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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2045574

VERFAHREN ZUR SOLID Biosorbentien für die Gewinnung von METALS HERSTELLUNG

VERFAHREN ZUR SOLID Biosorbentien für die Gewinnung von METALS HERSTELLUNG

Name des Erfinders:. Karavaiko GI; Galizisch NB. Avakian ZA. Korenevsky AA. Zakharov VI. Shcherbak VV
Der Name des Patentinhabers: Open Joint Stock Company "Scientific Research Institute of Plastics im.G.S.Petrova mit Pilot Plant Kunststoff Moskau"; Institut für Mikrobiologie, Russische Akademie der Wissenschaften
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents: 1992.12.29

Mit Hilfe der Biotechnologie, kann es für die selektive Extraktion von Spurenmetallen in der Hydrometallurgie verwendet werden, in Galvanik-Industrie bei der Verarbeitung von Nichteisenmetallen. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG: Immobilisierung von mikrobiellen Biomasse in einem polymeren Träger durchgeführt wird, erfolgt die Immobilisierung Verfahren bei der Copolymerisation von mono- und / oder Acryl- oder Divinyl aromatischen Verbindungen in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels in einem Gewichtsverhältnis Biomasse: Monomer: Lösungsmittel von 0,4 0,6 0,6 0,4 0,5 1,0 in Gegenwart eines Radikalstarters bei 80 bis 90 ° C für 8 - 10 Std. als mikrobielle Biomasse oder Futterhefe für Bier oder Aspergillus terreus VKM F2220 verwendet.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Biotechnologie betrifft Biosorbentien Synthese und kann für die selektive Extraktion von Spurenmetallen in der Hydrometallurgie verwendet werden, in Galvanikindustrie bei der Verarbeitung von Nichteisenmetallen.

Bekannte Bierhefe Biomasse für Scandium aus verdünnten Lösungen zu extrahieren (1). Bierhefe Biomasse Brauerei Abfallproduktion in einer Menge von 4 g in 100 ml einer Lösung gegeben, enthielt, wurde in g / l: Sc 1,85 mg / l; Al 2 O 3 8,82 Fe 2 O 3, 7,33; TiO 2 0.82; SiO 2 0,2 bei pH 1,0. Nach 1,5 h Rühren der Biomasse in Kontakt wird durch Filtration abgetrennt. Die Wiederfindungsrate Sc 85,5%, dh Biomasse weist eine hohe Selektivität für Scandium.

Wenn jedoch reine Biomasse führt zu erheblichen technischen Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Trennung der Biomasse aus der Lösung. Es gibt einen großen Verlust an Biomasse, und die Biomasse-Aktivität sinkt nach den ersten paar Zyklen von sorptionsgestützte Desorption. Daher technisch akzeptable Metall Sorption solide Biosorbentien auf der Grundlage der mikrobiellen Biomasse entwickelt.

Verfahren zur Biosorbentien fester Biomasse durch chemische Behandlung mit Glutaraldehyd oder Toluoldiisocyanat, und die Einbeziehung eines Polyacrylamids, Agar, Alginat oder Kieselgele erzeugen. Da die Verwendung von Zellen, Biomasse und Chlorella streptomitsitov für Urangewinnung (2) und Citrobacter Sp für die Extraktion von Cadmium (3). Diese Sorptionsmittel weisen eine hohe Selektivität, ihre Verwendung von mehr High-Tech. Jedoch ist ihre Verwendung in der Industrie und inakzeptablen aufgrund der schlechten mechanischen Festigkeit und eine geringe Sorption Kapazität pro Volumeneinheit des Sorbens, aufgrund der hohen Quell bekannten Gele.

Analyse des Standes der Technik zeigt, daß die am ähnlichsten dem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung einer festen Biosorbentien Herstellung durch mikrobielle Biomasse in dem Verfahren der Copolymerisation von Acrylamid Immobilisierung (4). Diese Biosorbentien für die Gewinnung von Metallen geeignet.

Das bekannte Verfahren wird wie folgt durchgeführt: Eine Suspension von Chlorella-Zellen von Streptomyceten und gekühlten Puffer (5 g Zellen pro 25 ml Puffer) wurde mit einer Mischung von Acrylamid (7,23 g) und N, N'-Methylenbisacrylamid (0,37 g) in gekühltem Puffer gemischt ( 0,05 m tris-HCl). Die Mischung wurde dann in ein Gefäß des Polymerisationsinitiators (Ammoniumpersulfat Tetramethylendiamin c) enthält. Die Polymerisation wurde für 2 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, wurde der Behälter gekühlt und dann bei Raumtemperatur für 1 Stunde. Das polymerisierte Gel wurde mit Wasser gewaschen und granuliert. Granulierte durch ein Nylonsieb oder Pufferbehandlung unter Rühren. Dies erzeugt eine Menge Abfall, die durch Dekantierung entfernt werden.

Im Ergebnis basiert Biosorbens Chlorella-Extrakt 160 mg / g (1,33 mg Äq / g) Uran, bezogen auf Streptomyceten 312 mg / g (2,6 mg + q / g). Biosorbens mechanische Festigkeit im Vergleich zu den nicht-immobilisierten Zelle wesentlich zunimmt (Verluste von ~ 5 Zyklen von 10% anstelle von 50%). Jedoch hat das bekannte Verfahren eine Reihe wesentlicher Nachteile, praktisch seine Verwendung in der Industrie entgegenstehen. Ist unbefriedigende mechanische Festigkeit Biosorbens. Hoher Feuchtigkeitsgehalt, in Wasser quell und entsprechend geringe Masse Sorptionskapazität Biosorbens führen zu geringe Effizienz der säulen Sorptionsvorgänge. Darüber hinaus ist ein erheblicher Nachteil, daß nicht alle Arten von Biomasse kann durch ein bekanntes Verfahren immobilisiert werden. So ein Versuch, die Bierhefe in einem Acrylamidgel zu immobilisieren ist nicht mehr als 10% nicht akzeptabel ist zu betreten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sorptionseigenschaften für seltene Metalle und diffuses und eine längere Lebensdauer zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Aufnahme Biosorbentien durch Immobilisieren der mikrobiellen Biomasse in einem polymeren Träger durchgeführt wird, wobei die Immobilisierung während der Copolymerisation von Mono- durchgeführt wird und / oder Acryl- oder Divinyl aromatischen Verbindungen in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels in einem Gewichtsverhältnis Biomasse: Monomer: Lösungsmittel gleich 0 ist, 4-0,6: 0,6-0,4: 0,5-1,0, in Gegenwart eines Radikalstarters bei 80-90 ° C für 8-10 Stunden und als mikrobielle Biomasse oder Futterhefe für Bier oder Aspergillus eingesetzt Terrus VKM F-2220.

Dies verbessert Sorptionskapazität (Volumen) und das 1,5-fache auf seltene Metalle dispergiert und Lebensdauer des Sorbens infolge der Erhöhung der mechanischen Festigkeit um 20% erhöht somit die Kapazität des Scandiums aus verdünnten Lösungen von 1,0 mg / ml (anstelle von 0,15 mg / ml nach der Methode-Prototyp) und Molybdän Kapazität von 40 mg / ml anstelle von 8,5 mg / ml. Die mechanische Festigkeit von 15 Zyklen des vorgeschlagenen Sorbens weist einen Verlust von nicht mehr als 20% des Sorptionsmittels gemäß dem Verfahren Prototyps 40% hohe Sorptionseigenschaften durch ein Verfahren zur Herstellung von Biosorbens die Variation seiner chemischen Zusammensetzung und der physikalischen (poröse) Struktur ermöglicht. Durch die Veränderung des Verhältnisses innerhalb des angegebenen Bereichs von Monomerkomponenten, und Treibmittel Biomasse inert können Sorptionsmittel mit den eingestellten sorptionsgestützte kinetischen Eigenschaften hergestellt werden. Zur gleichen Zeit, Hefe die Verwendung von Bierhefe ist es möglich, von Abfällen aus der Nahrungsmittelproduktion zu verfügen, sich negativ auf die Umwelt auswirken. Erhöhte mechanische Festigkeit im Vergleich mit Sorbentien durch die gebildet während der Polymerisation auf die Tatsache bekannt ist, sicher vernetzte Polymermatrix Netzstruktur statt gelatinöse Matrix durch ein Polyacrylamid-Gel verwendet wird. Aus dem gleichen Grund die vorgeschlagene Wasserkapazität des Sorbens (30%) deutlich niedriger als die Polyacrylamid-Sorptionsmittel (300%), die eine hohe volumetrische Sorptionskapazität liefert, dh hohe Effizienz einer Spalte des Sorptionsprozesses.

Als Biomasse für feste Biomasse verwendet Biosorbentien Bier (Soccharougres carlsberjnsis) oder Trockenhefe, Biomasse von Aspergillus terreus VKM F-2220). Hefe-Biomasse enthält saure Gruppen in einer Menge von nicht weniger als 1,5 mgekv / g.

Als Mono- und Divinylether werden aromatische Verbindungen (styrol, divinylbenzol) oder Acrylat (Methylmethacrylat, Glycidylmethacrylat, trietilenglikoldimetakrilat) Monomeren.

Als das organische Lösungsmittel werden verwendet aliphatische Kohlenwasserstoffe C n Alkohole 4 Toluol.

