnej. Głównymi źródłami rtęci są zakłady przemysłu papierniczego, chloro-sodowego, farmaceutycznego, zbrojeniowego oraz produkcji lamp wyładowczych (rtęciowych) i urządzeń pomiarowych, a także nieprawidłowo zabezpieczone składowiska niektórych odpadów i zakłady ich unieszkodliwiania. Przemysłowe źródła zanieczyszczenia rtęcią to również procesy otrzymywania cementu i wapna, rafinacji ropy naftowej, produkcji smoły i asfaltu oraz wytwarzanie koksu. Rtęć stosowana jest także m.in. do produkcji farb ochronnych i amalgamatów dentystycznych. Związki rtęci dostające się do powietrza, gleby i wody mogą ulegać w nich kumulacji. Chociaż rtęć nie spełnia funkcji życiowych dla roślin, jest przez nie pobierana, niekiedy w dużych ilościach, uszkadzając procesy pobierania wody i fotosyntezy. U ludzi związki rtęci wywołują gwałtowane objawy zatrucia. Wchłaniane w niewielkich dawkach kumulują się w organizmach żywych. Stwierdzono, że w akwenach wodnych zanieczyszczonych nawet w niewielkich ilościach rtęcią ryby kumulują w swoim ciele ogromne jej ilości. Taka sytuacja występuje w Japonii, Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, państwach nadbałtyckich i wielu innych rejonach świata, gdzie rtęć zawarta w ściekach przemysłowych przedostaje się do rzek i wód morskich powodując skażenie.

Haloizyt jest naturalnie występującym minerałem ilastym, cechuje się dużą porowatością oraz powierzchnią właściwą, wysoką zdolnością pochłaniania substancji szkodliwych, odpornością chemiczną w szerokim zakresie pH i dużą jonowymiennością. Ze względu na dostępność i stosunkowo niski koszt produkcji, modyfikowany haloizyt może być wykorzystany do usuwania toksycznych związków z gleb i wód. Zwykle adsorbenty haloizytowe otrzymuje się po aktywacji kwasowej.

Znany jest ze zgłoszenia patentowego P 408237 sposób wytwarzania adsorbentu ze zwietrzeliny haloizytowej do adsorpcji 4-chloroaniliny z fazy wodnej polegający na dodawaniu do ośmiu części wagowych jednorodnej masy składającej się z pięciu części wagowych zwietrzeliny haloizytowej i z trzech części wody destylowanej do trzech części wagowych roztworu wodnego 15% kwasu solnego. Całość po zmieszaniu jest ogrzewana do temperatury przez 180 min., a po oddzieleniu ługu poreakcyjnego do preparatu haloizytowego zawierającego związki żelaza poniżej 9,1% wagowych dodaje się sześć części wagowych technicznego kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 50% wagowych i miesza się ogrzewając przez 180 min. w temperaturze 383 K, a po oddzieleniu cieczy poreakcyjnej, otrzymany adsorbent przemywa się wodą do pH = 4,0-5,0.

Znany jest ze zgłoszenia patentowego P 410115 sposób wytwarzania adsorbentu haloizytowego ze zwietrzeliny haloizytowej do usuwania N-3-chlorofenylokarbaminianu 4-chloro-2-butynyIu z fazy wodnej. W tym zgłoszeniu zastrzeżono sposób preparatyki polegający na dodawaniu do ośmiu części wagowych jednorodnej masy składającej się z dziesięciu części wagowych zwietrzeliny haloizytowej i z pięciu części wagowych wody destylowanej trzech części wagowych roztworu 0,5 M ditioninu sodu w 1M kwasie siarkowym (VI) i po zmieszaniu ogrzewaniu mieszaniny do temperatury 353 K przez 120 min. Następnie do tego preparatu haloizytowego dodaje się cztery części wagowe technicznego kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 25% wagowych i kwasu fosforowego o stężeniu 15% wagowych, zmieszanych w stosunku 2:1, i całość miesza się ogrzewając w temperaturze 363 K przez 120 min., a po oddzieleniu cieczy poreakcyjnej, otrzymany adsorbent przemywa się wodą do pH = 4,5-5,5. W obu tych patentach nie zastrzegano sposobu przemywania adsorbentu wodą, wskazano jedynie zakres pH, jaki powinna osiągać woda po przemywaniu adsorbentu haloizytowego.

Haloizyt występuje głównie w dwóch formach polimorficznych: odwodnionej (7 A) i uwodnionej (10 A). W formie uwodnionej wyróżnia się dwa rodzaje wody występującej pomiędzy pakietami glino-krzemianowymi: wodę związaną, która tworzy wiązanie wodorowe z tlenkami warstwy tetraedrycznej, silnie związaną z minerałem, oraz wodę swobodną, która tworzy warstwę mobilną i jest słabo związana z minerałem. W trakcie aktywacji kwas siarkowy miesza się z wodą swobodną w przestrzeni między pakietowej haloizytu i może wpływać na zmianę parametrów adsorpcyjnych tych warstw wobec jonów rtęci Hg2+.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie metody wytwarzania adsorbentu ze zwietrzeliny haloizytowej do usuwania jonów rtęci Hg2+ z fazy wodnej. Cel ten osiągnięto poddając adsorbent halo-izytowy działaniu pola ultradźwiękowego w trakcie jego przemywania po aktywacji kwasowej.

