CC BY
36
нлты
УКРЛИНИ
wi/ган
Науковий BicHMK НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU http://nv.nltu.edu.ua
https://doi.org/10.15421/40270513
Article received 22.06.2017 р. Article accepted 29.06.2017 р.
УДК 628.356
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
1 ЁЕЗ Correspondence author I. B. Zasidko zasidkoiryna@gmail.com
I. Б. Заадко1, М. С. Полутренко2, О. М. Мандрик2
1Державне агентство водних ресурав Украши, м. Кшв, Украша 21вано-Франювський нацюнальний техтчнийутверситет нафти i газу, м. 1вано-Франювськ, Украша
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЦЕОЛ1ТУ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ ПРИРОДНИХ I СТ1ЧНИХ ВОД
КОМУНАЛЬНИХ ПЩПРИеМСТВ
Вщомо, що забруднення природних i стачних вод важкими металами становить загрозу для питного та рибогосподарсь-кого водопостачання i актуальною е проблема 1х очищення. Ввдомо багато методiв очищення природних i стiчних вод, проте високий рiвень забруднення поверхневих вод вимагае вдосконалення наявних технологiй водоочищення та пошуку нових. Перспективним е адсорбцiйний метод. Серед широкого спектра сорбенпв для очищення природних i стiчних вод ввд йонiв. важких металш, завдяки високiй адсорбцiйнiй здатноста, дедалi ширшого використання набувають природнi сорбенти. Дослужено адсорбцiйну здатнiсть цеолiту Сокирницького родовища залежно вiд його фракцшного складу за 48 год. Встановлено, що адсорбцiйна здатнiсть цеолггу збiльшуеться зi зменшенням гранул сорбенту. З'ясовано, що в областi малих концен-трацiй (0,05-0,1 мг/дм3) цеолгт повнiстю адсорбуе йони купруму та мангану незалежно вiд розмiру зерен сорбенту. Зi збшь-шенням концентрацп йонiв у розчинi, ефективнiсть сорбцп знижуеться. Встановлено, що дослiджуваний цеолгт проявляе вищу селективнiсть з адсорбцп до йонiв купруму. Вибрано оптимальш параметри сорбцп йонiв Си2+ та Мп2+ на основi результата дослiдження динамiки адсорбцп в чаи з розчинами купруму та мангану концентрацп 0,05 мг/дм3, 0,1 мг/дм3 та 1 мг/дм3, з використанням фракцп адсорбенту 0,125-0,5 мм. Дослвджено вплив рН розчину на ефектившсть адсорбцп йонiв купруму та мангану природним цеолiтом. Встановлено, що за статичних умов природний цеолiт найефектившше адсорбуе йони важких металiв у кислому середовищг
Ключовi слова: важк метали; адсорбщя; сорбент; адсорбцiйна здаттсть.
