Рис. 1
ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ГРАНУЛИРОВАННЫЕ СОРБЕНТЫ
1ГОУ ВПО «Саратоский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского»
410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 8
Тел.: (8452)-51-64-13 ,E-mail:kazarinovia@mail.ru
2OОО НПП «ЛИССКОН»
410004, г. Саратов, ул. Чернышевского, 50
Тел.: (8452)-29-40-35, E-mail: mail@lisskon.ru
3ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»
410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Тел.: (8452)-99-85-30, E-mail: ecology@sstu.ru
Качество воды имеет большое значение для функционирования природной среды и, в частности, для здоровья человека, поэтому большое внимание исследователей уделяется повышению эффективности методов очистки воды. Методов очистки воды существует много, однако самыми распространенными и эффективными являются сорбционные. Достоинством этих методов является также возможность очистки сточных вод, содержащих большое количество примесей, их последующая рекуперация. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95% и зависит от химической природы адсорбента, его структуры и величины адсорбционной поверхности. Большое значение в последние годы для очистки воды придается природным сорбентам, или сорбентам, полученным на осноме природных материалов.
Целью исследования явилось изучение сорбционно-кинетических свойств модифицированных гранулированных глауконитов различных месторождений по отношению к ионам Fe2+. Выбор иона обусловлен тем, что проблема обезжелезивания производственных и бытовых вод в настоящее время имеет большую практическую значимость.
Исследование проводилось методом измерения кинетических кривых в стационарных условиях на модельном растворе с концентрацией Fe2+, равной 20 мг/л. В качестве сорбента использовались предварительно модифицированные образцы гранулированных глауконитов из месторождений саратовской, челябинской и тамбовской областей, полученные в ООО НПП «ЛИССКОН» по новой уникальной технологии. [1]. Их эффективность обезжелезивания воды сравнивалась с коммерческим сорбентом «Birm». Химическая модификация глауконитов проводилась следующим образом:
гранулированные образцы природных глауконитов различных месторождений помещали на сутки в растворы следующих химических реактивов: 8%-ный рствор NaCl; 6н раствор HCl и 8%-ный раствор NaCl. Модификацию проводили при соотношении масс сорбента и раствора mадс/mраст= 1:40 (5 грамм сухого образца на 200 мл раствора). После декантирования сорбенты просушивались в термостате до постоянной массы.
Исследованы следующие образцы модифицированных сорбентов:
1. глауконит (Тамбов): обработка 8%-ным раствором NaCl;
2. глауконит (Саратов): обработка 8%-ным раствором NaCl;
3. глауконит (Челябинск): обработка 8%-ным раствором NaCl;
4. глауконит (Тамбов): обработка растворами 6н HCl и 8%-ным NaCl;
5. глауконит (Саратов): обработка растворами 6н HCl и 8%-ным NaCl;
6. глауконит (Челябинск): обработка растворами 6н HCl и 8%-ным
NaCl.
Результаты проведенных экспериментов представлены в виде кинетических кривых сорбции на рис. 1.
Механизм обезжелезивания у сорбента «Birm» является каталитическим (наличие соединений марганца в составе) и основан на окислении ионов Fe2+ до Fe3+ в присутствии растворенного в воде кислорода с образованием нерастворимого осадка. Оптимальный диапазон концентраций ионов Fe2+ в воде для сорбента «Birm» составляет 10–15 мг/л [3], что является общим недостатком подобных систем. Поэтому при выбранной для эксперимента концентрации ионов Fe2+, равной 20 мг/л, практически все модифицированные образцы глауконитов, в которых сорбционные и ионообменные процессы преобладают над каталитическими, показали более высокую эффективность очистки, чем сорбент «Birm».
Сравнение модифицированных образцов глауконитов между собой позволяет заключить, что модифицирование глауконитов растворами 6н HCl и 8%-ным NaCl способствует увеличению поглотительных свойств в несколько раз по сравнению с глауконитами, модифицированными только 8%-ным раствором NaCl (рис. 1). При обработке глауконитов указанными растворами, сорбция ионов железа составляют 0,40–0,63 мг/г. Вероятно, такое большое поглощение связано, во-первых, с кислотной активацией сорбента, что ведет к усложнению его поверхности и образованию большего количества пор, а также сопровождается образованием ненасыщенных валентных связей за счет удаления большей части гидроксил-ионов из кристаллической решетки глауконита; а во-вторых, с обогащением сорбента щелочными катионами Na+, которые могут принимать участие в ионном обмене.
Таким образом, показана принципиальная возможность использования химически модифицированных гранулированных глауконитов для адсорбционного и ионообменного обезжелезивания воды.
Список использованных источников
1. Гамма комплексных гранулированных наноструктурированных сорбентов для очистки питьевой воды и промстоков/ Е.В. Скиданов, В.Г. Сержантов, А.В. Голец//V Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций. – Саратов: СГТУ, 2010.- Часть 1.- С. 11-12.
2. Вода питьевая. Методы анализа. М.: Издательство стандартов. 1984. - 239 с.
3. http://www.water.ru/bz/likbez/fe_removing_from_water.shtml#katokisl
410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 8
Тел.: (8452)-51-64-13 ,E-mail:kazarinovia@mail.ru
2OОО НПП «ЛИССКОН»
410004, г. Саратов, ул. Чернышевского, 50
Тел.: (8452)-29-40-35, E-mail: mail@lisskon.ru
3ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»
410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Тел.: (8452)-99-85-30, E-mail: ecology@sstu.ru
Качество воды имеет большое значение для функционирования природной среды и, в частности, для здоровья человека, поэтому большое внимание исследователей уделяется повышению эффективности методов очистки воды. Методов очистки воды существует много, однако самыми распространенными и эффективными являются сорбционные. Достоинством этих методов является также возможность очистки сточных вод, содержащих большое количество примесей, их последующая рекуперация. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95% и зависит от химической природы адсорбента, его структуры и величины адсорбционной поверхности. Большое значение в последние годы для очистки воды придается природным сорбентам, или сорбентам, полученным на осноме природных материалов.
Целью исследования явилось изучение сорбционно-кинетических свойств модифицированных гранулированных глауконитов различных месторождений по отношению к ионам Fe2+. Выбор иона обусловлен тем, что проблема обезжелезивания производственных и бытовых вод в настоящее время имеет большую практическую значимость.
Исследование проводилось методом измерения кинетических кривых в стационарных условиях на модельном растворе с концентрацией Fe2+, равной 20 мг/л. В качестве сорбента использовались предварительно модифицированные образцы гранулированных глауконитов из месторождений саратовской, челябинской и тамбовской областей, полученные в ООО НПП «ЛИССКОН» по новой уникальной технологии. [1]. Их эффективность обезжелезивания воды сравнивалась с коммерческим сорбентом «Birm». Химическая модификация глауконитов проводилась следующим образом:
гранулированные образцы природных глауконитов различных месторождений помещали на сутки в растворы следующих химических реактивов: 8%-ный рствор NaCl; 6н раствор HCl и 8%-ный раствор NaCl. Модификацию проводили при соотношении масс сорбента и раствора mадс/mраст= 1:40 (5 грамм сухого образца на 200 мл раствора). После декантирования сорбенты просушивались в термостате до постоянной массы.
Исследованы следующие образцы модифицированных сорбентов:
1. глауконит (Тамбов): обработка 8%-ным раствором NaCl;
2. глауконит (Саратов): обработка 8%-ным раствором NaCl;
3. глауконит (Челябинск): обработка 8%-ным раствором NaCl;
4. глауконит (Тамбов): обработка растворами 6н HCl и 8%-ным NaCl;
5. глауконит (Саратов): обработка растворами 6н HCl и 8%-ным NaCl;
6. глауконит (Челябинск): обработка растворами 6н HCl и 8%-ным
NaCl.
Результаты проведенных экспериментов представлены в виде кинетических кривых сорбции на рис. 1.
Механизм обезжелезивания у сорбента «Birm» является каталитическим (наличие соединений марганца в составе) и основан на окислении ионов Fe2+ до Fe3+ в присутствии растворенного в воде кислорода с образованием нерастворимого осадка. Оптимальный диапазон концентраций ионов Fe2+ в воде для сорбента «Birm» составляет 10–15 мг/л [3], что является общим недостатком подобных систем. Поэтому при выбранной для эксперимента концентрации ионов Fe2+, равной 20 мг/л, практически все модифицированные образцы глауконитов, в которых сорбционные и ионообменные процессы преобладают над каталитическими, показали более высокую эффективность очистки, чем сорбент «Birm».
Сравнение модифицированных образцов глауконитов между собой позволяет заключить, что модифицирование глауконитов растворами 6н HCl и 8%-ным NaCl способствует увеличению поглотительных свойств в несколько раз по сравнению с глауконитами, модифицированными только 8%-ным раствором NaCl (рис. 1). При обработке глауконитов указанными растворами, сорбция ионов железа составляют 0,40–0,63 мг/г. Вероятно, такое большое поглощение связано, во-первых, с кислотной активацией сорбента, что ведет к усложнению его поверхности и образованию большего количества пор, а также сопровождается образованием ненасыщенных валентных связей за счет удаления большей части гидроксил-ионов из кристаллической решетки глауконита; а во-вторых, с обогащением сорбента щелочными катионами Na+, которые могут принимать участие в ионном обмене.
Таким образом, показана принципиальная возможность использования химически модифицированных гранулированных глауконитов для адсорбционного и ионообменного обезжелезивания воды.
Список использованных источников
1. Гамма комплексных гранулированных наноструктурированных сорбентов для очистки питьевой воды и промстоков/ Е.В. Скиданов, В.Г. Сержантов, А.В. Голец//V Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций. – Саратов: СГТУ, 2010.- Часть 1.- С. 11-12.
2. Вода питьевая. Методы анализа. М.: Издательство стандартов. 1984. - 239 с.
3. http://www.water.ru/bz/likbez/fe_removing_from_water.shtml#katokisl
(8452) 67-45-94