Sposób wytwarzania adsorbentu haloizytowego do usuwania jonów rtęci Hg2+ z fazy wodnej polegający dodawaniu do 8 części wagowych zwietrzeliny haloizytowej o zawartości żelaza 3,5% wagowych i zawartości wody 15% wagowych i 2 części wagowych wody destylowanej, 12 części wagowych technicznego kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 25% wagowych i całość miesza się ogrzewając przez 180 min. w temperaturze 353 K charakteryzuje się tym, że po oddzieleniu ługu poreakcyjnego do preparatu haloizytowego dodaje się taką samą objętość wody destylowanej o temperaturze 353 K i całość miesza się w polu ultradźwiękowym 25 kHz i mocy 10 W przez 15 min. a następnie, po oddzieleniu wody destylowanej od preparatu haloizytowego, ponownie dodaje się taką samą objętość wody destylowanej o temperaturze 353 K i całość miesza się w polu ultradźwiękowym 25 kHz i mocy 8 W przez 25 min.

Zaletą wynalazku jest zastosowanie zwietrzeliny haloizytowej do adsorpcji jonów rtęci Hg2+ z fazy wodnej. Aktywacja kwasem siarkowym zwietrzeliny haloizytowej polega na zmniejszeniu stosunku równoważników atomowych Si/Al z ok. 1:1 (charakteryzującej surowy haloizyt) do ok. 3:1 (co przypisuje się usunięciu jonów AI3+), i w rezultacie doprowadza do wytworzenia aktywnej powierzchni adsorbentu. Dwukrotne płukanie gorącą wodą destylowaną w polu ultradźwiękowym niewielkiej mocy, umożliwia lepsze wymywanie usuniętych jonów Al3+ i nieprzereagowanego kwasu siarkowego z przestrzeni między pakietowej haloizytu. Poprawia to zdolności adsorpcyjne jonów rtęci Hg2+ adsorbentu haloizy-towego.

Zaletą wynalazku jest także to, że aktywowana zwietrzelina haloizytowa, jako adsorbent, może usuwać zanieczyszczenia jonami rtęci Hg2+ w sposób trwały, co pozwala stosować tańszy adsorbent haloizytowy do bezpiecznego i trwałego usuwania ich ze ścieków wodnych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania. 10 części wagowych zwietrzeliny haloizytowej o zawartości żelaza 3,5% wagowych suszy się do zawartości wody 15% wagowych, rozdrabnia się w młynie kulowym i oddziela się frakcję o średnicy ziaren 0,1-0,2 mm. Następnie do 5 części wagowych otrzymanej frakcji dodaje się 2 części wagowe wody destylowanej i miesza się do uzyskania jednorodnej masy. W reaktorze szklanym z mieszadłem do 8 części wagowych jednorodnej masy dodaje się 12 części wagowych technicznego kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 25% wagowych i miesza się ogrzewając przez 180 min. w temperaturze 353 K w reaktorze szklanym z mieszadłem. Po oddzieleniu ługu poreakcyjnego do preparatu haloizytowego dodaje się taką samą objętość wody destylowanej o temperaturze 353 K, całość miesza się w polu ultradźwiękowym 25 kHz i mocy 10 W przez 15 min. Następnie, po oddzieleniu wody destylowanej od preparatu haloizytowego, ponownie dodaje się taką samą objętość wody destylowanej o temperaturze 353 K całość miesza się w polu ultradźwiękowym 25 kHz i mocy 8 W przez 25 min. W adsorberze umieszczono 30 g adsorbentu haloizytowego aktywowanego za pomocą 25% H2SO4. Następnie do haloizytu dodano 1000 cm3 roztworu wodnego Hg2+ o stężeniu 100 mg/dm3 (pH = 6). Zawartość adsorbera mieszano w temperaturze pokojowej za pomocą mieszadła magnetycznego przez 240 minut. Stężenie jonów rtęci w roztworze wodnym oznaczano metodą WDXRF. Po 240 minutach w roztworze po adsorpcji stężenie jonów rtęci Hg2+ zmniejszyło się o 70% w porównaniu ze stężeniem początkowym.

Claims (2)

1. Zastrzeżenie patentowe
2. 1. Sposób wytwarzania adsorbentu haloizytowego do usuwania jonów rtęci Hg+2 z fazy wodnej polegający dodawaniu do 8 części wagowych zwietrzeliny haloizytowej o zawartości żelaza 3,5% wagowych i zawartości wody 15% wagowych i 2 części wagowych wody destylowanej, 12 części wagowych technicznego kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 25% wagowych i całość miesza się ogrzewając przez 180 min, w temperaturze 353 K, znamienny tym, że po oddzieleniu ługu poreakcyjnego do preparatu haloizytowego dodaje się taką samą objętość wody destylowanej o temperaturze 353 K i całość miesza się w polu ultradźwiękowym 25 kHz i mocy 10 W przez 15 min., a następnie, po oddzieleniu wody destylowanej od preparatu haloizytowego, ponownie dodaje się taką samą objętość wody destylowanej o temperaturze 353 K i całość miesza się w polu ultradźwiękowym 25 kHz i mocy 8 W przez 25 min.