СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА


RU (11) 2096082 (13) C1

(51) 6 B01J20/30 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94042380/25 
(22) Дата подачи заявки: 1994.11.29 
(45) Опубликовано: 1997.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1498551, кл. B 01 J 20/22, 1985. 2. Авторское свидетельство СССР N 420572, кл. C 02 F 1/28, 1971. 3. Ермоленко И.Н., Дуглов Е.Д., Люблинер И.П. и др. Новые волокнистые сорбенты медицинского назначения. - Минск: Наука и техника, 1978, с. 29 - 38. 
(71) Заявитель(и): Ершов Борис Григорьевич 
(72) Автор(ы): Ершов Б.Г.; Селиверстов А.Ф.; Быков Г.Л.; Гелис В.М.; Милютин В.В. 
(73) Патентообладатель(и): Ершов Борис Григорьевич 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА 

Изобретение относится к сорбентам для очистки растворов и питьевых вод от ионов тяжелых и радиоактивных металлов. Древесину лиственных пород обрабатывают раствором состава: фосфорная кислота 0,5 - 2,0 моль/л, мочевина 2 - 6 моль/л, при температуре 60 - 90oC в течение 1 - 3 ч при соотношении т:ж = 1 : (5 - 20). Далее материал отжимают, сушат и подвергают термообработке при температуре 140 - 170oC в течение 1 - 3 ч. После промывки и сушки получают сорбент с обменной емкостью 3,1 - 4,6 мг-экв/г и коэффициентами распределения микроколичеств плутония, урана и америция 5103 - 6104 см3/г. Сорбент, получаемый по заявленному способу, обладает повышенной емкостью и селективностью к ионам трансурановых элементов. 2 з. п. ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к химической технологии, конкретно, к способам получения целлюлозосодержащих сорбентов, которые могут быть использованы для очистки растворов и сточных вод от ионов токсичных тяжелых и радиоактивных металлов.

Известны способы получения целлюлозосодержащих сорбентов путем обработки древесины различными органическими модификаторами (полиаминами, формальдегидами и др.) [1, 2] Указанные сорбенты используются для очистки сточных вод от органических веществ и ионов тяжелых металлов. Недостатками данных способов являются сложность синтеза и сравнительно низкие сорбционные характеристики полученных сорбентов.

Наиболее близким к заявленному является способ получения целлюлозосодержащего сорбента, включающий обработку целлюлозы смесью растворов фосфорной кислоты и мочевины при температуре 70 80oC, сушку, термообработку при температуре 140 150oC и промывку полученного материала водой [3, прототип] Полученный сорбент -фосфат целлюлозы обладает емкостью 2,6 мг-экв/г и используется, в основном, для удаления ионов кальция из биологических сред (крови, молока и т.д.). Недостатками данного сорбента являются его относительно высокая стоимость, а также недостаточно высокая селективность в солевых растворах к ионам трансурановых элементов.

Задачей изобретения является получение сорбента на основе природного сырья древесины, обладающего повышенной емкостью и селективностью к ионам тяжелых токсичных и трансурановых элементов.

Поставленная задача решается путем синтеза сорбента, который включает в себя обработку древесных опилок лиственных пород раствором состава: фосфорная кислота 0,5 2 моль/л, мочевина 2 6 моль/л при температуре 60 90oC, соотношение твердой и жидкой фаз 1 (5 20) в течение 1 3 ч и последующую термообработку при 140 170oC проводят в течение 1 3 ч.

Указанная совокупность отличительных признаков не описана в научно-технической и патентной литературе и является новой и не очевидной для специалиста в данной области.

Так, нами экспериментально было показано, что при использовании сорбента, полученного заявленным способом при извлечении микроколичеств радионуклидов Pu (IV), U(VI) и Am (III) из азотнокислых растворов, коэффициенты распределения указанных радионуклидов составляют 6500, 60000, 13500 см3/г соответственно, что выше значений Kd, получаемых при использовании сорбента, полученного по способу-прототипу (фосфат целлюлозы) [3] а также при использовании других фосфоросодержащих неорганических сорбентов (фосфат титана или циркония) и ионообменных смол (СФ-4, СФ-5, КРФ). Кроме того, материал, полученный заявляемым способом, по сравнению с прототипом обладает в 1,6 1,8 раз большей ионообменной емкостью и не теряет при этом механической прочности.

