Главная страница
Сведения об авторах

СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ АММИАКА

Шабловский В. О., Тучковская А. В., Романий Т. В., Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета, Минск, Беларусь

Разработан способ получения сорбента на основе продукта взаимодействия алюмосиликатных материалов и сернокислотных сточных вод промышленных предприятий. Отличительными особенностями алюмосиликатного сырья являются: достаточно большие природные запасы, пригодность к химической переработке, стабильность вещественного состава, а также высокая химическая активность, исключающая необходимость предварительной активации сырья путем сушки, обжига, механохимии и т. п. Переработка алюмосиликатных материалов дает возможность получения дефицитного качественного сырья типа аморфного кремнезема, квасцов и др. Технологический процесс получения сорбента для поглощения аммиака, разработанный в НИИ ФХП БГУ, предусматривает разложение алюмосиликатного сырья растворами минеральных кислот 15—20%-ной концентрации с последующим отделением нерастворимого остатка от раствора фильтрованием либо декантацией.
Для синтеза были использованы нефелиновый концентрат и серная кислота. Нефелиновый концентрат имел следующий химический состав: А1₂О₃ — 29,03; Fе₂О₃ — 3,3; Nа₂О — 12,5; К₂О — 7,0; SiO₂ — 43,3 мас. %.
Получение сорбента проводили по следующей методике: к определенному количеству серной кислоты 15—20%-ной концентрации при постоянном перемешивании добавляли расчетное количество нефелинсодержащего концентрата. В течение синтеза постоянно контролировали температуру и значение рН. При рН выше 3,5—4,0 синтез прекращали. При необходимости в реакционную среду добавляли стабилизирующие добавки.
Полученная суспензия сорбента наряду с сульфатом алюминия содержит растворенную кремниевую кислоту. На процесс сульфирования оказывает большое влияние концентрация серной кислоты и ее доза. Температура разогрева реакционной массы зависит от концентрации и объема добавляемой серной кислоты. С увеличением температуры синтеза возрастает количество воды, выделяемой в паровую фазу. При этом происходит образование квасцов с меньшим содержанием кристаллизационной воды. В конечном итоге в результате синтеза могут получаться безводные квасцы — двойные натрийкалиевые сульфаты алюминия (Na, K)₂SO₄ • AI₂(SO₄)₃. Выделенный продукт представляет собой белые или серые с зеленоватым оттенком гранулы, конгломераты неопределенной формы или мелкий порошок серого цвета. Его химический состав может быть представлен в виде формулы:

(Na, K)₂SO₄ • AI₂(SO4)₃ • 4Н₂О + SiO₂.

Данный материал, кроме очистки питьевых и сточных вод, применяется в производстве бумаги и картона. Использование этого продукта в качестве сорбента аммиака позволяет расширить сферу его применения.
Процесс поглощения аммиака проводился при комнатной температуре и внесении сорбента в атмосферу паров аммиака. Для создания атмосферы, содержащей различное количество паров аммиака, были использованы растворы аммиака концентрацией 1, 2 и 3 мас. %, помещенные в замкнутый сосуд (Р_NH3 = 27—40, Р_H2O = 10—16 мм рт. ст.). Сорбционные свойства полученного продукта изучались следующим методом: образцы массой 1,0 г экспонировались заданное время в парах аммиака в закрытых эксикаторах, затем извлекались, выдерживались на воздухе до постоянной массы и подвергались химическому анализу. Исходя из полученных результатов исследований, сорбцию аммиака можно представить следующей схемой:

AI₂(SO₄)₃ + 6NH₃ + 6H₂O = 2AI(OH)₃ + 3(NH₄)₂SO₄.

На рис. 1—3 приведены кривые поглощения аммиака предлагаемым сорбентом в зависимости от времени процесса и концентрации аммиака в газовой фазе.

Рис. 1. Поглощение аммиака из газовой фазы, равновесной 1%-ному раствору

Рис. 2. Поглощение аммиака из газовой фазы, равновесной 2%-ному раствору

Рис. 3. Поглощение аммиака из газовой фазы, равновесной 3%-ному раствору

Как видно из рисунков, скорость поглощения аммиака увеличивается с увеличением содержания аммиака в газовой фазе. Так, в газовой фазе, равновесной 1%-ному раствору аммиака, за 5 часов сорбции поглощается только 17 мг NH₃/г сорбента, что составляет 23% возможной сорбционной емкости. В газовой фазе, равновесной 3%-ному раствору аммиака, за 5 часов сорбции поглощается 73 мг NH₃/г сорбента, что составляет 100% возможного. Из приведенных результатов можно сделать вывод, что предлагаемый сорбент способен достаточно быстро снижать концентрацию аммиака в смеси газов и паров и может быть использован для очистки воздуха производственных помещений, загрязненных аммиаком, например помещений для содержания сельскохозяйственных животных. В результате сорбции аммиака предложенным сорбентом получается продукт следующего химического состава: AI(OH)₃ + (NH₄)₂SO₄ + SiO₂ + (Na, K)₂SO₄, который является экологически безопасным для окружающей среды и животных. В смеси с подстилкой он может использоваться как комплексное органо-минеральное удобрение и не требует утилизации и регенерации.

THE GAS TREATMENT SORBENT DESIGNED TO REMOVE AMMONIUM

Shablovskiy V. O., Tuchkovskaya A. V., RomaniyT. V., Research Institute of Physical and Chemical Problems, Belarusian State University, Minsk, Belarus

The interaction between the gaseous ammonium and the product with the following composition ((Na, K)₂SO₄ • AI₂(SO₄)₃ • 4Н₂О + SiO₂) was examined. The product was derived from widespread raw materials (argils, kaolines, nephelines) by applying mineral acids generated at industrial enterprises.
The quantities of the absorbed gas were determined on the basis of chemical analyses. Some specific features of ammonium sorption process in gaseous matter with various ammonium concentrations were examined. The results of the study demonstrate that the product with the composition specified above is an effective sorbing agent with respect to ammonium.

Главная страница

Сведения об авторах

Шабловский Владимир Ольгертович, канд. хим. наук., зав. сектором неорганических сорбентов и антикоррозионных покрытий, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета, ул. Ленинградская, 14, к. 518, Минск, 220030, Беларусь. Тел./факс (17) 209-55-52. E-mail
Тучковская Алла Васильевна, науч. сотр., Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета, ул. Ленинградская, 14, к. 518, Минск, 220030, Беларусь. Тел./факс (17) 209-55-52
Романий Татьяна Владимировна, мл. науч. сотр., Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета, ул. Ленинградская, 14, к. 518, Минск, 220030, Беларусь. Тел./факс (17) 209-55-52

© Независимое агентство экологической информации

Последние изменения внесены 10.07.07