PL237311B1 - Sposób usuwania ołowiu z wodnego roztworu metali ciężkich - Google Patents

Sposób usuwania ołowiu z wodnego roztworu metali ciężkich Download PDF

Info

Publication number
PL237311B1
PL237311B1 PL420958A PL42095817A PL237311B1 PL 237311 B1 PL237311 B1 PL 237311B1 PL 420958 A PL420958 A PL 420958A PL 42095817 A PL42095817 A PL 42095817A PL 237311 B1 PL237311 B1 PL 237311B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
lead
heavy metals
butanol
sorbent
water
Prior art date
Application number
PL420958A
Other languages
English (en)
Other versions
PL420958A1 (pl
Inventor
Waldemar Antoni MORAWSKI
Łukasz Kowalczyk
Agnieszka Maria Wanag
Ewelina Kusiak-Nejman
Joanna Kapica-Kozar
Grzegorz Żołnierkiewicz
Original Assignee
Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority to PL420958A priority Critical patent/PL237311B1/pl
Publication of PL420958A1 publication Critical patent/PL420958A1/pl
Publication of PL237311B1 publication Critical patent/PL237311B1/pl

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania ołowiu z wodnego roztworu metali ciężkich. W sposobie wykorzystuje się ditlenek tytanu.
Zanieczyszczenie wód metalami ciężkimi (kadm, chrom, miedź, nikiel, ołów, rtęć i in.) stanowi narastający problem w ochronie środowiska. Źródłem ołowiu jest przemysł ciężki, zwłaszcza wydobywanie i przerób rud oraz energetyka i transport z powodu spalania paliw stałych i ciekłych. Związki metali ciężkich migrują z powietrza do gleby, a następnie do wód powierzchniowych lub podziemnych. Wody te są głównym źródłem zasilania stacji uzdatniania wody do picia. W wodzie do picia metale ciężkie mogą też pochodzić z korozji instalacji produkcyjnych (Water Treatment Handbook, Seneth edition, 1995, Vol. 1-2, Degrement-Suez, ISBN 978-2-7430-0970-0). Klasyczne technologie uzdatnia wód podziemnych czy powierzchniowych nie gwarantują całkowitego usunięcia metali ciężkich ze względu na niską pojemność sorpcyjną klasycznych sorbentów węglowych, która wynosi kilka miligramów/gram sorbenta węglowego (J. Nawrocki, S. Biłozor, Uzdatnianie wody. Procesy chemiczne i biologiczne, WNT-PWN, Warszawa-Poznań, 2000 r.). W przypadku niektórych zastosowań lub rodzajów wód, niezbędna jest wysoka selektywność usuwania tylko jednego zanieczyszczenia w postaci konkretnego metalu ciężkiego. Dotychczas stosowane sorbenty oczyszczania wód charakteryzują się nie tylko niską zdolnością do adsorpcji metali ciężkich, ale dodatkowo nie posiadają zdolności selektywnych. Z opisu wynalazku US2015014253 (A1) znana jest metoda usuwania ciężkich metali z wodnych roztworów, w której wykorzystuje nanocząstki TiO2 modyfikowane metalami przejściowymi tj.: wolfram, wanad, żelazo do usuwania metali ciężkich tj.: Pb(II), Zn(II) i Cd(II). Najlepszą skuteczność usuwania ołowiu uzyskano dla TiO2 modyfikowanego wolframem, natomiast w przypadku usuwania kadmu i cynku wyższą efektywność wykazał TiO2 modyfikowany żelazem i wanadem. W tym przypadku do usuwania używano naświetlania roztworu promieniowaniem z zakresu UV. Znana jest z opisu wynalazku CN104624155 (A) metoda, która wykorzystuje nanoczątki TiO2 na nanorurkach węglowych. Materiał uzyskano na drodze rozpuszczenia nanorurek węglowych w kwasie w celu uzyskania (po przemywaniu, suszeniu i ucieraniu) powierzchniowo obrabianych nanorurek węglowych, które następnie wymieszano