EA 32637B1 20190628

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000032637b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Композиционный материал, содержащий: (a) амилоидные фибриллы; (b) активированный уголь; причем указанные амилоидные фибриллы и указанный активированный уголь находятся в непосредственном контакте.

2. Композиционный материал по п.1, дополнительно содержащий материал-основу.

3. Композиционный материал по п.1 или 2, где: (a) амилоидные фибриллы выбраны из фибрилл с диаметром ≤10 нм и длиной ≥1 мкм и/или обладающих электрофоретическими подвижностями порядка 2 мкм ∙см/В ∙с при рН 4; и/или (b) активированный уголь выбран из активированного угля, полученного посредством химической и/или физической активации; и/или (c) материал-основа, если присутствует, выбран из пористых материалов-основ.

4. Композиционный материал по п.1 или 3, который представляет собой фильтрующую мембрану, содержащую составляющие (а), (b) и (с); или материал в виде частиц, содержащий составляющие (а) и (b).

5. Композиционный материал по любому из предыдущих пунктов, где соотношение (а)/(b) находится в диапазоне от 1/1 до 1/100 (вес./вес).

6. Фильтр, содержащий композиционный материал по любому из предыдущих пунктов.

7. Способ изготовления композиционного материала по любому из пп.2-5, причем указанный способ включает стадии: (a) объединение воды, амилоидных фибрилл и активированного угля с получением суспензии и (b) фильтрование указанной суспензии через пористый материал-основу.

8. Применение композиционного материала по любому из пп.1-5 для обработки воды.

9. Применение композиционного материала по любому из пп.1-5 для извлечения металлов.

10. Применение фильтра по п.6 для обработки воды.

11. Применение фильтра по п.6 для извлечения металлов.

12. Применение по п.8 или 10, где указанная обработка воды предусматривает снижение содержания металла в указанной воде и/или указанная вода представляет собой коммунальные сточные воды или промышленные сточные воды.

13. Применение по п.12, где указанный металл выбран из Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Ir, Hg, Pb и/или указанное снижение содержания составляет 95% или больше.

14. Способ обработки воды, причем указанный способ включает стадии: (а) получение композиционного материала по пп.1-5 и сточных вод; (b) приведение указанных сточных вод в контакт с указанным композиционным материалом с получением тем самым очищенной воды и заполненного композиционного материала; (c) отделение очищенной воды от заполненного композиционного материала.

15. Способ извлечения металлов из водного раствора, причем указанный способ включает стадии: (a) получение композиционного материала по пп.1-5 и водного раствора, содержащего ионы металлов; (b) приведение указанного водного раствора в контакт с композиционным материалом с получением тем самым очищенной воды и заполненного композиционного материала; (c) отделение очищенной воды от заполненного композиционного материала и (d) окисление заполненного композиционного материала в среде с высокой температурой с получением элементарных металлов и шлака; (e) отделение элементарного металла от шлака.

16. Способ обработки воды, причем указанный способ включает стадии: (a) получение композиционного материала по пп.1-5 и сточных вод; (b) приведение указанных сточных вод в контакт с указанным композиционным материалом с получением тем самым очищенной воды и заполненного композиционного материала; (c) отделение очищенной воды от заполненного композиционного материала; причем на стадии (а) получают композиционный материал в форме фильтра и осуществляют стадии (b) и (с) путем фильтрования указанных сточных вод через указанный фильтр.

17. Способ по п.14 или 15, где на стадии (а) получают композиционный материал в форме материала в виде частиц; и/или на стадии (b) указанные сточные воды приводят в контакт с указанным композиционным материалом в течение периода 20 с - 24 ч, необязательно с перемешиванием, в диапазоне температур 5-95 °С; и/или на стадии (с) отделяют полученные материалы путем фильтрования, центрифугирования или осаждения; при этом стадии (b) и (с) необязательно повторяют.

18. Способ по п.15, где на стадии (d) окисление осуществляют в печи при температурах в диапазоне 600-1200 °С; на стадии (е) отделение осуществляют путем флотации или воздушной флотации, необязательно с помощью ультразвука.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

2. Композиционный материал по п.1, дополнительно содержащий материал-основу.

6. Фильтр, содержащий композиционный материал по любому из предыдущих пунктов.

8. Применение композиционного материала по любому из пп.1-5 для обработки воды.

9. Применение композиционного материала по любому из пп.1-5 для извлечения металлов.

10. Применение фильтра по п.6 для обработки воды.

11. Применение фильтра по п.6 для извлечения металлов.

Евразийское 032637 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. BOW 39/20 (2006.01)
2019.06.28
(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МАТЕРИАЛ, ПРИМЕНЯЕМЫЙ В ТАКОМ СПОСОБЕ
(21) Номер заявки 201691832
(22) Дата подачи заявки 2015.03.13
(21)
(23) 14000983.8; 14168815.0
(24) 2014.03.17; 2014.05.19
(25) EP
(43) 2016.12.30
(86) PCT/EP2015/055323
(87) WO 2015/140074 2015.09.24
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ЭТХ ЦЮРИХ (CH)
(72) Изобретатель:
Болисетти Сренатх, Мецценга Раффаэле (CH)
(74) Представитель:
Носырева Е.Л. (RU)
(56) US-A1-2005279696 GB-A-1360403 WO-A1-03066522 WO-A2-2007105190
(57) Настоящее изобретение относится к области обработки воды/извлечения металлов и к материалам/устройствам, применяемым в таких способах. Конкретно изобретение относится к композиционным материалам, содержащим амилоидные фибриллы; активированный уголь; необязательно материал-основу; причем указанные амилоидные фибриллы и указанный активированный уголь находятся в непосредственном контакте. Изобретение дополнительно относится к обработке воды с применением таких композиционных материалов.
Настоящее изобретение относится к области обработки воды/извлечения металлов и к материалам/устройствам, применяемым в таких способах.
Обработка воды, в частности извлечение металлов из водных композиций, содержащих ионы металлов, является важной как с точки зрения окружающей среды, так и с экономической точки зрения. То же самое применимо к очистке воды. Известны многочисленные способы и устройства, направленные на решения данных проблем.
Acey (WO 2006/045103) описывает устройства и способы удаления тяжелых металлов из загрязненных образцов с помощью мембран, содержащих очищенные металлотионеиновые белки. Способ, раскрытый в этом документе, считается невыгодным, поскольку в нем необходимо получение металлотио-неиновых белков посредством биотехнологических способов (выделения, амплификации и экспрессии в генетически модифицированном табаке), из-за чего требуемые устройства сложно получать и они являются дорогими. Кроме того, извлечение металлов из данных чувствительных устройств является сложным процессом.
Drobot (US 4257807) описывает способ извлечения благородных металлов из водной среды путем приведения в контакт с кровяной мукой. Способ, раскрытый в этом документе, считается невыгодным, поскольку в нем необходимы длительные периоды времени приведения кровяной муки в контакт с загрязненной водой и дополнительно необходима многостадийная обработка.
Следовательно, в предыдущем уровне техники (i) либо предусмотрено применение последних новейших материалов, что обеспечивает хорошие результаты отделения, но вызывает трудности при извлечении и применимости способа, (ii) либо предусмотрено применение простых материалов, что обеспечивает плохие результаты отделения и требует многостадийных процессов.
Таким образом, целью настоящего изобретения является уменьшение, по меньшей мере, некоторых из данных недостатков предыдущего уровня техники. В частности, целью настоящего изобретения является обеспечение способов обработки воды и извлечения металлов из водных композиций, а также материалов и устройств, применяемых в таких способах.
Данные цели достигают путем применения материала, определенного в п.1 формулы изобретения, и способа, определенного в п.10 формулы изобретения. Другие аспекты изобретения раскрыты в описании и независимых пунктах формулы изобретения, предпочтительные варианты осуществления раскрыты в описании и зависимых пунктах формулы изобретения.
