способ получения модифицированного сорбента

Формула изобретения

Способ получения модифицированного сорбента, включающий осаждение гидроксида алюминия из раствора алюмината натрия, его сушку и прокаливание, отличающийся тем, что модифицированный сорбент получают из алюминийсодержащего сырья, в качестве которого используют отход травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций, путем обработки 50 г алюминийсодержащего сырья при температуре 70°С 3-7%-ным раствором гидроксида натрия в количестве 100, 125 или 150 см³ в течение 3-5 ч, полученный осадок отфильтровывают и направляют на повторную обработку гидроксидом натрия, а фильтрат, содержащий алюминат натрия, смешивают с 1-2 М раствором серной кислоты до получения рН 6,4-7,4, полученный осадок гидроксида алюминия отфильтровывают и промывают водой от ионов натрия, после чего полученный гидроксид алюминия нагревают в сушильном шкафу до температуры 200°С при скорости нагрева 10-20°С/ч и прокаливают в муфельной печи в течение 5 ч до 450°С при скорости нагрева 50°С/ч, порошкообразный оксид алюминия обрабатывают водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,019-0,022% при температуре 39-41°С и соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10, соответственно, в течение 10-12 мин и высушивают при комнатной температуре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению модифицированных сорбентов и может быть использовано в пищевой и химической промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ получения оксида алюминия осаждением его гидроксида из алюминийсодержащих растворов, включающем осаждение гидроксида алюминия непрерывным введением в раствор алюмината натрия азотной кислоты при рН среды 9,0-10,0 и температуре 90-95°С [А.с. СССР №1658563, кл.⁷ C 01 F 7/02, опубл. 20.02.96, Бюл. №5].

Недостатками этого способа являются использование дорогостоящего реагента (азотной кислоты) и необходимость применения оборудования из специальных сталей, что приводит к высокой стоимости этого способа.

Техническая задача изобретения - получение модифицированного сорбента с высокой адсорбционной способностью, снижение себестоимости продукции и утилизация отхода травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций.

Техническая задача достигается тем, что в способе получения модифицированного сорбента, включающем осаждение гидроксида алюминия из раствора алюмината натрия, его сушку и прокаливание, новым является то, что модифицированный сорбент получают из алюминийсодержащего сырья, в качестве которого используют отход травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций, путем обработки 50 г алюминийсодержащего сырья при температуре 70°С 3-7% раствором гидроксида натрия в количестве 100, 125 или 150 см³ в течение 3-5 часов, полученный осадок отфильтровывают и направляют на повторную обработку гидроксидом натрия, а фильтрат, содержащий алюминат натрия, смешивают с 1-2 М раствором серной кислоты до получения рН 6,4-7,4, полученный осадок гидроксида алюминия отфильтровывают и промывают водой от ионов натрия, после чего полученный гидроксид алюминия нагревают в сушильном шкафу до температуры 200°С при скорости нагрева 10-20°С/ч и прокаливают в муфельной печи в течение 5 часов до 450°С при скорости нагрева 50°С/ч, порошкообразный оксид алюминия обрабатывают водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,019-0,022% при температуре 39-41°С в соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10 соответственно в течение 10-12 мин и высушивают при комнатной температуре.

Технический результат заключается в получении модифицированного сорбента с высокой адсорбционной емкостью из отхода травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций.

Способ получения модифицированного сорбента заключается в следующем.

50 г алюминийсодержащего сырья, в качестве которого используют отход травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций, обрабатывают при температуре 70°С 3-7% раствором гидроксида натрия в количестве 100, 125 или 150 см³ в течение 3-5 часов, полученный осадок отфильтровывают и направляют на повторную обработку гидроксидом натрия, а фильтрат, содержащий алюминат натрия, смешивают с 1-2 М раствором серной кислоты до получения рН 6,4-7,4, полученный осадок гидроксида алюминия отфильтровывают и промывают водой от ионов натрия, после чего полученный гидроксид алюминия нагревают в сушильном шкафу до температуры 200°С при скорости нагрева 10-20°С/ч и прокаливают в муфельной печи в течение 5 часов до 450°С при скорости нагрева 50°С/ч, порошкообразный оксид алюминия обрабатывают водным раствором ПАВ ОП-10 с концентрацией 0,019-0,022% при температуре 39-41°С в соотношении оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10 соответственно в течение 10-12 мин и высушивают при комнатной температуре.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. В реактор подают 50 г отхода травления алюминиевой ленты (состав 95-98% Al₂О₃, CuO, Mg(OH)₂, Fe₂О₃ - 2-5%) и смешивают с 5%-ным раствором гидроксида натрия в количестве 100 см³ при температуре 70°С в течение 3 часов, полученный осадок отфильтровывают и направляют на повторную обработку гидроксидом натрия. Затем фильтрат направляют в реактор, где обрабатывают одномолярным раствором серной кислоты до рН 6,4. Полученный осадок отделяют на фильтре и подают в реактор для промывки водой, а затем направляют в сушильный шкаф, где нагревают до 200°С. Порошкообразный оксид алюминия обрабатывают водным раствором ПАВ ОП-10 концентрацией 0,019% при температуре 40°С в течение 9 мин. Модифицированный сорбент высушивают при комнатной температуре. Результаты опытов приведены в таблице.