Вступ. Забруднення важкими металами природних вод та значний 1х вмют в осадах стiчних вод зумовлеш неефективною роботою очисних споруд комунальних пiдприемств. Скид пiдприемствами-водокористувачами недостатньо очищених зворотних (стiчних) вод призво-дить до накопичення токсикантiв у пдробюнтах, пдро-фiтах i донних ввдкладах, внаслiдок чого виникае реальна загроза для питного та рибогосподарського водопос-тачання. Серед забруднювачiв води особливо небезпеч-ними речовинами е важк1 метали, що мають здатнiсть до розкладання, затримуючи самоочищення води. Заб-руднюють воду важкими металами пiдприемства кольо-рово! та металургшно! промисловостi, виробництва електронно! промисловостi, гальванiчнi виробництва, легка промисловють та iн. До особливо небезпечних важких металiв належать сполуки купруму i мангану. Очистивши зворотш води вiд важких металiв, отри-маемо i чистi рiчки, i осади стiчних вод, як1 зможуть ви-користовуватися у сiльському господарствг В Украíнi, ввдповвдно до нормативних докуменпв, гранично допустима концентращя (ГДК) купруму у природнiй водi становить 1 мг/дм3, мангану - 0,1 мг/дм3. У водоймах рибогосподарського призначення ГДК для купруму та
мангану е значно нижчим i становить для купруму 0,001 мг/дм3, для мангану - 0,01 мг/дм3 (SanPiN, 1988; OBRV, 1990). В окремих рiчках Прикарпаття, зокрема Бистрицi, Ворош, що протiкають у промислових зонах, спостерйаеться значний, хоча i в межах ГДК, вмют купруму, а у шдземнш водi - значний вмют мангану. Так, у 2015 р. в рiчку Бистриця тдприемствами скинуто 171 кг купруму, в рiчку Ворона - 72 кг купруму. Щд час проведения дослвджень води зi свердловин, що ви-користовують як джерело питного водопостачання, за-фжсовано концентрацiю мангану, що перевищуе ГДК у 10 разiв (за даними 1вано-Франк1вського обласного уп-равлiння водних ресурсiв). Високий рiвень забруднення поверхневих вод вимагае вдосконалення наявних тех-нологiй водоочищення та пошуку нових ефективних методiв 1х очищення.
Аналiз останнiх досл1джень та публшацш. Серед широкого спектра наявних методiв очищення природних та спчних вод особливо ефективним та перспективним е адсорбцшний метод Це зумовлено тим, що за по-рiвняно невеликих затрат вдаеться досягати високого ступеня очищення. Завдяки високш адсорбцiйнiй здат-ностi серед вщомих сорбентiв дедалi ширшого викорис-
1нформацт про aBTopiB:
Засiдко 1рина Богданiвна, завщувач сектору. Email: zasldkolryna@gmall.com
Полутренко Мирослава Сгепашвна, д-р техн. наук, професор, завыдувач кафедри xiMii. Email: polutrenkoms@gmail.com Мандрик Олег Миколайович, д-р техн. наук, професор, проректор з науково-педагопчно!' роботи. Email: o.mandryk@nung.edu.ua
Цитування за ДСТУ: Заадко I. Б., Полутренко М. С., Мандрик О. М. Дослщження цеолп^у для очищення природних i спчних вод
комунальних тдприемств. Науковий вiсник НЛТУ Украши. 2017. Вип. 27(5). С. 63-66. Citation APA: Zasidko, I. B., Polutrenko, M. S., & Mandryk, O. M. (2017). Use of zeolite for cleaning of natural water and effluents of communal enterprises. Scientific Bulletin of UNFU, 27(5), 63-66. https://doi.org/10.15421/40270513
тання набувають природнi сорбенти для очищення при-родних та стiчних вод вщ йонiв важких металiв (Tcit-cishvili et al., 1985). Серед велико! шлькоси природних сорбентiв значну увагу звертають на природнi цеолии, зумовлену особливостями свое! кристалiчноi структури та високими адсорбцiйними та iонообмiнними власти-востями (Kuliyeva et al., 2009; Breck, 1974; Mumpton, 1988).
Незважаючи на широке використання природних цеолтв для поглинання важких металiв промислових стiчних вод (Tcitcishvili et al., 1985; Scott, Kathleen, & Prabir, 2003; Streltcov, 1984; Yarema et al., 2010; Vasylinych, 2012), у лиературних джерелах практично вiдсутнi дат зi сорбцп йонiв важких металiв природ-ним цеолiтом у спчних водах комунальних пiд-приемств.
З огляду на це, метою роботи е дослвдження впли-ву розмiру зерен сорбенту, рН розчину, концентрацп йошв купруму та мангану на адсорбцшну здатнiсть природного цеолiту Сокирницького родовища, основною складовою частиною якого е клиноптилоли, у ста-тичних умовах.
