187662. lajstromszámú szabadalom • Eljárás víz vas és mangántartartalmának eltávolítására alkalmas, klinoptilolitot tartalmazó zeolitos kőzet felületén kémiai kezeléssel mangándioxid környezeti hőmérsékleten való kémiai regenerálására és az adszorbens felületének felfrissítésére
1 187 662 2 A találmány tárgya eljárás vizek vas- és mangántartalmának eltávolítására alkalmas, klinoptilolitot tartalmazó zeolitos kőzet felületén kémiai kezeléssel kialakított mangándioxid környezeti hőmérsékleten való kémiai regenerálására és az adszorbens felületének felfrissítésére. Ivóvizeink nagy vas- és mangántartalma káros az emberi szervezetre és a vizek élővilágára. A vizekben lévő vas- és mangán ionok eltávolítására számos módszer ismeretes. Az eljárások legnagyobb része a kétértékű vas oxidálásán és a keletkezett vas(III)hidroxid kicsapásán és szűrésén alapul. Amerikai kutatók (Rice, A. H. és Culp, R. L.: US 3.171.800) oxidáló anyagokat vezettek a vízbe (klór, ózon, káliumpermanganát, levegő) majd 5 percen belül poliakrilimid polielektrolitot adagoltak a tisztítandó vízhez. A kivált csapadékot szűréssel távolították el. Kalcium-nitrátot használnak fel amerikai kutatók, hogy elősegítsék a mangán kiválását és meggyorsítsák a mangán tartalmú ivóvíz szűrését. A pH emelkedésével a vegyszeradagolás hatékonysága növekszik. (Jenkins, S. H. WRRI. Bull. 1979, 40, 48). Szemcsés magnetitet tartalmazó szűrőn vezetik át a levegőbefúvatással már előkezelt talajvizet szovjet kutatók (Drakhlin, E. Kh., Novikova, N. V.: U.S.S.R. 710.964). Jelentősen megnő a szűrés hatékonysága, ha a szűrőágyat előzetesen mágneses térben aktiválják. Ezek az ismert eljárások fizikai úton, egyszerű szűréssel távolítják el a vízben lévő vas és mangán ionokat. Ezek hatásfoka csekély és viszonylag nagy energiaigényűek. Lényegesen kedvezőbbek mind energia, mind anyagfelhasználás szempontjából azok az eljárások, amelyeknél ioncserélőket vagy adszorbenseket használnak. Ilyen eljárást ismertetnek Aiello és munkatársai (Aiello, R., Colella, C.5 Mastro, A.: The Properties and Applications of Zeolites. Proc, of Con. London, Editor: Towsend. R. P. 1979. 258). Kísérleteik során 0,35-0,50 mir szemcseméretű chabazit őrleményt használtak fel A chabazitot ioncserélő oszlopban mintegy 140 ágytérfogatnyi mangán-szulfát és 140 ágytérfogat nyi káliumpermanganát oldatokkal kezelik. A kezelés után a chabazit felületén részben mangándioxid alakul ki. A kimerült ioncserélő anyag regenerálását ugyanúgy végzik, mint a chabazit első kémiai kezelését. A regenerálás során az ioncserélt anyag visszanyerése helyett az anyag kimerült felületére újabb aktív réteget hordanak fel. Az általuk javasolt regenerálást több ízben, az irodalmi utalásban laboratóriumi méretben háromszor végezték el és ezután az ioncserélő anyag még mindig hatékonyan működött. Ipari alkalmazás esetén ez az eljárás azzal a hátránnyal jár, hogy a chabazit tufa felületén folytonosan előállított mangánoxid rétegek az oszlopot eltömik, ami a töltet anyag gyakoribb cseréjén túlmenően a megnövekedett hidrosztatikai ellenállás miatt nagyobb energiaigényt jelent. Ismeretes vizek vas- és mangánmentesítésére olyan vegyszeres kezelés is (Hagiwara, Z., Japan Kokai Tokkyo Koho 80 41,873), amelynek során forró mangán(II)só oldatokkal kezelt és 750 °C-cn 2 ‘ kalcinált klinoptilolitot használnak reagensként. Hátránya egyrészt ennek az eljárásnak, hogy a reagens anyag előállítása a forró oldatok használata, valamint a kalcinálás miatt nagy energiaigényű. Másrészről mivel a reagens anyag nem nyerhető vissza, az eljárás igen költséges. összefoglalásként elmondhatjuk, hogy az utóbbiakban ismertetett eljárások során hordozó anyagra, előnyösen különböző típusú zeolitokra mangánoxid réteget hordanak fel és a regenerálást az első kezeléshez hasonlóan, újabb rétegek felvitelével végzik. A találmány célja vizek vas- és mangántartalmának eltávolítására alkalmas kémiailag kezelt zeolit kőzet regenerálására olyan eljárás kialakítása, amely az eddigieknél gazdaságosabb, kevésbé energiaigényes és ebből kifolyólag olcsóbb víztisztítási technológiát biztosit. A találmány tehát eljárás vizek vas- és mangántartalmának eltávolítására alkalmas kémiailag kezelt zeolit kőzet regenerálására. A találmány lényege abban van, hogy a regenerálást környezeti hőmérsékleten 5-10 ágy térfogat mennyiségű 0,05-0,1 M koncentrációjú sósav oldattal és 5-10 ágytérfogat mennyiségű 10-15 g/dm3 koncentrációjú káliumpermanganát oldattal végezzük, majd a regenerál t adszorbenst vas- és mangánmentes vízzel ismert módon közel semlegesre mossuk. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy a kémiailag kezelt zeolitokkal való vas- és mangánmentesítés során a kimerült mangándioxid adszorbens az eddigieknél lényegesen egyszerűbben és gazdaságosabban regenerálható, ha azt savas kezelésnek vetjük alá. Ez esetben ugyanis nem kell az ioncserélő kémiai alapkezelését újból és újból megismételni, továbbá elkerülhető a költségesebb, nagy energiaigényű kalcinált termék előállítása. Az általunk javasolt regenerálás során a kimerült felület azzal válik ismét aktívvá, hogy a sósavas kezelés hatására a fémionok az adszorbens felületéről deszorbeálódnak, oldatba mennek, míg az ezt követő káliumpermanganátos kezelés felfrissíti az adszorbens felületét. A találmány nagy előnye gazdaságossága mellett az, hogy a regenerálás gyorsan és az eddigiekhez képest kb. tized rész: oldattérfogatokkal hajtható végre, ami végeredményben a vizek vas- és mangántalanítását lényegesen olcsóbbá teszi. A találmány szerinti eljárás foganatosítását az alábbi kísérleti példákon mutatjuk be. 1. példa A kémiailag kezelt adszorbens kimerítését és re generálását a következő kísérleti paraméterek mel lett végeztük. ioncserélő oszlop mérete: 3,2 cm x 15 cm oldat áramlási sebessége: 5 ágytérfogat/h tisztítandó víz pH-ja: 7,30 adszorbens ágytérfogata (ÁT) : 80 cm3 klinoptilolit mennyisége: 73,74 g klinoptilolit szemcsemérete: 0,5-1,0 mm 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
