Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ СВИНЦА МОДИФИЦИРОВАННЫМИ ШУНГИТАМИ'

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ СВИНЦА МОДИФИЦИРОВАННЫМИ ШУНГИТАМИ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Endless light in science
Область наук
Ключевые слова
шунгит / сорбция / ионы свинца / полиэтиленполиамин / эпоксидная смола.

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Камбарова Эльмира Абдувалиевна, Бектенов Несипхан Абжапарович, Мусаитова Ясмина Ильхамовна, Парпиева Муниса Санжаровна

Цель данного исследования заключается в разработке и оптимизации технологии модификации шунгитов полимерными соединениями, такими как полиэтиленполиамин и эпоксидная смола, с целью повышения их сорбционных свойств для эффективного извлечения ионов свинца из сточных вод. Разработка эффективных и недорогих сорбентов широкого профиля является актуальной проблемой. В связи с этим необходимо применение новых модифицированных ионообменников используемых для очистки сточных вод и контроль за содержанием различных веществ в окружающей среде. Для повышения сорбционных характеристик производят модифицирование. Модифицирование сорбентов с улучшенными сорбционными и кинетическими характеристиками имеют большие перспективы, такие как высокопроницаемые сетчатые полиэлектролиты, обладающие большой скоростью поглощения ионов крупных размеров, ценных физико–химических свойств, является дешевые природные минералы модифицированные полиэтиленполиамином и эпоксидными смолами с целью получения реакционноспособных сополимеров с эпоксидными группами, способных участвовать в реакциях отверждения в присутствии соединений кислот и основной природы. Разработаны новые сорбенты на основе Коксуйского природного шунгита, модифицированного полиэтиленполиамином и эпоксидной смолой, для сорбции ионов свинца. Рассчитаны равновесные и кинетические параметры сорбции, определены оптимальные условия очистки воды в статических условиях. Определены сорбционные свойства природного шунгита и ее модифицированной полиэтиленполиамином (ПЭПА) и эпоксидной смолой (ЭД-20) формы по отношению к иону Pb2+ от рН среды, от времени контакта и концентрации раствора. Сорбционная емкость в статичных условиях составляет 0,45 мг/г сорбента. Исследования обусловлено необходимостью очистки сточных вод металлургических предприятий от ионов Pb2+. Соединения свинца относятся к вредным веществам, проявляющим мутагенные, канцерогенные свойства. Модифицированный природный шунгит может быть использован в качестве сорбционного материала для очистки промышленных и сточных вод.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Камбарова Эльмира Абдувалиевна, Бектенов Несипхан Абжапарович, Мусаитова Ясмина Ильхамовна, Парпиева Муниса Санжаровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ СВИНЦА МОДИФИЦИРОВАННЫМИ ШУНГИТАМИ»

УДК 628.3:536.7

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ СВИНЦА МОДИФИЦИРОВАННЫМИ ШУНГИТАМИ

КАМБАРОВА ЭЛЬМИРА АБДУВАЛИЕВНА

Доктор философии PhD, Таразский университет им.М.Х.Дулати, Казахстан, г. Тараз

БЕКТЕНОВ НЕСИПХАН АБЖАПАРОВИЧ

Д.х.н., профессор, Казахский педагогический университет имени Абая,

Казахстан, г. Алматы

МУСАИТОВА ЯСМИНА ИЛЬХАМОВНА

Студент 4 курса, Таразский университет им.М.Х.Дулати, Казахстан, г. Тараз

ПАРПИЕВА МУНИСА САНЖАРОВНА

Студент 4 курса, Таразский университет им.М.Х.Дулати, Казахстан, г. Тараз

Аннотация. Цель данного исследования заключается в разработке и оптимизации технологии модификации шунгитов полимерными соединениями, такими как полиэтиленполиамин и эпоксидная смола, с целью повышения их сорбционных свойств для эффективного извлечения ионов свинца из сточных вод.