Методика проведення експерименту. Для досль джень використовували цеолiт природно! фракцп з роз-мiрами зерен 0,125-1 мм. Хiмiчний склад цеолiту (мас. ч.): SiO2 _ 70.21; Al2O3 - 12.27; Fe2O3 - 1.2; FeO - 0.55; TiO2 - 0.14; MnO - 0.073; K2O - 3.05; Na2O - 1.77; CaO + MgO - 10.604. Фракцшний склад природного цеолиу, що використовували в експериментальних дослвджен-нях, визначали роздiленням на ситах з отворами дiамет-ром 1; 0,5; 0,125 мм. Отримано 4 фракцп: 1 фракщя -дiаметр зерен менше 0,125 мм i ii частка у загальнш ма-сi цеолиу становить 36,2 %, 2 фракщя - дiаметр зерен вiд 0,125 до 0,5 мм, вона становить 57, 2 %, i ця фракщя е основою цеолиу, 3 фракщя - дiаметр зерен вщ 0,5 до 1 мм i li частина - 4,5 % i четверта фракцiя дiаметр зерен бшьше 1 мм - 2,1 %. Ддаграму розподiлу цеолиу за фракщями представлено на рис. 1.
- P Мфр/М - вщношення м фракцп до маси цеолгг} d — д1аметр зерен цеолиу" аси Г
I 1 , r-1
d<0,125 сЫ),125-0,5rf=0,5-l d> 1 d,MM
Рис. 1. Дiаграма розподшу цеолiту за фракщями
Визначення адсорбцiйноi здатностi цеолiту проводили на приготовлених iз стандартних зразшв розчинах нiтрату купруму та нпрату мангану концентрацп 0,05; 0,1; 1; 5 та 10 мг/дм3 осшльки так значення концентра-цш е гранично допустимими, найбiльш характерними для природних та спчних вод репону та максимальни-ми iз зафiксованих, вiдповiдно до бази даних обласного управлiння охорони навколишнього природного сере-довища м. 1вано-Франк1вська. На цих розчинах здшсне-но дослвдження ефективностi адсорбцп йонiв купруму та мангану зернами цеолиу рiзного дiаметра. 64
Дослвдження адсорбцiйноi здатностi цеолиу проводили так: у кошчш колби помщали по 1 г адсорбенту i 250 см3 розчину з йонами Си2+ та Mn2+. Отриманi розчи-ни перемiшували i залишали у станi спокою, повторю-ючи так операцп через кожних 12 год. Через 48 год вщ початку дослвду розчини фшьтрували через беззольний фiльтр "синя с^чка" та виконували вимiрювання фото-метричним методом на приладi КФК-3-01 (табл. 1, 2), визначали рН вихщного розчину i фiльтратiв з допомо-гою рН-метра iономiра Експерт-001 (табл. 4).
Стутнь сорбцп (поглинання) (S, %) йошв визначено за формулою
S = C0 - C / C0 х 100%, де: С0 - вихщна концентрацiя визначуваного йона в розчищ мг/дм3; Ci - залишкова концентрацiя визначуваного йона в розчищ мг/дм3'
Результати експериментальних дослщжень та об-говорення. Визначення ступеня сорбцп йонiв купруму та мангану проводили з використанням 1 та 2 г адсорбенту. Встановлено, що використання 2 г адсорбенту та фракцп цеолиу з дiаметром зерен менше 0,125 мм не-доцiльно, осшльки в дослвджуваних розчинах утво-рюеться незначна муть, яка заважае визначенню залиш-ково! концентрацп йонiв купруму та мангану, i тому всi дослвди проводили з використанням 1 г адсорбенту. У табл. 1 та 2 наведено результати дослвджень з визначення сорбцшно! здатносп цеолиу вщ його фракцшного складу за 48 год.
Табл. 1. Адсорбц1я цеолиом йон1в купруму залежно в1д д1аметра зерен цеол1ту
Концентращя iонiв Cu2+ у розчинi, мг/дм3 Залишкова концентращя йошв Cu2+ в розчинi, мг/дм3
СП вихдаа фракцiя, 0,125-1 мм дiаметр зерен цеолпу 0,125-0,5 мм дiаметр зерен цеолпу 0,51 мм дiаметр зерен бшьше 1 мм
1 0,05 0 0 0 0
2 0,1 0 0 0 0
3 1 0,093 0,025 0,22 0,36
4 5 2,69 2,54 2,73 2,91
5 10 7,37 7,24 7,42 7,59
На основi експериментальних дослвджень з використанням рiзних фракцiй цеолiту встановлено, що сор-бцiйна здатнiсть цеолiту збiльшуеться зi зменшенням гранул сорбенту. Так, зерна цеолиу розмiром вiд 0,125 до 0,5 мм найефектившше адсорбують йони купруму та мангану, i для подальших дослiджень використовували саме цю фракцiю цеолiту.
Табл. 2. Адсорбщя цеол1том йон1в мангану залежно в1д д1аметра зерен цеол1ту за 48 год
Концентращя юшв Mn2+ у ви-хдаому роз-чиш, мг/дм3 Залишкова концентращя йошв Mn2+ в розчиш, мг/дм3
/з % вихдаа фракцiя, 0,1251,0 мм дiаметр зерен цеолпу 0,1250,5 мм дiаметр зерен цеолпу 0,5-1,0 мм дiаметр зерен бшьше 1,0 мм
1 0,05 0 0 0 0
2 0,1 0 0 0 0
3 1,0 0,56 0,41 0,71 0,79
4 5,0 3,70 3,58 3,79 3,88
5 10,0 8,54 8,38 8,63 8,75
З'ясовано, що в обласп малих концентрацiй (0,05-0,1 мг/дм3) за 48 год (табл. 1 i 2) цеоли повнiстю адсорбуе йони купруму та мангану незалежно вщ роз-мiру зерен сорбенту. 3i збiльшенням концентрацп' йонiв у розчищ ефектившсть сорбцп знижуеться. Так, кон-
центращя йошв купруму 1,0 мг/дм через 48 год змен-шилася на 97,5 %, концентращя 5,0 мг/дм3 - на 50,8 %, а концентращя 10,0 мг/дм3 - на 27,6 %. Щодо йонiв ман-гану, сорбцiя е значно нижчою, зокрема: концентрацiя йонiв мангану 1,0 мг/дм3 за 48 год зменшилася на 59 %, концентращя 5,0 мг/дм3 - на 28,4 %, а концентращя 10,0 мг/дм3 - на 16,2 %. Порiвняльний аналiз даних, на-ведених у табл. 1 i 2, показуе, що дослгджуваний цеолiт проявляе вищу селектившсть з адсорбцiï до йонiв купруму. Шдтверджуеться правило про те, що поглинання йонiв важких металiв зростае з ростом атомноï маси та зменшенням радiуса йона. Осшльки атомна маса йонiв купруму дорiвнюе 63,546 А. О.м., радiус йона - 72 пм, атомна маса йошв мангану - 54,93855 А. О.м., радiус йона 80 пм, тобто в йошв купруму бшьша атомна маса i менший радiус i тому вони легше адсорбуються цеоль том (Nekrasov, 1973).
Для встановлення оптимальних параметрiв сорбцiï йошв Cu та Mn2+ дослгдили динамшу адсорбцiï в часi з розчинами купруму та мангану концентрацп 0,05; 0,1 та 1 мг/дм3, додаючи в розчин 1 г адсорбенту з дiаметром зерен 0,125-0,5 мм. Експериментально встановлено, що в обласп малих концентрацш (0,05-0,1 мг/дм3) цеолгт повнiстю адсорбуе йони Cu2+ та Mn2+ за одну годину. Зменшення часу адсорбцiï неможливе, оск1льки розчин з цеолГтом пiсля перемiшування освилюеться за одну годину i тшьки тодi його можна використовувати для визначення залишково1' концентрацiï йонiв купруму та мангану.
Дещо iнша картина спостерйаеться при сорбцiï йонiв Cu2+ та Mn2+ з розчину концентрацiею визначува-ного йону 1,0 мг/дм3 (табл. 3).
Табл. 3. Динамжа адсорбцИ цеолiтом йонiв купруму та мангану з розчину концентрацп 1 мг/дм'
№ досль ду Час адсорбцп ~ ■ ^ 2+ ионгв Cu , Mn2+, год Залишкова концентращя йошв, мг/дм3
Cu2+ Mn2+
1 1 0,310 0,990
2 2 0,290 0,990
3 4 0,275 0,980
4 6 0,260 0,802
5 24 0,200 0,650
6 48 0,025 0,410
Аналiзуючи залежностi ступеня сорбцiï йошв вщ часу (рис. 2 i 3), можна стверджувати, що у випадку йонiв купруму сорбщя найактивнiше проходить в першу годину, коли цеолггом адсорбуеться 69,0 % йошв Cu2+. Далi швидшсть сорбцiï знижуеться. Практично повно1' сорбцп йошв Си2+ (97,5 %) досягаеться за 48 год.
Рис. 3. Залежтсть ступеня сорбцц йошв мангану вщ часу
Визначення впливу рН на здатшсть цеолiту погли-нати йони купруму та мангану проводили на розчинах з концентращею цих йошв 1 мг/дм3. Для цього замiряли рН вихщного розчину, що мютить 1 г цеолгту i 250 см3 розчину з юнами Cu2+ та Mn2+, рН розчину шсля фiльтрацiï через 48 год контакту з цеолггом та залишко-ву концентрацiю йошв Cu2+ та Mn2 Так1 дослiдження проводили за рН 3,05; 6,9 та 10,4 для йошв купруму та за рН 3,0; 6,8 та 10,1 для йошв мангану, використову-ючи 1N розчин NaOH для отримання лужного середо-вища. Результати дослщжень наведено в табл. 4.
Табл. 4. Вплив рН середовища на адсорбщю цеолiтом йонiв купруму та мангану з розчишв концентрацп' 1,0 мг/дм3
№ дос- Иони рН Залишкова концентра-
лгду важких металгв розчингв щя йошв, мг/дм3
1 Cu2+ 3,05 0,025
2 Cu2+ 6,9 1,0
3 Cu2+ 10,4 1,0
4 Mn2+ 3,0 0,41
5 Mn2+ 6,8 1,0
6 Mn2+ 10,1 1,0
Рис. 2. Залежтсть ступеня сорбци йотв купруму вiд часу
У випадку сорбцп цеолиом йошв Мп2+ спостерйала-ся дещо шша картина.
Аналiз отриманих даних на рис. 3 показав, що ад-сорбщя йонiв мангану вiдбуваeться важче. У першi три години адсорбуеться всього 1-2,0 % Мп2+, через три го-дини стушнь сорбци становить близько 20 % (19,8), а через 48 год йони Мп2+ адсорбуються всього на 59,0 %.
АналГз даних з табл. 4 показуе, що за статичних умов природний цеолгт найефектившше адсорбуе йони важких металГв за низьких значень pH. У цьому разГ ак-вайони Ме2+ можуть ефективно обмшюватись з рухли-вими катюнами цеолгту. 3i збшьшенням рН частка йон-них пдроксокомплекав збшьшуеться, йони металГв у формГ Ме(ОН)(п-1)+ мають значно бшьший радГус пдра-тованого Гона i, як наслгдок, недостатньо ефективно проникають у пори цеолгту. Це призводить до сповшь-нення внутрГшньодифузшно1' стадп процесу адсорбцп. У нейтральному та лужному середовищГ, з появою пд-роксильних форм, адсорбщя Cu та Mn2+ вгдсутня. Висновки:
1. Встановлено можливГсть використання цеолГту Сокир-ницького родовища для очищення природних i стГчних вод комунальних шдприемств вщ йошв купруму та мангану.
2. З'ясовано, що в обласп малих концентрацш (0,05-0,1 мг/дм3) за 48 год цеолгт повшстю адсорбуе йони купруму та мангану незалежно вщ розмГру зерен сорбенту. 3i збшьшенням концентрацп йошв у розчиш, ефектившсть сорбцп знижуеться.
3. Експериментально встановлено, що ефектившсть сорбцп цеолГтом йошв купруму е значно вищою порГвняно з йонами мангану.
4. Дослщжено вплив рН розчину на ефектившсть адсорбцп йошв купруму та мангану цеолГтом Сокирницько-го родовища.
Перелш використаних джерел
Breck, D. W. (1974). Zeolite molecular sieves : structure, chemistry,
and use. John Wiley & Sons, 4, 23-29. Kuliyeva, T. Z., Lebedeva, N. N., Orbuh, V. I., Sultanov, C. A. (2009). Natural zeolite - klinoptilolite identification. Fizika, 34 p.
Mumpton, F.A. (1988). Development of uses for natural zeolites: a critical commtntary. In D. Kallo, H. S. Sherry (Eds.). Occurrence, properties and utilization of natural zeolites, (pp. 333-366). Budapest.
Nekrasov, B. V. (1973). Osnovy obshhei khimii (Vol. 2). Moskva: Khimiia, 340 p. [in Russian].
OBRV. (1990). Uzahalnenyi perelik hranychnodopustymykh kontsentratsii (HDK) i oriientovno bezpechnykh rivniv vplyvu shkidlyvykh rechovyn dlia vody rybohospodarskykh vodoim. Moskva, 280 p. [in Ukrainian].
SanPiN. (1988). Sanitarni Pravyla i normy okhorony poverkhnevykh vod vidzabrudnennia, SanPiN 4630-88. Moscow. [in Ukrainian].
Scott, M. A., Kathleen, A. K., & Prabir, K. D. (2003). Handbook of zeolite science and technology. CRC Press, 340 p.
Streltcov, O. A. (1984). Ispolzovanie klinoptilolita dlia uluchsheniia svoistv mineralnykh udobrenii. Tbilisi: Metcniereba, 134 p. [in Russian].
Tcitcishvili, G. V., Andronikashvili, T. G., Kirov, G. N., & Filizo-va, L. D. (1985). Prirodnye tceolity. Moskva, 360 p. [in Russian].
Vasylinych, T. M. (2012). Doslidzhennia efektyvnosti ochyshchennia stichnykh vod vid ioniv khromu (III) na pryrodnykh sorbentakh. VisnykKhNU, 4, 35-39. [in Ukrainian].
Yarema, O. R., Malovanyi, M. S., Sakalova, H. V., Vasylinych, T. M. (2010). Ochyshchennia stokiv vyrobnytstva shkiry vid ioniv khromu adsorbtsiieiu na pryrodnykh tseolitakh. Kyiv: KNUTD, 164 p. [in Ukrainian].