Настоящее изобретение будет описано более подробно ниже со ссылкой на первый и второй аспект изобретения. Первый аспект направлен на новые материалы, устройства, их изготовление и их применение. Второй аспект направлен на способы обработки воды с применением таких материалов и устройств. Следует понимать, что различные варианты осуществления, предпочтения и диапазоны, предусмотренные/раскрытые в данном описании, могут быть при желании объединены. Кроме того, в зависимости от конкретного варианта осуществления можно не применять выбранные определения, варианты осуществления или диапазоны.
Если не указано иное, в данном описании следует применять следующие определения.
Как применяется в данном документе, термины в единственном числе, применяемые в контексте настоящего изобретения (особенно в контексте формулы изобретения), предполагают охват терминов как в единственном числе, так и во множественном числе, если иное не указано в данном документе или четко не противоречит сказанному в контексте.
Как применяется в данном документе, термины "включающий", "состоящий из" и "содержащий" применимы в данном документе в их полном неограничивающем значении.
Настоящее изобретение будет лучше понятно со ссылкой на фигуры. При этом на фиг. 1 показано AFM-изображение золотых наночастиц, полученных в соответствии с примером 1, и их кластеров, диспергированных в растворе фибрилл, и на фиг. 2 показано изображение, полученное с помощью оптической микроскопии, отдельных кристаллов Au, образованных после нагревания при 60°С в соответствии с примером 1.
В более общих чертах в первом аспекте изобретение относится к композиционному материалу, содержащему (а) амилоидные фибриллы; (b) активированный уголь; (с) необязательно материал-основу; причем указанные амилоидные фибриллы и указанный активированный уголь находятся в непосредственном контакте. Данный аспект изобретения будет далее объяснен более подробно.
Было неожиданно обнаружено, что составляющие (а) и (b) синергическим образом взаимодействуют при обработке сточных вод. Соотношение обеих составляющих может варьировать в широком диапазоне в зависимости от конкретного материала, предполагаемого применения и устройства, содержащего композиционный материал. В частности, хорошие результаты получают в случае, когда соотношение (а)/(Ъ) находится в диапазоне от 1/1 до 1/100 (вес/вес).
Композиционный материал.
В соответствии с изобретением составляющие (а) и (b) находятся в непосредственном контакте. Отдельные составляющие остаются разделенными и отличными внутри конечной структуры, но они тщательно и беспорядочно перемешаны. Это обеспечивается процессом изготовления. Материал обладает свойствами обоих, как амилоидных фибрилл, так и активированного угля, и, следовательно, также назван
гибридным материалом. Материал-основа может представлять собой отдельный слой, например в случае фильтрующей мембраны.
Амилоидные фибриллы.
Термин "амилоидные фибриллы", как правило, известен в данной области техники и, в частности, описывает фибриллы, полученные с помощью белков или пептидов, преимущественно характеризующихся вторичной структурой бета-листа. Соответственно термин "амилоидные фибриллы" исключает нативные белки.
Преимущественно амилоидные фибриллы имеют высокое соотношение сторон, предпочтительно диаметр <10 нм и длину > 1 мкм.
Преимущественно амилоидные фибриллы имеют поверхность с высоким зарядом. Термин "поверхности с высоким зарядом", как правило, известен в данной области техники и, в частности, описывает поверхности, обладающие электрофоретическими подвижностями порядка 2 мкм-см/В-с при рН 4.
Активированный уголь.
Термин известен в данной области техники и включает все его промышленные сорта. Подходящий активированный уголь может быть получен из углеродсодержащих исходных материалов, таких как возобновляемые источники (в том числе скорлупа ореха, кожура кокоса, торфяник, древесина, кокосовые волокна), а также традиционные источники (в том числе лигнит, каменный уголь и нефтяной пек). Подходящий активированный уголь может быть получен посредством химической активации или физической (газовой) активации.
Материал-основа.
