191047. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szemcsézett, kémiailag kezelt adszorbensek előállítására
1 191 047 2 átalakítására előnyösen kalcium-kloridot és magnézium-kloridot nasználunk. Kísérleteink során úgy találtuk, hogy a legkedvezőbb adszorpciós tulajdonságú adszorbenseket úgy állíthatjuk elő, ha az iners magként használt nyersanyagok szemcsemérete 0,2-5 mm, mert ez esetben az előállított adszorbensek hidrodinamikai ellenállása a technológia szempontjából megfelelő. A magképzés során előbb az iners anyagokból készítjük el az adszorbensek belső rétegeit, majd az aktív komponensek felhasználásával granulátumokat képzőnk. Az ismert módon előállított granulátumok felületét kezeljük kémiailag. Az iners magra rávitt réteg porozitásút az aktív komponensekként használt anyagok összetétele szabja meg. Attól függően, hogy a kémiailag kezelt adszorbens készítéséhez milyen porozitású granulátumra van szükség, az aktív komponensek titánvegyületek vagy cirkonvegyületek vagy zeolítok és a felsorolt aktív komponensek kombinációi lehetnek. A találmányt részletesen az alábbi, nem korlátozó jellegű példákon mutatjuk be. 1. példa a) Szemcseképzés 4,5 kg, 55 m/m% nedvességtartalmú, TiO(OH)2 sztöchiometriai összetételű titán-oxid-hidrátból és 1,5 kg timföldből laboratóriumi dagasztógép segítségével homogén masszát készítünk, majd ezt 1,0 mm-es szitán való áttöréssel diszpergáljuk. A nedves szemcséket 105 °C-on szárítószekrényben 1 óráig szárítjuk, majd 700 °C-on, 1 órán keresztül izzítókemencében tartjuk. A granulátum oxidos összetétele : TiOj = 52,4 m/m%, A1203 = 47,6 m/m% b) Kénsavas kezelés A kiizzított és lehűtött szemcsehalmazt intenzív keverés és hűtés mellett 96%-os kénsavba öntjük. A savazás során az oldat hőmérséklete alacsonyabb mint 60 °C. 20-25 perc eltelte után a kénsavat leöntjük, majd vízzel a szemcséket savmentesre mossuk és szárítjuk (105 °C, 2 óra). c) Kémiai kezelés A megszárított granulátumból 1 kg tömegű anyagot vákuum exszikkátorban 1,2 dm3 térfogatú, 20 m/m% FeClj oldattal elegyítünk. Vízsugárszivattyú vagy vákuumszivattyú segítségével Ap « 102 Pa vákuumot hozunk létre az exszikkátorban és ezt mindaddig fent tartjuk, amíg a szemcsék közötti levegő teljes egészében el nem távozik. Ezt követően a granulátum réteg által vissza nem tartott FeCl3 oldatfelesleget eltávolítjuk, majd intenzív keverés és hűtés közben a szemcsék felületén cc. NH40H oldattal vas(III)-hidroxid réteget állítunk elő. Az így előállított adszorbenst szobahőmérsékleten megszárítjuk. A kémiailag kezelt, szemcsézett adszorbens széles körben alkalmazható a víztisztításban, például ivóvizek toxikus arzéntartalmának eltávolításában. Az adszorbensből 1,00 g tömeget 100 cm3 térfogatú csiszolatos dugóval ellátott Erlenmayer lombikba mérünk. Az adszorbertsre 100 cm3 olyan oldatot öntünk, amely 1 356 mmól/dm3 As(III) ionokat és 1,311 mmól/dm3 As(V) ionokat tartalmaz. A lombikot Shaker Bath (609/A, MTA Kutesz) típusú rázógéppel 18 órán át rázatjuk. Az oldatból az adszorbens 109,0 pmól As(V) és 115,57 pmól A;(III) ionokat adszorbeál. összehasonlításként A1203 adszorbenssel is elvégeztük az ellensúlyi kísérleteket. 1,00 g tömegű adszorbensre 100 cm3 olyan oldatot öntöttünk, amely 1,36 mmól/dm3 As(lII) ionokat és 1,29 mmól/dm3 As(V) ionokat tartalmazott. A 18 órás rázatás után az oldatból az adszorbens 70,88 pmól As(III) és 84,0 pmól AS(V) ionokat adszorbeált. 2. példa a) Magképzés 3 kg, 55 m/m% vizet tartalmazó titán-oxidhidrátból és 1 kg speciális timföldből laboratóriumi dagasztógép segítségével homogén masszát készítünk, majd ezt extruderrel 3 mm átmérőjű és 3-10 mm hosszúságú, henger alakú szemcsékké formázzuk. Az extrudátumot 105 °C hőmérsékleten 10 m/m% nedvességtartalom elérésig szárítjuk és laboratóriumi oszcilláló granulálógépen - 1 mm-es szitabetétet alkalmazva - diszpergáljuk. Az így készített granulátum magok 1 mm-nél kisebbek, fő tömegükben 0,2-0,8 mm közti méretűek. Oxidos összetételük: Ti02 = 52,4 m/m%; Al203 := 47,6 m/m%. b) Méretnövelés 3 kg tömegű, 30 m/m% timföldet és 70 m/m% titán -dioxidot (anatáz) tartalmazó homogén porkeveréket készítünk és ezt az anyagmennyiséget az a) pontban leírt módon előállított magok felületére rétegezzük az alábbi technológia szerint: A szárazanyagra nézve 2,35 kg tömegű granulátum magot egy 0,7 m átmérőjű, 0,5 m mélységű csonkakúp-henger-csonkakúp alakú forgódobba helyezzük. A dob fordulatszáma 30 min ', tengelyszöge 0 Az intenzív mozgásban lévő szemcsékre pneumatikus porlasztó segítségével vizet poriasztunk, majd vibrációs szítán keresztül port adagolunk. A nedvesítést és a porbeadagolást váltakozva addig ismételgetjük, míg a 3 kg tömegű porkeveréket be nem visszük. A folyadékadagolás sebessége kb. 30 cm3/min, a porlasztó által előállított átlagos cseppméret kb. 40 pm. A nedvesítést addig végezzük, míg a szemcsék éppen kezdenek agglomerálódni. Az egységnyi tömegű porra vonatkozó relatív vízmennyiség: 0,3 dm3/kg. A porbeadagolás sebessége 0,1 kg/min. Egy-egy réteg felviteléhez 0,5 kg port és 0,15 dm3 vizet használtunk fel. Az utolsó adag por bevitele után a szemcséket nedvesen még 15 percig görgetjük. c) Hőkezelés Az a) és b) pontok szerint előállított szemcséket légmentesen zárható autoklávba helyezzük, majd a hőmérsékletet 130 °C-ra állítjuk be és 16 órán keresztül ezen a hőmérsékleten tartjuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