z prekursorem TiO2 z wykorzystaniem łaźni ultradźwiękowej i metody hydrotermalnej. Tak otrzymany adsorbent może być stosowany do oczyszczania wody z metali ciężkich tj.: ołów, miedź, kadm, chrom przy jednoczesnej obecności zanieczyszczeń organicznych. Z opisu wynalazku CN103752268 (A) znany jest sposób, który wykorzystuje filtr wykonany z TiO2 naniesionego na węgiel aktywny otrzymany z łupin orzecha kokosowego. Materiał uzyskany metodą impregnacji może być wykorzystany do sorpcji metali ciężkich oraz jonów arsenu i fluoru z wody pitnej. TiO2 został tu zastosowany do poprawy zdolności adsorpcyjnych węgla aktywnego. Z opisu wynalazku RU2463252 (C1) znana jest metoda, która wykorzystuje adsorbent oparty na anatazowym TiO2 otrzymanym metodą siarczanową. Jako materiał wyjściowy użyto uwodniony tlenosiarczan tytanu (IV) z kwasem siarkowym (TiOSO4xH2SO4xH2O) w postaci proszku, który zmieszano z wodą, a następnie podgrzewano przez 60 min w temperaturze 90-98°C a po ochłodzeniu oddzielono poprzez filtrację. Tak przygotowany przesącz przepłukiwano kolejno wodorotlenkiem metalu alkalicznego, wodą destylowaną oraz acetonem, na następnie suszono w temperaturze 90-95°C przez godzinę. Otrzymany materiał sorbował jony bizmutu z wysoką wydajnością. Znany jest z opisu wynalazku CN102078792 (A) sposób, który wykorzystuje nanocząstki TiO2 otrzymane z kwasu metatytanowego. Jako materiał wyjściowy posłużył w tym przypadku siarczan tytanylu rozpuszczony w wodzie. Po oddzieleniu od wody i wysuszeniu i przesianiu uzyskano nanocząstki TiO2 o wysokiej zdolności sorpcyjnej jonów tj.: Pb2+, Cd2+, Cu2-, AsO43- oraz innych metali ciężkich.
Sposób usuwania ołowiu z wodnego roztworu metali ciężkich, według wynalazku, wykorzystujący ditlenek tytanu jako sorbent, charakteryzuje się tym, że roztwór wodny metali ciężkich zawierający ołów miesza się z anatazowym ditlenkiem tytanu o powierzchni właściwej BET 200-300 m2/g. Ditlenek tytanu uzyskuje się w wyniku wygrzewania anatazowego ditlenku tytanu w atmosferze par alkoholi alifatycznych w autoklawie w temperaturze 200°C przez czas 4 godzin pod zmniejszonym ciśnieniem, a następnie przez 1 godzinę pod ciśnieniem atmosferycznym, po czym suszy się w temperaturze 105°C przez czas 24 godzin. Jako alkohol alifatyczny stosuje się metanol lub etanol lub 1-propanol lub 2-propanol lub 1-butanol lub 2-butanol lub tert-butanol.
Zaletą wynalazku jest to, że pozwala na selektywne usuwanie jednego z metali ciężkich, czyli ołowiu. Metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol i tert-butanol podwyższają stopień usunięcia ołowiu z roztworu wodnego mieszaniny metali ciężkich oraz podwyższają selektywność adsorpcji ołowiu.
PL 237 311 Β1
Wynalazek jest bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania.
P rzykład I
Do 4 gramów anatazu (T1O2) dodano 5 ml wody i umieszczono w reaktorze ciśnieniowym (autoklawie). Tak przygotowana próbka przebywała w autoklawie 4 godziny w temperaturze 200°C pod zwiększonym ciśnieniem oraz 1 godzinę w temperaturze 200°C pod ciśnieniem atmosferycznym. Otrzymany materiał (TiO2-Woda-4 h-200°C) suszono w temperaturze 105°C przez 24 h. Do badania zdolności usuwania ołowiu wykorzystano roztwór wodny, w którym 100 ml roztworu zawiera mieszaninę metali (ołów, miedz, cynk, kadm) o stężeniu 5 mg/l. Roztwór umieszczono w kolbie miarowej a następnie dodano 25 mg odpowiednio preparowanego sorbenta tytanowego i mieszano przez 1 godzinę. Po tym czasie pobrano 30 ml zawiesiny i oddzielono katalizator poddając próbkę wirowaniu przez 20 min z prędkością 300 obrotów/min a następnie sączeniu przez sączek o średnicy otworów 0,2 μητ W tak otrzymanym roztworze zmierzono zawartość metali metodą ICP.