Материалы-основы могут присутствовать или не присутствовать в композиционном материале в соответствии с изобретением. Для многих применений такие материалы-основы являются предпочтительными и могут быть выбраны из широкого диапазона известных материалов. Выбор такого материала-основы зависит от его предполагаемого применения. Подходящими являются, например, пористые материалы-основы. В определенных применениях преимущественным является то, что материал-основа представляет собой углеродсодержащий материал, который легко окисляется в печи, такой как целлюлозные мембраны.
В одном преимущественном варианте осуществления изобретение относится к композиционному материалу, описанному в данном документе, в форме фильтрующей мембраны, причем указанная фильтрующая мембрана содержит составляющие (а), (b) и (с). Соответственно изобретение также относится к фильтровальному устройству, содержащему такой композиционный материал. Такой фильтр может представлять собой любой тип фильтра, известного из данной области техники, как правило, поверхностные фильтры, в том числе поверхностные фильтры под давлением и вакуумом. В таких фильтрах составляющие (а) и (b) расположены вверх по потоку, тогда как материал-основа (с) расположена вниз по потоку.
В одном альтернативном варианте осуществления изобретение относится к композиционному материалу, описанному в данном документе, в форме материала в виде частиц. Как правило, размер частицы такого материала находится в диапазоне от 1 мкм до 5 мм. Такой материал в виде частиц содержит составляющие (а) и (b) и может содержать или не содержать составляющую (с); как правило, не содержит материала-основы (с). Такие материалы могут быть применимы в глубинных фильтрах. Соответственно изобретение также относится к фильтровальному устройству, содержащему такой композиционный материал, как правило, к глубинным фильтрам.
Изготовление.
Композиты согласно настоящему изобретению просты в изготовлении с использованием уже доступных исходных материалов. Это считается огромным преимуществом, поскольку это обеспечивает одноразовое применение. Таким образом, изобретение относится к способу изготовления композиционного материала, описанного в данном документе, причем указанный способ включает стадии (а) объединения воды, амилоидных фибрилл и активированного угля с получением суспензии и (b) фильтрования указанной суспензии через пористый материал-основу. Изготовление может происходить при комнатной температуре или при слегка повышенных температурах. Как правило, сначала получают водную суспензию амилоидных фибрилл, при перемешивании добавляют активированный уголь в качестве твердого материала. Для определенного применения можно непосредственно использовать полученный таким образом композиционный материал. Альтернативно полученный композиционный материал фильтруют через материал-основу с получением композиционного материала с составляющими (а), (b) и (с).
Синтез амилоидных фибрилл является известной технологией. В частности, подходящим является гидролиз белков с последующим образованием фибрилл, обусловленным образованием р-листов, как описано, например, в Jung et al. (Biomacromolecules. 2008, 9, 2477-2486). Подходящими исходными материалами являются пищевые белки, которые имеют устойчивую структуру, являются широко доступными и недорогими. Такие исходные материалы, такие как р-лактоглобулин, обеспечивают получение амилоидных фибрилл. Подходящие белки могут быть выбраны из группы, состоящей из р-лактоглобулина, лизоцима, овальбумина и сывороточных альбуминов. Процесс самосборки является простым и управ
ляемым. Типичные параметры процесса включают инкубирование раствора белка (например, 2 вес.% р-лактоглобулина) в течение длительного периода времени (например, 5 ч.) в кислотных условиях (например, рН~2), при низкой ионной силе (например, I <20 мМ), высокой температуре (например, Т~90°С). Применение.
Как отмечено выше, композиционные материалы применимы в обработке воды. Таким образом, изобретение относится к применению композиционного материала или фильтра, описанных в данном документе, для обработки воды (такой как, например, снижение содержания металла в указанной воде), в частности для очистки воды и/или для извлечения металлов из водных растворов. Композиционные материалы применимы для обработки как коммунальных сточных вод, так и промышленных сточных вод.
Специалисту в данной области техники будет понятно и далее будет дополнительно отмечено, что термины "фильтрация" и "фильтрование" использованы в широком смысле, в частности включая удаление растворенных примесей из воды или водных композиций. Такие примеси включают растворенные соединения Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Ir, Hg, а также сложные соединения, такие как Au(CN)4-. Как правило, снижение количества примесей, таких как растворенные металлы, находится в диапазоне 95% или больше.
Во втором аспекте изобретение относится к способу обработки воды (такой как сточные воды), причем указанный способ включает стадию приведения указанной воды в контакт с композиционным материалом, содержащим амилоидные фибриллы и активированный уголь, и отделения обработанной воды от указанных амилоидных фибрилл. Данный аспект изобретения будет далее объяснен более подробно.
Термин "сточные воды" известен из данной области техники и относится к воде, содержащей примеси. Соответственно термин "обработанная вода" относится к воде, содержащей более низкое количество указанных примесей. Сточные воды включают коммунальные сточные воды и промышленные сточные воды. Промышленные сточные воды, как правило, появляются во время промышленного производства в качестве побочного продукта и, как правило, содержат хорошо известные примеси.
Термин "примеси", в более общем смысле "нежелательные материалы", известен из данной области техники и, в частности, включает металлы. Металлы могут присутствовать при окислении +/-0 (т.е. в элементарной форме, коллоидной) или в положительной степени окисления (т.е. в форме соли или в комплексе с лигандами). Способ, описанный в данном документе, является подходящим для переходных металлов, лантаноидов, актиноидов, металлов 3, 4, 5 основной группы. Способ, описанный в данном документе, в частности, является подходящим для металлов, имеющих положительный стандартный потенциал, таких как Cu, Ag, Au, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Cd, Hg; Pb, в частности хорошие результаты получают для Au, Pd, Pt, Hg, Pb.
Обработка воды, в частности, включает удаление примесей из сточных вод и выделение необходимых материалов из водных композиций (растворов, суспензий, эмульсий). С помощью способа согласно настоящему изобретению возможно удалить (переработать) более 95% примесей посредством одного единственного цикла обработки. Способ, описанный в данном документе, имеет очень широкий спектр применения и включает очистку промышленных вод, добычу металлов, извлечение тяжелых металлов, контроль загрязнения и переработку металлов. Количество примесей значительно снижают с помощью способа согласно настоящему изобретению, как правило, в 200 раз, часто еще больше.
В одном варианте осуществления изобретение относится к обработке воды, причем указанный способ включает стадию (а) получения композиционного материала в соответствии с определением в данном документе и сточных вод; (b) приведения указанных сточных вод в контакт с указанным композиционным материалом с получением тем самым очищенной воды и заполненного композиционного материала; (с) отделения очищенной воды от заполненного композиционного материала.
В одном дополнительном варианте осуществления изобретение относится к способу извлечения металлов из водного раствора, причем указанный способ включает стадии (а) получения композиционного материала, определенного в данном документе, и водного раствора, содержащего ионы металлов; (b) приведения указанного водного раствора в контакт с композиционным материалом с получением тем самым очищенной воды и заполненного композиционного материала; (с) отделения очищенной воды от заполненного композиционного материала; (d) окисления заполненного композиционного материала в среде с высокой температурой с получением элементарных металлов и шлака; (е) отделения элементарного металла от шлака.
Отдельные стадии, отмеченные выше, являются полностью традиционными в данной области техники, но не применялись еще с использованием композиционного материала, описанного в данном документе, и не применялись еще к сточным водам, как обсуждалось выше. Преимущественные варианты осуществления вышеуказанных стадий следует дополнительно разъяснить далее.
В одном варианте осуществления можно получить композиционный материал в форме фильтра и непрерывно можно получить сточные воды. Стадии (b) и (с) можно осуществлять одновременно путем фильтрования указанных сточных вод через указанный фильтр. Как отмечено выше, фильтрование также включает удаление растворенных примесей.
В одном альтернативном варианте осуществления композиционный материал можно получить в форме материала в виде частиц на стадии (а). На стадии (b) сточные воды приводят в контакт с указанным композиционным материалом в течение длительного периода, например 20 с-24 ч, необязательно с перемешиванием. Необязательно температуру регулируют, например, в диапазоне 5-95°С. На стадии (с) полученные материалы отделяют с помощью известных способов, например путем фильтрования, центрифугирования или осаждения. В данном варианте осуществления стадии (b) и (с) необязательно повторяют.
На стадии (d) окисление осуществляют в печи при температурах, подходящих для обеспечения окисления фибрилл, материала-основы (если присутствует) и восстановления примесей на основе металла. Подходящими являются температуры в диапазоне 600-1200°С, такие как 700°С. Подходящие интервалы времени проведения реакции находятся в диапазоне 0,1-12 ч, такие как 3 ч.
На стадии (е) удаленные примеси могут быть отделены от выделенных примесей. Можно применять любой подходящий способ из уровня техники, в частности способы отделения твердых материалов различной плотности и/или смачиваемости. В одном варианте осуществления отделение на стадии (е) осуществляют путем флотации, необязательно с помощью ультразвука. В одном альтернативном варианте осуществления отделение на стадии (е) осуществляют путем воздушной флотации, необязательно с помощью ультразвука.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что способ, описанный в данном документе, предусматривает значительные преимущества в сравнении с предыдущим уровнем техники. Во-первых, способ является экономически выгодным, простым, надежным с точки зрения безопасности и быстрым. Во-вторых, выход на промышленные масштабы является простым. В конце концов, способ можно точно настроить с использованием нескольких циклов путем приспособления применяемого композиционного материала и других параметров.
Для дополнительного иллюстрирования изобретения предусмотрены следующие примеры. Данные примеры предусмотрены без попытки ограничить объем изобретения.
Пример 1. Извлечение Аи из раствора Au(CN)4-.
1.1. Получение композиционного материала.
0,5 г активированного угля смешивали с 0,5 мл 2 вес.% раствора фибрилл белка бета-лактоглобулина при рН 2 (см. РСТ/СН2014/000014) при комнатной температуре. Данный раствор фильтровали под вакуумом с использованием целлюлозной фильтрующей мембраны с размером пор 0,22 мкм. Значительная адгезивность и жесткость фибрилл белка обеспечивают сборку активированного угля в фибриллы. Полученный таким образом покрытый целлюлозой фильтр применяют на следующей стадии.
1.2. Приведение в контакт и отделение ("фильтрование" Au(CN)4-).
50 мл промышленных сточных вод, содержащих 30 мг/л Au (представленного как Au(CN)4-, определенного с помощью AAS), фильтровали через фильтр из стадии 1.1 с использованием вакуум-фильтрования. После единственного прохождения через фильтр очищенная вода содержала 0,105 мг/л Au (определенного с помощью того же способа AAS). Это соответствует 99,65% снижению содержания и демонстрирует очень высокую скорость абсорбции композиционного материала согласно настоящему изобретению.
1.3. Окисление заполненного композиционного материала
Заполненный композиционный материал помещали в печь на 3 ч при 750°С. После охлаждения до комнатной температуры цвет образца изменялся с черного на красный. Это указывает на образование материала в виде наночастиц. Активированный уголь превращали в шлак.
1.4. Отделение элементарного золота.
Материал, полученный на предыдущей стадии, смешивали с дистиллированной водой и подвергали воздействию ультразвуком при 100 Гц/15 мин. Золотые частицы оседали на дне, и шлак всплывал. Шлак удаляли и цикл воздействие ультразвуком - удаление повторяли. Полученные частицы содержали элементарное золото, как подтверждено с помощью AAS, являлись фактически нетоксичными и могли быть использованы для дополнительных применений.
1.5. Получение проводящих золотых кристаллов.
Материал, полученный на предыдущей стадии, объединяли с 0,2 вес.% раствором фибрилл бета-лактоглобулина, на фиг. 1 показано его AFM-изображение. Данный материал объединяли с 0,01 М золо-тохлористоводородной кислотой и нагревали до 60°С/12 ч с получением проводящих золотых отдельных кристаллов. Полученные таким образом золотые кристаллы имели шестигранные, трехгранные и многогранные структуры, см. фиг. 2.
Пример 2. Извлечение токсичных вредных веществ на основе тяжелых металлов.
2.1. Получение композиционного материала.
Фильтрующие мембраны на основе гибридного композита получали для абсорбции токсических вредных веществ на основе тяжелых металлов. Вначале 5 мл раствора 10 вес.% активированного угля смешивали с 0,5 мл 2 вес.% раствора фибрилл белка р-лактоглобулина (рН 2). 1 мл вышеуказанного раствора фильтровали под вакуумом с использованием целлюлозного фильтра с размером пор 0,22 мкм.
Чрезвычайный уровень адгезивности и жесткости фибрилл белка обеспечивает сборку активированного угля в фильтрующую мембрану на основе однородного композита. Такие фильтрующие мембраны являются чрезвычайно пригодными для абсорбции вредных веществ на основе ионов тяжелых металлов, а также извлечения дорогих тяжелых металлов из вредных для окружающей среды веществ.
2.2. Приведение в контакт и отделение.
После получения данной фильтрующей мембраны на основе композита, содержащей фибриллы белка и активированный уголь, 50 мл раствора токсичных ионов тяжелых металлов пропускали через данную мембрану на основе композита с использованием способа вакуум-фильтрования.
Концентрации вредных для окружающей среды веществ оценивали перед и после фильтрования для определения абсорбции токсичных ионов тяжелых металлов внутри фильтрующей мембраны.
Подробная информация о фильтровании и эффективности абсорбции различных токсичных вредных для окружающей среды веществ внутри такой гибридной фильтрующей мембраны изложена далее.
2.3. Результаты.
Фильтровали раствор хлорида ртути (рН 4). Измерения AAS выявили, что концентрация атомов ртути снижалась от исходных 84 ppm до <0,4 ppm после фильтрования.
Раствор ацетата свинца (рН 3,7) также фильтровали и концентрацию свинца рассчитывали с помощью AAS перед и после процесса фильтрования. Поскольку концентрация раствора свинца перед фильтрованием находилась выше имеющейся калибровочной кривой AAS, исходный неотфильтрованный раствор разбавляли в 20 раз для измерения. Концентрации атомов свинца снижались от 65 ppm до <0,02 ppm после фильтрования. Наблюдали изменение цвета раствора перед и после фильтрования. Раствор становился полностью бесцветным вследствие абсорбции атомов свинца внутри фильтрующей мембраны.
Тетрахлорпалладат динатрия также фильтровали для демонстрации универсальности данного подхода фильтрования с подтверждением фильтрования вредного вещества на основе тяжелых металлов. Концентрации растворов измеряли с помощью спектроскопии поглощения ультрафиолетового видимого света. Концентрации снижались от 12,2 ppm до <0,16 ppm после процесса фильтрования.
На основе вышеуказанных данных стало понятно, что способ согласно настоящему изобретению является в целом применимым. В частности, различные типы вредных веществ на основе тяжелых металлов фильтруют с использованием композиционного материала согласно настоящему изобретению. Соответственно способ согласно настоящему изобретению является подходящим для абсорбции некоторых токсичных вредных для окружающей среды веществ на основе тяжелых металлов. В особенности можно эффективно удалить и извлечь цианид золота и калия [KAu(CN)2], хлорид ртути [HgCl2], ацетат свинца РЬ(С2Н3О2)4], тетрахлорпалладат динатрия [Na2PdCl4].
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Композиционный материал, содержащий:
(a) амилоидные фибриллы;
(b) активированный уголь;
причем указанные амилоидные фибриллы и указанный активированный уголь находятся в непосредственном контакте.
2. Композиционный материал по п.1, дополнительно содержащий материал-основу.
3. Композиционный материал по п.1 или 2, где:
(a) амилоидные фибриллы выбраны из фибрилл с диаметром <10 нм и длиной > 1 мкм и/или обладающих электрофоретическими подвижностями порядка 2 мкм-см/В-с при рН 4; и/или
(b) активированный уголь выбран из активированного угля, полученного посредством химической и/или физической активации; и/или
(c) материал-основа, если присутствует, выбран из пористых материалов-основ.
4. Композиционный материал по п.1 или 3, который представляет собой фильтрующую мембрану, содержащую составляющие (а), (b) и (с); или материал в виде частиц, содержащий составляющие (а) и (b).
5. Композиционный материал по любому из предыдущих пунктов, где соотношение (а)/(Ъ) находится в диапазоне от 1/1 до 1/100 (вес./вес).
6. Фильтр, содержащий композиционный материал по любому из предыдущих пунктов.
7. Способ изготовления композиционного материала по любому из пп.2-5, причем указанный способ включает стадии:
(a) объединение воды, амилоидных фибрилл и активированного угля с получением суспензии и
(b) фильтрование указанной суспензии через пористый материал-основу.
8. Применение композиционного материала по любому из пп.1-5 для обработки воды.
9. Применение композиционного материала по любому из пп.1-5 для извлечения металлов.
10. Применение фильтра по п.6 для обработки воды.
11. Применение фильтра по п.6 для извлечения металлов.
10.
12. Применение по п.8 или 10, где
указанная обработка воды предусматривает снижение содержания металла в указанной воде и/или указанная вода представляет собой коммунальные сточные воды или промышленные сточные воды.
13. Применение по п.12, где
указанный металл выбран из Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Ir, Hg, Pb
и/или указанное снижение содержания составляет 95% или больше.
14. Способ обработки воды, причем указанный способ включает стадии:
(a) получение композиционного материала по пп.1-5 и сточных вод;
(b) приведение указанных сточных вод в контакт с указанным композиционным материалом с получением тем самым очищенной воды и заполненного композиционного материала;
(c) отделение очищенной воды от заполненного композиционного материала.
15. Способ извлечения металлов из водного раствора, причем указанный способ включает стадии:
(a) получение композиционного материала по пп.1-5 и водного раствора, содержащего ионы металлов;
(b) приведение указанного водного раствора в контакт с композиционным материалом с получением тем самым очищенной воды и заполненного композиционного материала;
(c) отделение очищенной воды от заполненного композиционного материала и
(d) окисление заполненного композиционного материала в среде с высокой температурой с получением элементарных металлов и шлака;
(e) отделение элементарного металла от шлака.
16. Способ обработки воды, причем указанный способ включает стадии:
(a) получение композиционного материала по пп.1-5 и сточных вод;
(b) приведение указанных сточных вод в контакт с указанным композиционным материалом с получением тем самым очищенной воды и заполненного композиционного материала;
(c) отделение очищенной воды от заполненного композиционного материала;
причем на стадии (а) получают композиционный материал в форме фильтра и
осуществляют стадии (b) и (с) путем фильтрования указанных сточных вод через указанный фильтр.
17. Способ по п.14 или 15, где
на стадии (а) получают композиционный материал в форме материала в виде частиц; и/или на стадии (b) указанные сточные воды приводят в контакт с указанным композиционным материалом в течение периода 20 с - 24 ч, необязательно с перемешиванием, в диапазоне температур 5-
95°С;
и/или на стадии (с) отделяют полученные материалы путем фильтрования, центрифугирования или осаждения;
при этом стадии (b) и (с) необязательно повторяют.
18. Способ по п.15, где
на стадии (d) окисление осуществляют в печи при температурах в диапазоне 600-1200°С; на стадии (е) отделение осуществляют путем флотации или воздушной флотации, необязательно с помощью ультразвука.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032637
- 1 -
(19)
032637
- 1 -
(19)
032637
- 7 -
(19)
032637
- 8 -