CC BY
17
УДК 54-484
Заболотная Е., Меньшова И.И.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД
Заболотная Елена, аспирант кафедры Логистики и Экономической Информатики, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, младший научный сотрудник, АО Научный центр «Малотоннажная химия», Москва, Россия, e-mail: zabolotnaya.e@,inbox.ru
Меньшова Ирина Игоревна, кандидат технических наук, доцент кафедры Логистики и Экономической Информатики, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия; Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, ул. Миусская площадь, д. 9
Предложен один из эффективных физико-химических методов извлечения из сточных вод органических соединений.
Разработана технология очистки сточных вод, содержащих красители, адсорбционным способом, сорбентом на основе клиноптилолита различных фракций с целью возврата в производство очищенной воды. Ключевые слова: органические соединения, адсорбция, газожидкостная хроматография, красители, цеолиты, сорбционная активность.
PHYSICO-CHEMICAL METHOD OF EXTRACTING ORGANIC COMPOUNDS FROM WASTEWATER
Zabolotnaya E., Menshova I.I.
D.Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
One of the most physico-chemical effective methods of wastewater treatment from dissolved organic substances is proposed.
The technology ofpurification of wastewater containing dyes by sorbents based on clinoptilolite various factions to return to the production of purified water.
Keywords: organic compounds, adsorption, gas-liquid chromatography, dyes, zeolites, sorption activity.
Наиболее эффективным методом удаления из очищенных сточных вод остаточных растворенных органических веществ является сорбция. При этом эффект обесцвечивания достигает 95-99,9% Преимуществом метода является возможность адсорбции веществ из многокомпонентных смесей и высокая эффективность при низких концентрациях загрязнений сточных вод.
Цеолиты, удовлетворяющие всем требованиям и обладающим обширными сорбционными и ионообменными свойствами, позволяют разработать технологии применения их в качестве эффективных сорбентов для очистки сточных вод. Применение природных цеолитов не требует, как правило, их специальной подготовки, кроме дробления, классификации и в некоторых случаях отмывки дроблёного материала от глинистых частиц. При дроблении клиноптилолита до размера1-3 мм вскрываются его
внутрикристаллические поры, и соответственно увеличивается удельная поверхность.[1].
В работе анализировали сорбционную активность сорбента на основе клиноптилолита, который является особо ценной разновидностью цеолитов формула (^ Na2Ca+,Ca)* Al2Si7O18 * 6H2O [2], фракции 1-3мм; 3-5 мм [3]. Исследование
проводились на модельном растворе красителя: активный полифункциональный красный HE3B[4]. Применение природных цеолитов не требует, как правило, их специальной подготовки, кроме дробления, классификации и в некоторых случаях отмывки дроблёного материала от глинистых частиц. При дроблении клиноптилолита до размера1 -3 мм вскрываются его
внутрикристаллические поры, и соответственно увеличивается удельная поверхность.
В работе определены оптимальные концентрации сорбента для соответствующего красителя, при которой описывается равновесное распределение концентрации красителей в твердой фазе к концентрации его в водной фазе [5]. Влияние на степень извлечения красителей оказывает продолжительность режима адсорбции. В таблицах 1 2 представлено изменение концентрации модельного раствора красителя активный полифункциональный красный НЕ3В, после сорбции сорбентом на основе клиноптилолита фракции 1-3мм, 3-5мм.
Таблица 1. Изменение концентрации модельного раствора красителя активный полифункциональный красный HE3B, после сорбции сорбентом на основе
Краситель: активный полифункциональный красный НЕ3В, V = 50 мл
1;, мин 5 15 30 45 60
Снач, мг/л 50 50 50 50 50
Сост, мг/л 32 23 21,5 21 20
Садс, мг/л 18 27 28,5 29 30
Таблица 2. Изменение концентрации модельного раствора красителя активный полифункциональный красный HE3B, после сорбции сорбентом на основе
Краситель: активный полифункциональный красный НЕ3В, V = 50 мл
1;, мин 5 15 30 45 60
Снач, мг/л 50 50 50 50 50
Сост, мг/л 26 25 24 23 22
Садс, мг/л 24 25 26 27 28
На основании полученных экспериментальных данных представленных в таблице 1, 2 построен график изменения сорбционной активности сорбента от продолжительности сорбции. График представлен на рисунке 1.
Ряд 1 - сорбент на основе клиноптилолита фракции 1-3
мм;
Ряд 2 - сорбент на основе клиноптилолита фракции 3-5 мм.
Рисунок 1 - Изменение концентрации модельного раствора красителя активный полифункциональный красный HE3B, после сорбции сорбентом на основе клиноптилолита фракции 1-3 и 3-5 мм.
Исследование кинетики сорбции красителя из модельного раствора показало, что значительное влияние на степень очистки оказывает
продолжительность статического режима. Из представленного рисунка видно, что в среднем эффективно й про должительностью сор бции является 30 минут. Дальнейшее увеличение времени контакта как видно из рисунка 1 незначительно изменяет процент извлечения, т.е. оптимальным временем является 30 минут.
В данной работе было определено влияние температуры на адсорбционную активность сорбента на основе клиноптилолита [6]. Скорость процесса адсорбции зависит от температуры исследуемых растворов красителя активный полифункциональный красный НЕ3В с
концентрацией 50 мг/л.
Преимуществом метода является извлечение веществ из многокомпонентных смесей, а также высокая эффективность очистки
слабоконцентрированных сточных вод [7].
Анализы проводили методом газожидкостной хроматографии, методом фотометрического титрования, методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). Определение объема микропор сорбента на основе клиноптилолита осуществляли методом сканирующей электронной микроскопии, показывающей наличие входных «окон» пор и каналов, наличие которых позволяют данный сорбент с молекулярным «ситом» адсорбировать молекулы красителя [8]. Изучено влияние параметров среды на адсорбционную способность сорбента, рассчитана их сорбционная емкость, представлена текущая эффективность очистки окрашенных сточных вод. Разработана схема локальной очистки сточных вод, содержащих красители с использованием сорбента на основе клиноптилолита.
Авторы выражают благодарность за научно-методологические консультации, научному руководителю - академику РАН Мешалкину В. П.
Список литературы
1. Синтетические красители для текстильной промышленности, Интерхим 2.М.: 2007.
2. ТУ 2163-003-61604634-2012,
3. ТУ2163-004-61604634-2013
4. Кристаллография и кристаллохимия : учебник / Ю.К. Егоров-Тисменко; под ред. академика В. С. Урусова . — М.: КДУ, 2005. — 592 с.
5. Электронная микроскопия : учеб. пособие / А. И. Власов, К. А. Елсуков, И. А. Косолапов. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. - 168 с. : ил. (Библиотека «Наноинженерия» : в 17 кн. Кн. 11).
6. Тарасеевич Ю.И . Химические свойства клинопптилолита и его применение 2000; 5-10с.
7. Когановский А.М., Клименко Н.А. и др. Адсорбция органических веществ из воды.-Л.: Химия, 1990.
8. Товбин Ю.К. Молекулярная теория адсорбции в пористых телах. ФИЗМАТЛИТ 2012. - 623 с.