Na tak preparowanym sorbencie otrzymano następujące rezultaty z pomiarów adsorpcji metali ciężkich:
Próbka - TiO2-Woda-4h-200°C
Metal Stopień usunięcia [%] Adsorpcja [mg/g]
Ołów 55,56 11
Kadm 2,2 0,44
Cynk 0 0
Miedź 3,4 0,68
Przykład II
Sposób wykonany analogicznie jak w Przykładzie I, przy czym podczas otrzymywania sorbentu zastosowano metanol zamiast wody. Na tak preparowanym sorbencie (TiO2-Metanol-4h-200°C) otrzymano następujące rezultaty z pomiarów adsorpcji metali ciężkich:
Próbka - TiO2-Metanol-4h-200°C
Metal Stopień usunięcia [%] Adsorpcja [mg/g]
Ołów 75 15
Kadm 0 0
Cynk 0 0
Miedź 0,7 0,14
Przykład III
Sposób wykonany analogicznie jak w Przykładzie I, przy czym podczas otrzymywania sorbentu zastosowano etanol zamiast wody. Na tak preparowanym sorbencie (TiO2-Etanol-4h-200°C) otrzymano następujące rezultaty z pomiarów adsorpcji metali ciężkich:
Próbka - TiO2-Etanol-4h-200°C
Metal Stopień usunięcia [%] Adsorpcja [mg/g]
Ołów 72 14,4
Kadm 1,7 0,34
Cynk 0 0
Miedź 1,4 0,28
Przykład IV
Sposób wykonany analogicznie jak w Przykładzie I, przy czym podczas otrzymywania sorbentu zastosowano 1-propanol zamiast wody. Na tak preparowanym sorbencie (T1O2-I Propanol-4h-200°C) otrzymano następujące rezultaty z pomiarów adsorpcji metali ciężkich:
PL 237 311 Β1
Próbka - TiO2-lPropanol-4h-200°C
Metal Stopień usunięcia [%] Adsorpcja [mg/g]
Ołów 82 16,4
Kadm 0 0
Cynk 0 0
Miedź 3J 0,62
P rzykład V
Sposób wykonany analogicznie jak w Przykładzie I, przy czym podczas otrzymywania sorbentu zastosowano 2-propanol zamiast wody. Na tak preparowanym sorbencie (TiO2-2Propanol-4h-200°C) otrzymano następujące rezultaty z pomiarów adsorpcji metali ciężkich:
Próbka - TiO2-2Propanol-4h-200°C
Metal Stopień usunięcia [%] Adsorpcja [mg/g]
Ołów 61,7 12,34
Kadm 0 0
Cynk 0 0
Miedź 1,1 0,22
Przykład VI
Sposób wykonany analogicznie jak w Przykładzie I, przy czym podczas otrzymywania sorbentu zastosowano 1-butanol zamiast wody. Na tak preparowanym sorbencie (ΤΪΟ2-1 Butanol-4h-200°C) otrzymano następujące rezultaty z pomiarów adsorpcji metali ciężkich:
Próbka - TiO2-lButanol-4h-200°C
Metal Stopień usunięcia [%] Adsorpcja [mg/g]
Ołów 84,5 16,9
Kadm 0 0
Cynk 0 0
Miedź 3,6 0,72
Przykład VII
Sposób wykonany analogicznie jak w Przykładzie I, przy czym podczas otrzymywania sorbentu zastosowano 2-butanol zamiast wody. Na tak preparowanym sorbencie (TiO2-2Butanol-4h-200°C) otrzymano następujące rezultaty z pomiarów adsorpcji metali ciężkich:
Próbka - TiO2-2Butanol-4h-200°C
Metal Stopień usunięcia [%] Adsorpcja [mg/g]
Ołów 62,2 12,44
Kadm 0,2 0,04
Cynk 0 0
Miedź 1,8 0,36
Przykład VIII
Sposób wykonany analogicznie jak w Przykładzie I, przy czym podczas otrzymywania sorbentu zastosowano tert-butanol zamiast wody. Na tak preparowanym sorbencie (TiO2-TertButanol-4h-200°C) otrzymano następujące rezultaty z pomiarów adsorpcji metali ciężkich:
PL 237 311 Β1
Próbka - TiO2-TertButanol-4h-200°C
Metal Stopień usunięcia [%] Adsorpcja [mg/g]
Ołów 59 H.8
Kadm 0 0
Cynk 0 0
Miedź 0 0
Zastrzeżenia patentowe

