CC BY
54
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
55
привитыми цепями ПАК. Процесс десорбции ЛД из полимерного носителя (рис. 4-5), как и следует ожидать, проходит быстрее в физиологический раствор, чем в водный. Пролонгация высвобождения наименьшая для сополимера МЦ-g-AK с содержанием привитой АК ю=81%, далее
с ю=84%, и максимальна для ю=88%. Данную зависимость можно объяснить тем, что удлинение привитых цепей АК, и, следовательно, возрастание числа карбоксильных групп в сополимере, ведет к увеличению числа электростатических связей в комплексе ЛД и сополимера.
ю (АК) = 81 % (1); 84 % (2); 88 % (3)
Рисунок 4 - Кинетика высвобождения лидокаина из КМ на основе сополимера МЦ^-АК в водный раствор
Таким образом, варьируя гидрофильно-гидрофобный баланс системы, то есть изменяя состав сополимера прививкой ионогенного компонента (ПАК) определенной длины, можно получить полимер, чувствительный к изменению температуры в достаточно узком интервале рН. Такое поведение растворов полученных сополимеров обуславливает их большой потенциал для использования в качестве рН- или термочувствительных систем. Наличие ионогенного компонента в составе сополимера МЦ-g-ПАК способствует образованию комплекса с функциональными группами такого эффективного анестетика как ЛД за счет электростатических взаимодействий, стабилизированных водородными и гидрофобными связями. Наглядность образования стабильного комплекса с ЛД определяет возможность применения полученного композиционного материала для медицинский целей в качестве носителя ЛВ.
Список литературы
1. Мун Г.А., Нуркеева З.С., Хуторянский В.В., Ман-газбаева Р.А. Интерполимерные комплексы метил-
ю (АК) = 81 (1); 84 (2); 88 % (3)
Рисунок 5 - Кинетика высвобождения лидокаина из КМ на основе сополимера МЦ^-АК в физиологический раствор
целлюлозы с поликарбоновыми кислотами в водных растворах // Высокомолек. соед.-2001.-Т.43Б.-№ 3.-С.552-556.
2. Мун Э.А., Гаппарова Г.И., Мангазбаева Р.А. Исследование различных факторов на термочувствительные свойства метилцеллюлозы // III Межд. конгресс студентов и молодых ученых «Мир Науки», посвященный 75-летию КазНУ им. аль-Фараби. - Ал-маты,2008. - С.98.
3. Jeong B., Gutowska A. Lessons from nature: stimuli-responsive polymers and theirbiomedical applications // Trends in Biotech, 2002.-Vol. 20.-P. 305-311.
4. Jimenez-Kairuz A., Allemandi D., Manzo R.H. Mechanism of lidocaine release from carbomer-lidocaine hydrogels // J. Pharm. Sci., 2002.-Vol. 91.- № 1.-P.267-272.
5. Битекенова А.Б. Полимерные носители лидокаина гидрохлорида на основе поликомплексов полиакриловой кислоты и некоторых неионных полимеров: Автореф. канд. хим. наук. - Алматы, 2002. -116 с.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ВЕРМИКУЛИТА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ЭЛЕКТРОХИММИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Шапкин Николай Павлович
Док. хим. наук, профессор, ведущий учёный ДВФУ, г. Владивосток
Хальченко Ирина Григорьевна
Старший преподаватель кафедры общей, неорганической и элементоорганической химии ШЕН ДВФУ,
г. Владивосток Григорьева Виктория Николаевна Студентка ШЕН ДВФУ, г. Владивосток Шкуратов Антон Леонидович Ведущий инженер-программист лаборатории молекулярного анализа ДВФУ, г. Владивосток
АННОТАЦИЯ
Предложены физико-химические методы очистки высококонцентрированных гальванических стоков, содержащих ионы никеля, меди и цинка, с использованием модифицированных форм вермикулита. На первой стадии очистка
56
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
осуществляется методом коагуляции мыльным раствором (степень очистки до 99%). На второй стадии, полученные низкоконцентрированные растворы подвергали электрохимической обработке с добавлением NaCl с использованием окисно-рутениевых титановых анода и катода. Для никель- и медьсодержащих гальваностоков была введена третья стадия адсорбционной доочистки сорбентами на основе вермикулита в динамическом режиме. Наибольшая степень очистки от ионов никеля и меди была достигнута при использовании вермикулита, обработанного 12%-ной соляной кислотой и целлюлозой.
ABSTRACT
There were proposed physicochemical treatment methods highly electroplating effluents containing ions of nickel, copper and zinc using modified forms of vermiculite. In the first step purification is carried out by coagulation with soapy water (purification up to 99%). In the second stage, the resulting dilute solutions were subjected to electrochemical treatment with addition of NaCl using oxide-ruthenium titanium anode and cathode. For nickel and copper galvanic wastewater was introduced the third stage of adsorption by aftertreatment sorbents based on vermiculite in a dynamic mode. The highest degree of purification by nickel and copper ions was achieved by using vermiculite treated with 12% hydrochloric acid and cellulose.
Ключевые слова: гальванические стоки, очистка сточных вод, коагуляция, адсорбция, модифицированный вермикулит.
Keywords: galvanic wastewater, wastewater treatment, coagulation, adsorption, modified vermiculite.
