початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2045574

СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ТВЕРДИХ біосорбентом ДЛЯ ВИЛУЧЕННЯ МЕТАЛІВ

Ім'я винахідника: Каравайко Г.І .; Галицька Н.Б. .; Авакян З.А .; Кореневський О.О .; Захарова В.І .; Щербак В.В.
Ім'я патентовласника: Акціонерне товариство відкритого типу "Науково-дослідний інститут пластичних мас ім.Г.С.Петрова з Дослідним Московським заводом пластмас"; Інститут мікробіології РАН
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1992.12.29

Використання: біотехнологія, може бути використано для селективного вилучення рідкісних та розсіяних металів в гідрометалургії, в гальванічних виробництвах, при обробці кольорових металів. Суть винаходу: проводять іммобілізацію мікробної біомаси в полімерний носій, причому іммобілізацію проводять в процесі кополімеризації моно- і / або дівінільних ароматичних або акрилових сполук в присутності органічного розчинника при масовому співвідношенні біомаса: мономери: розчинник, що дорівнює 0,4 0,6 0,6 0,4 0,5 1,0 в присутності радикального ініціатора при 80 90 ° С протягом 8 - 10 год. як мікробної біомаси використовують пивні або кормові дріжджі або Asperqillus terreus ВКМ F2220.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до біотехнології, стосується синтезу біосорбентів, і може бути використано для селективного вилучення рідкісних та розсіяних металів в гідрометалургії, в гальванічних виробництвах, при обробці кольорових металів.

Відомо використання біомаси пивних дріжджів для вилучення скандію з розбавлених розчинів (1). Біомасу пивних дріжджів відходи пивоварного виробництва в кількості 4 г поміщають в 100 мл розчину, що містить, в г / л: Sc 1,85 мг / л; Al ₂ O3 8,82, Fe ₂ O ₃ 7,33; TiO ₂ 0,82; SiO ₂ 0,2, при рН 1,0. Через 1,5 год контактування при перемішуванні біомасу відокремлюють фільтруванням. Ступінь вилучення Sc 85,5% тобто біомаса проявляє високу селективність до скандію.

Однак при використанні чистої біомаси виникають серйозні технологічні складнощі, пов'язані з відділенням біомаси від розчинів. Відбуваються великі втрати біомаси, при цьому активність біомаси знижується після перших циклів сорбція-десорбція. Тому для технологічно прийнятного сорбційного вилучення металів розроблені тверді біосорбенти на основі мікробної біомаси.

Відомий спосіб отримання твердих біосорбентів шляхом хімічної обробки біомаси толуолдіізоціанатом або глутаровий альдегідом, а й включенням в поліакриламідні, агарові, альгінатние або кремнієві гелі. Як біомаси використовують клітини стрептоміцітов і хлорели для вилучення урану (2) і citrobacter Sp для вилучення кадмію (3). Ці сорбенти проявляють високу селективність, їх використання більш технологічно. Однак їх застосування в промисловості і неприйнятно через незадовільну механічної міцності, а й низькою сорбційної ємності одиниці об'єму сорбенту, через високу набухання відомих гелів.

Аналіз сучасного рівня техніки показує, що найбільш близьким до пропонованого є спосіб отримання твердих біосорбентів шляхом іммобілізації мікробної біомаси в процесі кополімеризації акриламіду (4). Отримані біосорбенти рекомендовані для вилучення металів.

Відомий спосіб здійснюється наступним чином: суспензію клітин стрептоміцетов і хлорели в охолодженому буфері (5 г клітин на 25 мл буфера) змішують з сумішшю акриламіду (7,23 г) і N, N'-метіленбісакріламіда (0,37 г) в охолодженому буфері ( 0,05 м трис-HCl). Потім суміш виливають в посудину, що містить ініціатор полімеризації (тетраметілендіамін з персульфат амонію). Полімеризацію проводять в середовищі азоту протягом 2 хв, потім посудину охолоджують і витримують при кімнатній температурі 1 ч. Полімеризований гель гранулюють і промивають водою. Гранулюють продавлювання через нейлонове сито або обробкою буфером при перемішуванні. При цьому утворення великої кількості відходів, які видаляються декантацією.

На отриманому біосорбентом на основі хлорели витягують 160 мг / г (1,33 мг екв / г) урану, на основі стрептоміцетов 312 мг / г (2,6 мг + кв / г). Механічна міцність біосорбенту в порівнянні з неіммобілізованной кліткою істотно зростає (втрати за 5 циклів становить ~ 10% замість 50%). Однак відомий спосіб має ряд істотних недоліків, практично виключають його застосування в промисловості. Незадовільною є механічна міцність біосорбенту. Висока вологоємність, набухаемость в воді і відповідно низька об'ємна сорбційна ємність біосорбенту призводять до низької ефективності колоночного сорбційних процесів. Крім того, істотним недоліком є ​​те, що не всі типи біомаси можуть бути іммобілізовані за відомим способом. Так, спроба иммобилизовать пивні дріжджі в акріламідний гель не дозволила ввести більш 10% що неприйнятно.

Завданням цього винаходу є підвищення сорбційних властивостей по рідкісним і розсіяним металам і збільшення терміну служби.

Поставлена ​​задача вирішується тим, що отримання біосорбентів проводять шляхом іммобілізації мікробної біомаси в полімерний носій, при цьому іммобілізацію проводять в процесі кополімеризації моно- і / або дівінільних ароматичних або акрилових сполук в присутності органічного розчинника при масовому співвідношенні біомаса: мономери: розчинник, що дорівнює 0, 4-0,6: 0,6-0,4: 0,5-1,0, в присутності радикального ініціатора при 80-90 ^о С протягом 8-10 год і в якості мікробної біомаси використовують пивні або кормові дріжджі або Aspergillus terrus ВКМ F-2220.

Це дозволяє підвищити сорбційну ємність (об'ємну) по рідкісним і розсіяним металам в 1,5 рази і збільшити термін служби сорбенту за рахунок збільшення механічної міцності на 20% Так, ємність по скандію з розбавлених розчинів 1,0 мг / мл (замість 0,15 мг / мл по способу-прототипу), ємність по молібдену 40 мг / мл замість 8,5 мг / мл. Механічна міцність за 15 циклів пропонований сорбент має втрати не більше 20% сорбент за способом-прототипу 40% Високі сорбційні властивості обумовлені запропонованим способом отримання біосорбенту, який дає можливість варіювання його хімічного складу і фізичної (пористі) структури. Змінюючи в зазначених межах співвідношення мономерних компонентів, біомаси та інертного порообразователя, можна отримувати сорбенти із заданими сорбційно-кінетичними властивостями. У той же час використання пивних дріжджів дає можливість утилізувати відходи харчових виробництв, негативно впливають на екологічну обстановку. Підвищена механічна міцність сорбентів у порівнянні з відомими обумовлена ​​тим, що в процесі полімеризації утворюється міцно зшита полімерна матриця сітчастої структури, а не желеобразная матриця, як при використанні поліакріламідного гелю. З цієї ж причини влагоемкость пропонованого сорбенту (30%) значно нижче, ніж поліакріламідного сорбенту (300%), що забезпечує високу об'ємну сорбційну ємність, тобто високу ефективність колоночного сорбційної процесу.

Як біомаси при отриманні твердих біосорбентів використовують біомасу пивних (Soccharougres carlsberjnsis) або кормових дріжджів, біомасу Aspergillus terreus ВКМ F-2220). Біомаса дріжджів містить кислотні групи в кількості не менше 1,5 мгекв / г.

Як моно- і дивініловий з'єднань використовують ароматичні (стирол, дівінілбензол) або акрилатні (метилметакрилат, гліціділметакрілат, тріетіленглікольдіметакрілат) мономери.

В якості органічного розчинника використовують аліфатичні вуглеводні, спирти _C n 4 толуол.

Зменшення вмісту біомаси в біосорбентом нижче 0,4 призводить до істотного падіння сорбційної ємності, збільшення більш 0,6 до втрати механічної міцності. Кількість органічного розчинника, який був присутній при кополімеризації, не повинно перевищувати 1 (100%) від маси мономерів, щоб сорбент не руйнувався. При зменшенні його кількості менше 0,5 знижуються сорбційно-кінетичні властивості біосорбенту.

Сополимеризацию проводять в присутності радикального ініціатора (перекис бензоїлу) при 80-90р протягом 8-10 ч. Тривалість полімеризації визначається складом мономерной суміші і порообразователя.

Випробування сорбційних властивостей проводили:

по скандію з розбавлених розчинів, складного сольового складу, що імітують реальні розчини в процесі азотно-кислого вилуговування червоного шламу, що містить: скандій 0,65 мг / л, оксид алюмінію 2,1 г / л, трехокись заліза 1,03 г / л, двоокис титану 0,23 г / л, окис кремнію 0,04 г / л, при рН 1,0, контактування протягом 1,5 год при перемішуванні. Співвідношення твердої та рідкої фаз 1:50. Випробування в динамічних умовах проводили в колонці зі швидкістю пропускання 5 об / ч. Регенерацію проводили 5% -ним розчином соди;

по молібдену з розчинів з концентрацією молібдену 215 мг / л у присутності іонів вольфраму і міді при рН 2.

Тривалість контакту при перемішуванні 1,5 ч. Співвідношення твердої та рідкої фаз 1:50. Динамічні випробування в колонці проводили зі швидкістю 5 об / ч. Регенерацію проводили 10% -ним розчином аміаку.

Термін служби сорбентів оцінювали по механічної міцності сорбентів, яку оцінювали за втратою ваги біосорбенту, завантаженого в колонку, після 15 циклів роботи сорбція десорбція.

Спосіб отримання твердих біосорбентів ілюструється такими прикладами.

Приклад 1. Готують суміш, що складається з 20 г стиролу, 5 г дивинилбензола і 2-3 мл (100 об.) Бензину і 0,25 г перекису бензоїлу марки БР-1. Цією сумішшю заливають 25 г пивних дріжджів, поміщених в скляну ампулу або фарфорову чашку.

Масу витримують протягом 0,5 год, потім поміщають в термошкаф і проводять полімеризацію протягом 10 год при 80 ^о С. Готовий полімерізат витягають, дроблять і обробляють водяною парою. Потім біосорбент висушують і подрібнюють до гранул розміром 0,25-2,0 мм. Властивості отриманого сорбенту наведені в таблиці.

Приклад и 2-13. Проводять аналогічно прикладу 1. Співвідношення вихідних реагентів, їх природа, режим процесу і властивості отриманих біосорбентів представлені в таблиці де ДВБ дівінілбензол, ТГМ тріетілен глікольдіметілакрілат. Сорбційну ємність по скандію визначають в статичних умовах.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ТВЕРДИХ біосорбентом ДЛЯ ВИЛУЧЕННЯ МЕТАЛІВ, який передбачає іммобілізацію мікробної біомаси в полімерний носій, здійснювану в процесі кополімеризації мономерів, що протікає в присутності радикального ініціатора до освіти полімерізата, що відрізняється тим, що здійснюють сополимеризацию мономерів стиролу і дивинилбензола, і / або акрилатних мономерів, або акрилатних мономерів і дивинилбензола в присутності органічного розчинника при масовому співвідношенні біомаса: мономери: розчинник 0,4 0,6 0,6 0,4 0,5 1,0 в присутності перекису бензоїлу при 80 90 ^o С протягом 8 10 год, а в качесте мікробної біомаси використовують пивні або кормові дріжджі або біомасу штаму гриба Aspergillus terreus ВКМ F-2220.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості акрилатних мономерів використовують метилметакрилат, гліціділметакрілат і тріетіленглікольдіметакрілат.

3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчинника використовують бензил ізобутанол або толуол.

Версія для друку
Дата публікації 15.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів