АДСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ НЕИОНОГЕННЫХ ПАВ НА УГЛЕРОДНО-МИНЕРАЛЬНЫХ АДСОРБЕНТАХ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 661.183.4:544.723.212

Варнавская А.Д., Фидченко М.М., Алехина М.Б

АДСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ НЕИОНОГЕННЫХ ПАВ НА УГЛЕРОДНО -МИНЕРАЛЬНЫХ АДСОРБЕНТАХ

Варнавская Алика Дмитриевна, студент магистратуры 1 курса кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов. e-mail: alika. varnavskaya@mail. ru

Фидченко Михаил Михайлович, аспирант 3 года обучения кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов. e-mail: fidchenkomm@mail. ru

Алехина Марина Борисовна, профессор кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов,

e-mail: mbalekhina@yandex.ru

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва,

Изучена адсорбция неионогенного поверхностно-активного вещества Неонол АФ 9-10 при 20°С на углеродно-минеральных материалах, полученных из природного алюмосиликата и шинной крошки, модифицирующей его поверхность углеродом для адсорбционных процессов очистки воды от органических примесей.

Ключевые слова: углеродно-минеральные адсорбенты, нанокомпозиты на основе алюмосиликатов, адсорбция НПАВ.

ADSORPTION TREATMENT OF WATER FROM NONIONIC SURFACTANTS ON CARBON-MINERAL ADSORBENTS

Varnavskaya A.D., Fidchenko M.M., Alekhina M.B.

D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

The adsorption of the nonionic surfactant Neonol AF 9-10 at 20 ° C on carbon-mineral materials obtained from natural aluminosilicate and tire crumbs, modifying its surface with carbon for adsorption processes of water purification from organic impurities, has been studied.

Keywords: carbon-mineral adsorbents, nanocomposites based on aluminosilicates, adsorption of nonionic surfactants

Неионогенные поверхностно-активные

вещества являются трудноудаляемыми

компонентами смеси при очистке сточных вод. Так как данный класс ПАВ не диссоциирует в воде на ионы, необходимо прибегать к методам очистки, которые позволяют удалить молекулу поверхностно-активного вещества из раствора. Одним из таких методов является адсорбционная очистка сточных вод [1].

Для эффективной адсорбционной очистки от загрязнений органической природы используют углеродные материалы, такие как активированные угли, спектр которых на рынке адсорбентов очень широк. Активированные угли на сегодняшний день получают даже из отработанных материалов. Однако, наравне с углями можно использовать и композитные материалы, в состав которых входит углерод. В качестве пористой матрицы для таких адсорбентов могут являться природные глины. Преимуществами глин, по сравнению с другими адсорбентами, являются их доступность, дешевизна, наличие достаточных сырьевых ресурсов. В качестве источника углерода можно использовать дешевые материалы и отходы, такие как шинная крошка [2].

В работе исходными материалами для синтеза углеродно-минеральных адсорбентов (УМА) являлись монтмориллонитовая глина Борщевского месторождения (Калужская область) и шинная крошка, полученная путем механического измельчения отработанной автомобильной резины. Смесь глины и шинной крошки гранулировали в соотношении 75:25, полученные гранулы подвергали пиролизу в бескислородной среде при 350-800оС с шагом в 50°С.

Для изучения адсорбционных свойств углеродно-минеральных адсорбентов были получены изотермы адсорбции неионогенного ПАВ Неонол АФ 9-10 при 20°С на синтезированных образцах. Перед измерением образцы были дегидратированы при 105^ до постоянной массы. Остаточное содержание НПАВ после адсорбции определяли спектрофотометрическим методом по заранее построенной калибровочной зависимости оптической плотности раствора от концентрации НПАВ [3].

Изотермы избыточной адсорбции

неионогенного ПАВ Неонол АФ 9-10 при 20°С на образцах углеродно-минерального адсорбента приведены на рис. 1.

Г, мг/г

Г, мг/г

мг/л

Рис. 1. Изотермы избыточной адсорбции неионогенного ПАВ Неонол АФ 9-10 при 20 оС на образцах углеродно-минерального материала, пиролизованных при различных значениях температуры.

Полученные результаты показали, что с ростом температуры пиролиза величина адсорбции НПАВ на образцах адсорбентов увеличивается. Как следует из рисунка, изотермы адсорбции имеют две области: мономолекулярная сорбция и после завершения формирования плотноупакованного монослоя молекул ПАВ наблюдается дальнейшее увеличение адсорбции по механизму полимолекулярной адсорбции. Полученные адсорбенты имеют существенно большую сорбционную емкость по Неонолу АФ 9-10, чем исходный монтмориллонит, на котором величина адсорбции составила не более 3 мг/г.

На рис. 2 представлена изотерма избыточной адсорбции неонола АФ 9-10 из водных растворов при 200С на образце УМА, пиролизованном при 650оС. Это - один из самых гидрофобных образцов, среди полученных и исследованных нами. Содержание углерода в образце УМА-650 составило 43,8 мас. %). Здесь же для сравнения приведена изотерма адсорбции неонола АФ 9-10 при 20 0С на активном угле Б-300 [3].

мг/л

Рис. 2. Изотермы избыточной адсорбции Неонола АФ 9-10 из водных растворов при 200С на углеродно-минеральном адсорбенте, полученном при температуре пиролиза 650 0С и активированном угле Е-300 [3].

Как видно из рисунка, образец УМА-650 несколько уступает по емкости активированному углю Б-300, однако он вполне может быть использован для адсорбционной очистки сточных вод от Неонола АФ 9-10 и других ПАВ.

Список литературы

1. Холмберг К., Йёнссон Б., Кронберг Б., Линдман Б. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах. Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. 528 с.

2. Передерий М.А., Цодиков М.В., Маликов И.Н., Кураков Ю.И. Углеродные сорбенты из отходов утилизации шин // Химия твердого топлива. 2011. №

2. С. 37-44.

3. Учанов П.В. и др. Изучение равновесной адсорбции и кинетики поглощения активированными углями неонола АФ 9-10 из водных растворов // Химическая промышленность сегодня. 2014. № 9. С. 50-56.