И. Б. Засидко1, М. С. Полутренко2, О. М. Мандрык2
1 Государственное агентство водных ресурсов Украины, г. Киев, Украина 2Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, г. Ивано-Франковск, Украина
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕОЛИТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
КОММУНАЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Загрязнение природных и сточных вод тяжелыми металлами составляет угрозу питьевому и рыбохозяйственному водо-потреблению, и проблема их очищения актуальна. Известно много методов очистки природных и сточных вод, но высокий уровень их загрязнения требует усовершенствования существующих технологий водоочистки и поиска новых. Перспективно использование адсорбционного метода. Среди большого количества сорбентов для очистки природных и сточных вод от ионов тяжелых металлов все больше используют природные сорбенты, которым свойственна высокая адсорбционная способность. Исследована адсорбционная способность природного цеолита Сокирницкого месторождения в зависимости от фракционного состава за 48 часов. Экспериментально установлено, что адсорбционная способность цеолита увеличивается с уменьшением гранул сорбента. Установлено, что в области малых концентраций (0,05-0,1 мг/дм3) за 48 часов цеолит полностью адсорбирует ионы меди и марганца независимо от размера зерен сорбента. С увеличением концентрации ионов в растворе, эффективность сорбции снижается. Установлено, что эффективность сорбции цеолитом ионов меди значительно выше по сравнению с ионами марганца. Проведено исследование динамики адсорбции во времени с растворами меди и марганца концентраций 0,05 мг/дм3, 0,1 мг/дм3 и 1 мг/дм3. При этом использовали фракцию адсорбента 0,125-0,5 мм. На основании результатов выбраны оптимальные параметры сорбции ионов Cu и Mn2+. В статических условиях исследовано влияние рН раствора на эффективность адсорбции ионов меди и марганца природным цеолитом. Установлено, что наиболее эффективно цеолит адсорбирует ионы тяжелых металлов в кислой среде.
Ключевые слова: тяжелые металлы; адсорбция; сорбент; адсорбционная способность.
I. B. Zasidko1, M. S. Polutrenko2, O. M. Mandryk2
1 State Agency of Water Resources of Ukraine, Kyiv, Ukraine 2 Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, Ukraine
USE OF ZEOLITE FOR CLEANING OF NATURAL WATER AND EFFLUENTS
OF COMMUNAL ENTERPRISES
Pollution of natural water and effluents by heavy metals has become dangerous for drinking water supply and fish industry, and the problem of cleaning of thereof is urgent. As a result of cleaning return waters from heavy metals, we shall receive clean rivers and waste water mud that will be possible to use in agriculture. There are many cleaning methods for natural water and effluents, however, the high degree of surface waters pollution demands improvement of existing technologies of water cleaning and search of new ones. Adsorption is a perspective method. Among the wide range of sorbents for natural water and effluents cleaning from ions of heavy metals, natural sorbents become more and more commonly used due to their high adsorption capacity, in particular, natural zeolite. Adsorption capacity of zeolite is caused by the peculiarities of crystal structure and ion exchange properties. In our research, we have used zeolite of Sokyrnytske field of natural fraction with grain size of 0,125-1 mm. As in some rivers of prycarpattia were detected the ions of cuprum and mangan and they belong to especially dangerous heavy metals, we investigated the possibility of their adsorption. Determination of adsorption capacity of zeolite was carried out on the prepared standard samples of copper nitrate and mangan nitrate solutions with concentration of 0,05 mg/dm3, 0,1 mg/dm3, 1 mg/dm3, 5 mg/dm3 and 10 mg/dm3 as such concentration values are maximum allowed and the most common for natural water and effluents of the region and maximum of recorded, according to the database of regional Department of Environmental Safety of Ivano-Frankivsk. In our work, we have investigated the adsorption capacity of zeolite depending on its fractional composition during the period of 48 hours. It has been established that adsorption capacity of zeolite increased as sorbent granules decreased. We have elucidated that in the areas of low concentrations (0,05-0,1 mg/dm3) zeolite completely adsorbs cuprum and mangan ions irrespectively of sorbent granules dimensions. In case of increase of ion concentration in solution, the adsorption efficiency decreases. It has been established that zeolite studied demonstrates higher adsorption selectivity towards cuprum ions. We have selected the optimal parameters of Cu2+ and Mn2+ ions adsorption based on adsorption time dynamics of cuprum and mangan solutions with concentration of 0,05 mg/dm3, 0,1 mg/dm3 and 1 mg/dm3 using adsorbent fraction of 0,125 -0,5 mm. We also have investigated the influence of solution's pH on adsorption efficiency of cuprum and mangan ions by natural zeolite. It has been established that under static conditions the natural zeolite the most effectively adsorbs the ions of heavy metals in acid environment.
Keywords: heavy metals, adsorption, sorbent, adsorption capacity.