Claims (2)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób usuwania ołowiu z wodnego roztworu metali ciężkich, wykorzystujący ditlenek tytanu jako sorbent, znamienny tym, że roztwór wodny metali ciężkich zawierający ołów miesza się z anatazowym ditlenkiem tytanu o powierzchni właściwej BET 200-300 m2/g, który uzyskuje się, gdy anatazowy ditlenek tytanu wygrzewa się w atmosferze par alkoholi alifatycznych w autoklawie w temperaturze 200°C przez czas 4 godzin pod zwiększonym ciśnieniem i przez 1 godzinę pod ciśnieniem atmosferycznym, następnie suszy w temperaturze 105°C przez czas 24 godzin.
  2. 2. Sposób usuwania ołowiu według zastrz. 1, znamienny tym, że jako alkohol alifatyczny stosuje się metanol lub etanol lub 1-propanol lub 2-propanol lub 1-butanol lub 2-butanol lub tert-butanol.
PL420958A 2017-03-23 2017-03-23 Sposób usuwania ołowiu z wodnego roztworu metali ciężkich PL237311B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL420958A PL237311B1 (pl) 2017-03-23 2017-03-23 Sposób usuwania ołowiu z wodnego roztworu metali ciężkich

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL420958A PL237311B1 (pl) 2017-03-23 2017-03-23 Sposób usuwania ołowiu z wodnego roztworu metali ciężkich

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL420958A1 PL420958A1 (pl) 2018-09-24
PL237311B1 true PL237311B1 (pl) 2021-04-06

Family

ID=63578763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL420958A PL237311B1 (pl) 2017-03-23 2017-03-23 Sposób usuwania ołowiu z wodnego roztworu metali ciężkich

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL237311B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL420958A1 (pl) 2018-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Valizadeh et al. A novel integrated Cr (VI) adsorption–photoreduction system using MOF@ polymer composite beads
Wang et al. Promoted photocatalytic degradation and detoxication performance for norfloxacin on Z-scheme phosphate-doped BiVO4/graphene quantum dots/P-doped g-C3N4
Liao et al. Adsorption of fluoride on zirconium (IV)-impregnated collagen fiber
Hossain et al. Thermal-chemical modified rice husk-based porous adsorbents for Cu (II), Pb (II), Zn (II), Mn (II) and Fe (III) adsorption
Malakootian et al. Preparation and characterization of TiO2 incorporated 13X molecular sieves for photocatalytic removal of acetaminophen from aqueous solutions
Rivera-Reyna et al. Photocatalytical removal of inorganic and organic arsenic species from aqueous solution using zinc oxide semiconductor
Chen et al. Biosorption of fluoride from drinking water using spent mushroom compost biochar coated with aluminum hydroxide
WO2012096346A1 (ja) ヒ素イオン吸着性化合物を担持したナノ構造物およびそれを用いたヒ素イオン回収方法
Balarak et al. Removal of hexavalent chromium from aqueous solution using canola biomass: Isotherms and kinetics studies
CN106881067B (zh) 一种改性类水滑石吸附剂及其应用
Zhang et al. Removal of Cd2+ from water by Friedel's salt (FS: 3CaO· A12O3· CaCl2· 10H2· O): Sorption characteristics and mechanisms
Li et al. Oxygen-vacancy-rich porous perovskite as a photocatalyst: Reducing reactive oxygen species quenching to improve peroxysulfate utilization
Zhang et al. Photocatalytic degradation of glyphosate using Ce/N co-doped TiO2 with oyster shell powder as carrier under the simulated fluorescent lamp
Xu et al. Durable and recyclable BiOBr/silk fibroin-cellulose acetate composite film for efficient photodegradation of dyes under visible light irradiation
Cheng et al. Efficient recovery of Cr (vi) from electroplating wastewater by iron-modified sludge-based hollow-structured porous carbon: coexistence effects and competition for adsorption
CN110465266A (zh) 苏氨酸改性蒙脱石、制备方法及其应用
Shi et al. Adsorption equilibrium and kinetics of lead ion onto synthetic ferrihydrites
KR102553695B1 (ko) 이중층수산화물이 결합된 복합 흡착제의 제조방법 및 이에 따라 제조된 중금속 제거 효율이 향상된 흡착제
Bedia et al. A review of photocatalytic water purification with metal organic frameworks
Majidnia et al. Combination of maghemite and titanium oxide nanoparticles in polyvinyl alcohol-alginate encapsulated beads for cadmium ions removal
CN106179175A (zh) 一种锑吸附材料的制备及其应用方法
Sireesha et al. Biosorption of copper ions in aqueous solution by carbonized sunflower stem
Yoon et al. Effect of shape-driven intrinsic surface defects on photocatalytic activities of titanium dioxide in environmental application
KR101521991B1 (ko) 수분산 폴리우레탄/히드록시아파타이트/섬유 복합 흡착재 및 이의 제조방법
JP2014008477A (ja) フッ化物イオン除去方法