Проблема охраны и восстановления водных объектов является одной из острейших социально-значимых проблем Приморского края. Загрязнение прибрежных вод наносит огромный экологический и экономический ущерб водным биоресурсам. Вследствие загрязнения ухудшается качество природной среды и рекреационная привлекательность прибрежных акваторий. Основным водным объектом, принимающим неочищенные сточные воды, является Японское море, его бухты и заливы вдоль береговой полосы. В заливы Японского моря ежегодно сбрасывается от 420 до 450 млн. м3 вод, содержащих 97% загрязняющих веществ [1]. Наиболее опасными загрязнителями являются тяжелые металлы. Их способность накапливаться в среде и в живых организмах, а также передаваться по пищевой цепи приводит к нарушению биохимических процессов в организме человека и неизменно делает их потенциально опасными.
В связи с этим актуальной является разработка физико-химических методов очистки высококонцентрированных гальванических стоков с использованием модифицированных форм вермикулита.
Сточные воды гальванического производства, подлежащие очистке, являются высококонцентрированными, с исходными концентрациями ионов металлов: Ni - 186.7 г/л, Cu - 218.4 г/л, Zn - 187.9 г/л. На первой стадии очистки методом коагуляции мыльным раствором [2] содержание ионов металлов в фильтрате уменьшилось до 10.5 мг/л, 3.5 мг/л, 6.5 мг/л соответственно.
Несмотря на высокую степень очистки гальваностоков после стадии коагуляции, концентрации ионов тяжёлых металлов не достигли ПДК. Таким образом, для снижения концентрации органических веществ (ХПК фильтратов составило от 28.5 мг О2/л для раствора, содержащего ионы Ni до 577.5 мг О2/л для раствора, содержащего ионы Cu) и ионов тяжёлых металлов до ПДК, а также для обеззараживания сточных вод был проведён второй этап очистки.
На втором этапе полученные низкоконцентрированные растворы подвергли электрохимической обработке с добавлением NaCl с использованием окисно-рутениевых титановых анода и катода. Результаты очистки представлены в таблице 1.
Таблица 1
Содержание ионов тяжёлых металлов в низкоконцентрированных гальваностоках на разных стадиях очистки
Стадии очистки С№, мг/л ССи, мг/л СZn, мг/л
Коагуляция 10.5 3.5 6.5
Электрохимическая обработка 5.3 1.3 3.5
Степень очистки, % 49.5 62.8 46.1
ПДК [3] 0.1 1 5
Из полученных данных видно, что содержание ионов Zn в сточных водах достигло ПДК и они не нуждаются в дальнейшей доочистке.
Для никель- и медьсодержащих гальваностоков была введена третья стадия адсорбционной очистки в динамическом режиме с использованием колонны с высотой слоя загрузки 14,5 см и диаметром 1,3 см.
Для доочистки использовались сорбенты: а) вермикулит, обработанный 12%-ной соляной кислотой (образец №1); б) вермикулит, обработанный 12%-ной соляной кислотой и целлюлозой (образец №2); в) вермикулит, обработанный 12%-ной соляной кислотой и целлюлозой и прокаленный при 600 - 700 °С (образец №3); г) вермикулит, модифицированный у-аминопропилтриэтоксисиланом
(образец №4).
Таблица 2
Элементный состав исследуемых сорбентов
№ Сорбент Соде ржание элементов, %
SiO2 A12O3 MgO CaO Fe2O3 H2O TiO2 C
1 Исходный вермикулит 42.7 11.8 24.5 5.7 8.70 0.14 0.85 -
2 Образец №1 89.6 5.2 1.1 1.0 0.30 0.40 0.20 -
3 Образец №2 84.5 4.5 1.0 0.9 0.20 0.30 0.10 7.5
4 Образец №3 85.6 4.8 1.1 1.0 0.25 0.35 0.10 3.4
5 Образец №4 95.3 1.26 1.09 - 0.24 - - -
Исходя из полученных данных, были построены кривые динамики адсорбции ионов никеля и меди из гальваностоков для исследуемых сорбентов (образцов №1, 2, 3, 4).
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
57
б)
в)
Рисунок 1. Кривые динамики адсорбции ионов никеля из водного раствора для сорбентов: а) образец №1; б) образец №2; в) образец №4.
Результаты исследования динамики адсорбции ионов никеля свидетельствуют о том, что наибольшее время работы колонны до проскока в фильтрат характерно
для вермикулита, обработанного 12%-ной соляной кислотой и целлюлозой (образец №2). Поэтому этот сорбент можно рекомендовать для доочистки гальванических сточных вод от ионов Ni до значений ПДК.
Рисунок 2. Кривая динамики адсорбции ионов меди из водного раствора для образца №3.
Для доочистки от ионов меди наиболее оптимальным вариантом является колонна, заполненная вермикулитом, обработанным целлюлозой и прокаленным.
Список литературы
1. Бортин Н.Н., Горчаков А.М., Дьяков К.Н., Соколов А.А., Преображенский Б.В., Шапкин Н.П. Водноэкологические проблемы приморского края и возможные пути их решения // Природа без границ: материалы I Международного экологического форума. Ч. 2. Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2006. - С. 123-128.
2. Скрылев Л.Д., Бабинец С.К., Костик В.В., Адрич А.Н., Сазонова В.Ф., Бельдей М.Г. Флотационная очистка СВ гальванических производств //РЖХ.-1990. - №12.
3. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 26 сентября 2001 г. N 24). - введен 2002-01-01. - Минздрав России. - М.: 2002.