Пример 2. В реактор подают 50 г отхода травления алюминиевой ленты и смешивают с 5%-ным раствором гидроксида натрия в количестве 150 см³ при температуре 70°С в течение 3 часов, полученный осадок отфильтровывают и направляют на повторную обработку гидроксидом натрия. Затем фильтрат направляют в реактор, где обрабатывают одномолярным раствором серной кислоты до рН 7,0. Полученный осадок отделяют на фильтре и подают в реактор для промывки водой, а затем направляют в сушильный шкаф, где нагревают до 200°С. Слой порошкообразного гидрокисда алюминия обрабатывают водным раствором ПАВ ОП-10 концентрацией 0,020% при температуре 40°С в течение 10 мин. Модифицированный сорбент высушивают при комнатной температуре. Результаты опытов приведены в таблице.

Пример 3. В реактор подают 50 г отхода травления алюминиевой ленты и смешивают с 5%-ным раствором гидроксида натрия в количестве 125 см³ гидроксида натрия при температуре 70°С в течение 3 часов, полученный осадок отфильтровывают и направляют на повторную обработку гидроксидом натрия. Затем фильтрат направляют в реактор, где обрабатывают одномолярным раствором серной кислоты до рН 7,0. Полученный осадок отделяют на фильтре и подают в реактор для промывки водой, а затем направляют в сушильный шкаф, где нагревают до 200°С. Слой порошкообразного оксида алюминия обрабатывают водным раствор ПАВ ОП-10 концентрацией 0,021% при температуре 40°С в течение 11 мин. Модифицированный сорбент высушивают при комнатной температуре. Результаты опытов приведены в таблице.

Пример 4. В реактор подают 50 г отхода травления алюминиевой ленты и смешивают с 5%-ным раствором гидроксида натрия в количестве 125 см³ при температуре 70°С в течение 3 часов, полученный осадок отфильтровывают и направляют на повторную обработку гидроксидом натрия. Затем фильтрат направляют в реактор, где обрабатывают одномолярным раствором серной кислоты до рН 7,0. Полученный оксид алюминия отделяют на фильтре и подают в реактор для промывки водой, а затем направляют в сушильный шкаф, где нагревают до 200°С. Слой порошкообразного оксида алюминия обрабатывают водным раствором ПАВ ОП-10 концентрацией 0,022% при температуре 40°С в течение 12 мин. Модифицированный сорбент высушивают при комнатной температуре. Результаты опытов приведены в таблице.

Пример 5. В реактор подают 50 г отхода травления алюминиевой ленты и смешивают с 5%-ным раствором гидроксида натрия в количестве 125 см³ при температуре 70°С в течение 3 часов, полученный осадок отфильтровывают и направляют на повторную обработку гидроксидом натрия. Затем фильтрат направляют в реактор, где обрабатывают одномолярным раствором серной кислоты до рН 7,0. Полученный осадок отделяют на фильтре и подают в реактор для промывки водой, а затем направляют в сушильный шкаф, где нагревают до 200°С. Слой оксида алюминия обрабатывают водным раствором ПАВ ОП-10 концентрацией 0,023% при температуре 40°С в течение 13 мин. Модифицированный сорбент высушивают при комнатной температуре. Результаты опытов приведены в таблице.

Таблица
Пример	Объем щелочи, мл	Темпера тура, °С	Количество ПАВ ОП-10, %	Время обработки ПАВ ОП-10, мин	Масса модифицированного сорбента, г	Эффект обесцвечивания, %
Пример 1	100	38	0,019	9	5,00	57,2
Пример 2	150	39	0,020	10	3,80	61,3
Пример 3	125	40	0,021	11	6,34	63,2
Пример 4	125	41	0,022	12	4,05	61,8
Пример 5	125	42	0,023	13	3,40	60,9

Как видно из таблицы, наибольший выход оксида алюминия получают из 50 г побочного продукта травления алюминиевой ленты, содержащего Al ₂O₃, обработанного при температуре 70°С 5-7%-ным раствором гидроксида натрия в количестве 100 см ³, 125 см³, 150 см³ в течение 3 часов. Если обработку проводить менее 3-х часов, то процесс взаимодействия оксида алюминия с гидроксидом натрия произойдет не полностью, более 3-х часов - экономически нецелесообразно.

При обработке ПАВ увеличивается суммарная адсорбционная емкость сорбента. Условия обработки порошкообразного оксида алюминия ПАВ ОП-100 с концентрацией 0,019-0,022%, температуры обработки 39-41°С, времени обработки 10-12 мин необходимы для получения высокой адсорбционной способности сорбента. Концентрация обработки порошкообразного оксида алюминия водным раствором ПАВ ОП-100 меньше 0,019% и выше 0,022% снижает адсорбционную способность сорбента. Соотношение оксида алюминия и раствора ПАВ 1:10 соответственно является максимально эффективным, изменение соотношения ведет к снижению сорбционной емкости сорбента.

Предложенный способ позволяет

получить модифицированный сорбент с высокой адсорбционной способностью;

снизить себестоимость продукции;

утилизировать отход травления алюминиевой ленты в производстве алюминиевых конструкций.