Данный факт объясняется тем, что при обработке древесины смесью фосфорной кислоты и мочевины происходит фосфорилирование не только целлюлозы, но и других компонентов древесины (лигнина, гемицеллюлозы и др.), фосфатные производные которых обуславливают повышенную емкость и селективность к радионуклидам ТУЭ. Заявляемые диапазоны концентраций реагентов, температуры и времени обработки являются оптимальными с точки зрения получения сорбента с максимальными сорбционными характеристиками и расхода реагентов.

Преимущественное использование опилок лиственных пород деревьев обусловлено тем, что при использовании хвойных опилок в процессе синтеза происходит взаимодействие реагентов со смолистыми веществами древесины с образованием спекшейся массы, с трудом поддающейся фосфорилованию.

Заявляемый способ иллюстрируется следующим примером.

Пример 1 (прототип).

1 кг целлюлозы в виде марли пропитывают в растворе состава: 3850 г мочевины, 1430 мл 85%-ной фосфорной кислоты и 8320 мл дистиллированной воды при температуре 80oC в течение 30 мин. Затем материал извлекают из раствора, отжимают от избытка реагентов, сушат при температуре 60 80oC и термообрабатывают в сушильном шкафу при температуре 150oC в течение 690 мин. Далее материал промывают водой до отрицательной реакции по фосфат-ион и сушат на воздухе до постоянного веса.

Пример 2.

0,9 кг осиновых опилок фракции 0,3 3,0 мм обрабатывают 18 л раствора состава, моль/л: фосфорная кислота 0,5, мочевина 2,0, т:ж 1 20 при температуре 60oC в течение 3 ч. После этого опилки отжимают для удаления избытка раствора, сушат при температуре 60 70oC и подвергают термообработке в сушильном шкафу при температуре 140oC в течение 3 ч. После окончания термообработки опилки промывают водой до отрицательной реакции по фосфат-ион и сушат на воздухе до постоянного веса.

Пример 3.

1 кг березовых опилок фракции 0,5 5 мм обрабатывают 5 л раствора состава, моль/л: фосфорная кислота 2,0, мочевина 6,0, т:ж 1 5 при температуре 90oC в течение 1 ч. После этого опилки отжимают для удаления избытка раствора, сушат при температуре 60 80oC и подвергают термообработке в сушильном шкафу при температуре 170oC в течение 1 ч. После окончания термообработки опилки промывают водой до отрицательной реакции по фосфат-ион и сушат на воздухе до постоянного веса.

Для сорбентов, полученных по примерам 1 3, были определены значения статистической обменной емкости (СОЕ) по ионам кальция и меди, а также коэффициенты распределения микроколичеств Pu(IV), UO22+ и Am (III) в растворе и проведен их химический анализ на содержание фосфора в твердой фазе. Данные представлены в таблице.

Представленные данные показывают, что сорбенты, полученные заявленным способом, обладают повышенной по сравнению с прототипом емкостью и селективностью к ионам трансурановых элементов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ получения сорбента, включающий обработку целлюлозосодержащего материала раствором смеси фосфорной кислоты и мочевины при нагревании, термообработку, промывку и сушку полученного продукта, отличающийся тем, что в качестве целлюлозосодержащего материала используют древесные опилки лиственных пород, обработку ведут раствором состава: фосфорная кислота 0,5 2 моль/л, мочевина 2 6 моль/л при 60 90oС, а термообработку осуществляют при 140 170oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку опилок раствором смеси фосфорной кислоты и мочевины проводят при соотношении твердой и жидкой фаз 1 /5 20/ в течение 1 3 ч.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что термообработку при 140 - 170oС проводят в течение 1 3 ч.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru