Способ очистки питьевой, природной воды и промышленных стоков от бора

(51) 2 1/28 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ атомных электростанций,а также для индивидуального и промышленного водообеспечения. Предложен способ очистки питьевой и природной воды от бора путем контактирования ее сорбентом, в качестве которого используют природный шунгит (промышленный отход) при соотношении сорбентборсодержащая вода равном(1-4)(100-400) соответственно). Показано, что в слабоминерализованных борсодержащих водах при содержании бора в воде от 0,005 г/дм 3 - до 0,15 г/дм 3 сорбент количественно извлекает бор, степень извлечения бора составляет 99,3 - 100. При излечении бора из концентрированных по бору растворов (концентрация бора 0,28 - 0,47 г/дм 3) степень извлечения бора за однократную обработку остается достаточно высокой - изменяется в пределах 75,8-86,6. Полученный результат свидетельствует о высокой сорбционной емкости и селективности шунгита по отношению к бору.(72) Танашева Маруан Рахметовна Торегожина Жанна Расуловна Бейсембаева Луиза Кимашкеевна Сыдыкбаева Сандугаш Аубакировна Омаров Аскар Тулеутаевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет имени аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 15152, кл. 2 1/28, 2004(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ,ПРИРОДНОЙ ВОДЫ И ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ ОТ БОРА(57) Изобретение относится к способам извлечения бора из питьевой, природной воды, промышленных стоков и может быть использовано для очистки и концентрирования бора из борсодержащих промышленных вод, природной, питьевой воды и из теплоносителей водных энергетических реакторов 22433 Изобретение относится к способам извлечения бора из питьевой, природной воды, промышленных стоков и может быть использовано для очистки и концентрирования бора из борсодержащих промышленных вод, природной, питьевой воды и из теплоносителей водных энергетических реакторов атомных электростанций,а также для индивидуального и промышленного водообеспечения. Известен способ извлечения бора из водных растворов с использованием синтетических анионитов, в частности с использованием сильноосновного анионита на основе сополимера стирола и дивинилбензола,аминированного этаноламином (А.с. СССР 9484141, кл. 01 41/04, С 01 В 35/00), 1982 г. Недостатком является низкая механическая прочность сорбента и низкая обменная емкость. Известен также способ очистки питьевой воды от бора с использованием химических реагентов водного раствора бикарбоната кальция и магния. Питьевая вода очищается до норм ПДК по бору (0,5 мг/л) (патент РК 8631 кл 21/28, 1999 г). Основным недостатком приведенного примера являются то, что способ применим только для слабоминерализованных по бору водных растворов,содержание бора в очищаемом растворе не может быть выше от 0,5 мг/л до 1 мг/л. Известен способ очистки питьевой и природной воды от бора с использованием сорбента (угольноминеральный сорбент - УМС). Угольно-минеральный сорбент (УМС) является природной бетонированной глиной, состоящей из каолина и гидрослюды, при обычных условиях не отличается хорошими сорбционными свойствами. Для придания УМС сорбционных свойств на поверхность бентонитовой глины наносят активный атомарной углерод. Науглероживания бентонитовой глины-довольно сложный процесс и осуществляется при высокой температуре. Науглероженная УМС проявляет достаточно высокие сорбционные свойства только при определенных концентрациях бора в воде - 0,0150,028 г/дм 3, как уменьшение минерализации по бору, так и увеличение содержания бора в воде приводит к ухудшению сорбционных свойств УМС(предварительный патент 15152, МПК 7 02 1/28,опубликовано 15.12.2004 г., бюллетень 12). Основными недостатками описанного способа являются следующие 1. Используемый сорбент УМС перед употреблением необходимо зауглероживать, т.е. при высокой температуре на поверхность сорбента наносится активный атомарный углерод. 2. УМС как сорбент малоэффективен для извлечения бора из слабоминерализованных и сильноминерализованных по бору вод. УМС можно использовать как сорбент только при определенной области содержания бора в воде. 3. Соотношение сорбентборсодержащая вода равно (1-4) 100, т.е. для очистки 100 мл воды от бора необходимо использовать от 1 г до 4 г сорбента,что не экономично. 2 Технический результат - увеличение степени очистки воды от бора, упрощение и удешевление процесса. Технический результат достигается способом очистки питьевой,природной воды и промышленных стоков,включающим контактирование с сорбентом, но, в отличие от известного в качестве сорбента используют природный шунгит(отход производства полиметаллических руд) в соотношении сорбентборсодержащая вода (1-4)(100-400). Шунгит - минерал, состоящий из углерода (от 10 до 90), силикатных минералов и свободного кремнезема. Удельная поверхность достигает 89-600 м 2/г. Шунгит является многотоннажным отходом производства полиметаллических руд, требующий утилизации. Предлагаемый способ очистки питьевой и природной воды от бора имеет ряд преимуществ перед известным 1. Упрощает процесс - нет необходимости проводить сложный процесс термического науглероживания сорбента. 2. Удешевляет процесс - нет затрат на процесс науглероживания при высокой температуре. 3. Увеличение степени очистки как питьевой,так и природной воды, одним и тем же количеством сорбента можно очистить большее количество воды от бора, так как соотношение фаз сорбентборсодержащая вода(1-4)(100-400). Процесс проводят следующим образом очищаемую борсодержащую воду при определенном соотношении сорбент борсодержащая вода вводят в реактор и перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре. Затем очищенную воду отделяют от твердой фазы, жидкую фазу анализируют на содержание бора. Пример 1. В 400 мл питьевой борсодержащей воды (БВ) состава 0,005 г/дм 3 бора (в виде борной кислоты) вводят 1 г шунгита при комнатной температуре в соотношении сорбентБВ - 1400, перемешивают в течение 30 мин. Отделяют твердую фазу от жидкой и в водной фазе проводят анализ на содержание бора. Анализ очищенной предложенным способом воды показал, что вода полностью очищена от бора. Степень извлечения бора составила 100. Пример 2. В 300 мл питьевой борсодержащей воды, с концентрацией бора 0,05 г/дм 3 вводят 1 г шунгита при соотношении сорбентБВ 1300. Очистку от бора ведут при комнатной температуре,перемешивании в течение 20 минут, затем твердую фазу отделяют от жидкой. Анализ очищенной воды на содержание бора показал, практическое отсутствие бора. Степень извлечения бора составила 100. Пример 3. Очистку борсодержащей питьевой воды от бора ведут также, как и в предыдущих опытах, с той лишь разницей, что концентрация бора в анализируемой питьевой воде составляет 0,1 г/дм 3 и 22433 соотношение сорбентБВ равняется 1200. Анализ очищенной воды на содержание бора показал, что вода полностью очищена от бора. Степень извлечения составляет 100. Пример 4. Также как и в примерах 1-3. борсодержащую питьевую воду обрабатывают при комнатной температуре в течение 30 мин сорбентом при соотношении сорбентБВ 1100. Содержание бора в исходный очищаемой питьевой воде соответствовало 0,15 г/дм 3. После проведения процесса очистка остаточного содержания в анализируемой воде составила 0,001 г/дм 3. Степень извлечения 99,3. Пример 5. Условия проведения опыта те же, что и в предыдущих опытах, с той лишь разницей, что меняют содержание бора в анализируемой воде,которое соответствует 0,28 г/дм 3 при соотношении сорбентБВ 2100. Анализом очищенной воды на содержание бора установлено, что остаточное содержание бора в очищенной воде составляет 0,07 г/дм 3. Степень извлечения бора при однократной обработке составяет 75,8. Пример 6. Аналогично предыдущим опытам,высокоминерализованную воду с содержанием бора 0,28 г/дм 3 обрабатывают реагентом при соотношении сорбентБВ 3200 и времени перемешивания 30 мин. Содержание бора в очищенной воде составляет 0,06 г/дм 3. Степень извлечения бора - 79,3. Пример 7. В борсодержащую воду (100 мл), содержащую 0,47 г/дм 3 бора (в виде борной кислоты), вводят в 2 приема 4 г сорбента по 2 г, после каждого введения шунгита, анализируемую воду перемешивают в течение 30 мин. Затем твердая фаза отделяют от жидкой, степень извлечения бора составляет 86,6,остаточное содержание бора 0,19 г/дм 3. На основании полученных результатов можно заключить, что предлагаемый способ имеет ряд преимуществ 1. Предлагаемым способом можно очищать как слабоминерализованную питьевую воду(содержащую 0,005 г/дм 30,15 г/дм 3 в пределах ПДК по бору), а также промышленные рассолы и стоки (содержание бора до 0,28-0,47 г/дм 3). 2. Использование природного шунгита значительно удешевляет и упрощает процесс, так как не требует предварительной подготовки сорбента путем науглероживания при высокой температуре. 3. Количество шунгита при очистке БВ от бора составляет 1-4 г на 100-400 мл очищаемой воды, т.е. объем воды очищаемой одним и тем же количеством увеличивается. Использование меньших количеств неэффективно,степень извлечения составляет 50, а использование больших количеств сорбента более 4 г на 400 мл воды неэкономично. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ очистки питьевой, природной воды и промышленных стоков от бора, включающий контактирование воды сорбентом, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют природный шунгит - многотоннажный отход переработки полиметаллических руд, при соотношении с водой,равном (1-4)(100-400), соответственно.