Reduktions Biosorbentien Biomassegehalt von weniger als 0,4 führt zu einem deutlichen Abfall der Sorptionskapazität, eine Zunahme von 0,6 in einem Verlust an mechanischer Festigkeit. Die Menge an organischem Lösungsmittel in der Copolymerisation darf nicht größer als 1 (100%) nach Gewicht der Monomeren wird das Sorbens nicht zerstört. Verringern der Menge von weniger als 0,5 verringert die Sorptions-kinetischen Eigenschaften Biosorbens.

Die Copolymerisation wird in Gegenwart eines radikalischen Initiators (Benzoylperoxid) bei 80-90r für 8-10 h durchgeführt. Die Polymerisationszeit auf die Zusammensetzung des Monomerengemisches und des Treibmittels abhängt.

Tests durchgeführt Sorptionseigenschaften:

für die verdünnten Lösungen des Scandiums, eine komplexe Salzzusammensetzung Simulieren echte Lösungen in dem Verfahren der Nitrat Rotschlamm umfassend Auslaugen: Scandium 0,65 mg / L, Aluminiumoxid, 2,1 g / l, Eisentrioxid, 1,03 g / l Titandioxid 0,23 g / l Kieselsäure 0,04 g / l, bei pH 1,0, das in-Kontakt für 1,5 Stunden unter Rühren. Das Verhältnis der festen und flüssigen Phase 01.50. Tests wurden unter dynamischen Bedingungen in der Säule mit einer Rate von Lässigkeit von 5 / h durchgeführt. Die Regeneration wurde mit einer 5% igen Lösung von Soda durchgeführt wird;

von Molybdän aus Lösungen mit einer Konzentration von 215 mg Molybdän / l Wolframionen in Gegenwart von Kupfer und bei pH 2.

Die Kontaktzeit mit 1,5 Stunden gerührt wurde. Das Verhältnis der festen und flüssigen Phasen von 1:50. Dynamische Tests wurde in eine Säule mit einer Rate von 5 / h durchgeführt. Regeneration wurde mit 10% Ammoniaklösung durchgeführt wird.

Zeit Sorptionsmittel Dienst mechanisch wurde Stärke von Sorptionsmittel ausgewertet, die in der Spalte nach 15 Zyklen der Adsorption Desorptionsoperation geladen durch den Gewichtsverlust Biosorbens bewertet.

Verfahren zur Herstellung von festen Biosorbentien durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.

Beispiel 1. Eine Mischung bestehend aus 20 g Styrol, 5 g Divinylbenzol und 3,2 ml (100 Vol.) Von Benzin und 0,25 g BR-1 Grad Benzoylperoxid. Diese Mischung wurden 25 g Bierhefe gegossen wird, werden in ein Glasfläschchen oder eine Porzellanschale gegeben.

Die Masse wird 0,5 Stunden lang gehalten, dann in einen Ofen eingebracht und die Polymerisation wurde für 10 Stunden bei 80 ° C durchgeführt Bereit Polymerisat gewonnen, zerkleinert und mit Dampf behandelt. Biosorbens dann getrocknet und auf eine Korngröße von 0,25 bis 2,0 mm zerkleinert. Die Eigenschaften des Adsorbens sind in der Tabelle gezeigt.

Beispiel 2-13 s. Gleiche wie in Beispiel 1. Das Verhältnis der Ausgangsreagenzien, ist ihre Art, Verfahrensbedingungen und die Eigenschaften sind in Tabelle Biosorbentien wo DVB Divinylbenzol, TGM Triethylenglykol glikoldimetilakrilat gezeigt. Sorptionskapazität Scandium unter statischen Bedingungen bestimmt.

FORDERUNGEN

1. VERFAHREN ZUR SOLID Biosorbentien EXTRACTION OF METALS, umfassend die mikrobiellen Biomasse in einem polymeren Träger immobilisiert, durchgeführt in Gegenwart eines Radikalstarters fließt während der Copolymerisation von Monomeren aus dem Polymer zu bilden, wobei die Copolymerisation durchgeführt wird Styrol und Divinylbenzol-Monomeren und / oder Acrylat-Monomeren, oder Acrylatmonomere und Divinylbenzol in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels in einem Gewichtsverhältnis Biomasse: Monomer: Lösungsmittel 0,4 0,6 0,6 0,4 0,5 1,0 in Gegenwart von Benzoylperoxid bei 80 bis 90 o C für 8 bis 10 Stunden, und mikrobielle Biomasse Qualität mit Bierhefe oder Futtermittel oder Biomasse des Stammes des Pilzes Aspergillus terreus VKM F-2220.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung von Acrylat-Monomere Methylmethacrylat, Glycidylmethacrylat und trietilenglikoldimetakrilat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Lösungsmittel Benzyl, iso-Butanol oder Toluol.

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Erscheinungsdatum 15.03.2007gg