Разработка эффективных и недорогих сорбентов широкого профиля является актуальной проблемой. В связи с этим необходимо применение новых модифицированных ионообменников используемых для очистки сточных вод и контроль за содержанием различных веществ в окружающей среде. Для повышения сорбционных характеристик производят модифицирование. Модифицирование сорбентов с улучшенными сорбционными и кинетическими характеристиками имеют большие перспективы, такие как высокопроницаемые сетчатые полиэлектролиты, обладающие большой скоростью поглощения ионов крупных размеров, ценных физико-химических свойств, является дешевые природные минералы модифицированные полиэтиленполиамином и эпоксидными смолами с целью получения реакционноспособных сополимеров с эпоксидными группами, способных участвовать в реакциях отверждения в присутствии соединений кислот и основной природы. Разработаны новые сорбенты на основе Коксуйского природного шунгита, модифицированного полиэтиленполиамином и эпоксидной смолой, для сорбции ионов свинца. Рассчитаны равновесные и кинетические параметры сорбции, определены оптимальные условия очистки воды в статических условиях. Определены сорбционные свойства природного шунгита и ее модифицированной полиэтиленполиамином (ПЭПА) и эпоксидной смолой (ЭД-20) формы по отношению к иону РЬ2+ от рН среды, от времени контакта и концентрации раствора. Сорбционная емкость в статичных условиях составляет 0,45 мг/г сорбента. Исследования обусловлено необходимостью очистки сточных вод металлургических предприятий от ионов РЬ2+. Соединения свинца относятся к вредным веществам, проявляющим мутагенные, канцерогенные свойства. Модифицированный природный шунгит может быть использован в качестве сорбционного материала для очистки промышленных и сточных вод.

Ключевые слова: шунгит, сорбция, ионы свинца, полиэтиленполиамин, эпоксидная смола.

Среди многочисленных химических веществ загрязняющих объекты окружающей среды, тяжелые металлы представляют приоритетный интерес. Одним из таких элементов

ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"

является свинец в форме Pb2+ , содержание которого нормируется в воде на уровне ПДК 0.10.5 мкг/л по рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) [1]. Около 70 % свинца, циркулирующего в окружающей среде, имеет техногенное происхождение. Широкомасштабное применение свинец находит в химической промышленности, кроме того, его показатели достигают критических значений в отвалах горнохимических производств, из которых ионы попадают в поверхностные водоемы, затем накапливаются в воде и почве в виде малорастворимых комплексов [2-5]. Для предотвращения накопления ионов свинца в растениях и, впоследствии, животных на стадии существования Pb2+ используют адсорбционные методы очистки воды на различных сорбентах [6]. Поскольку наиболее распространенным технологическим процессор очистки является адсорбция в неподвижных отстойниках, то недорогие разновидности модифицированных углей, силикагелей различной природы, цеолиты и пористые полимерные матрицы на сегодняшний день являются наиболее часто используемыми адсорбентами [7,8]. Существует ряд сообщений об использовании шунгита в качестве природного сорбента [9], начиная с карельских шунгитов, которые до недавнего времени считались единственно известными месторождениями этого минерала [13]. Шунгитовая порода также известна как единственная природная среда, которая содержит фуллерены, сходные с синтетическими [10-12]. В последствие шунгитные углеродистые минералы обнаружены в золоторудных породах Восточного Казахстана [14], в Алматинской области «Коксуйское месторождение» с подтверждённым запасом 49 млн. тонн. В настоящее время интенсивно проводится исследование физико-химических свойств казахстанских шунгитов, например, использование их уникальных свойств в качестве сорбентов в медицинских целях. Актуально применение шунгита для очистки и обеззараживания сточных вод [15].

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Модифицирование шунгита

Коксуйский шунгит получен из месторождения Республики Казахстан, Алматинской области, Коксуском районе. Перед модификацией предварительно минерал измельчали до диаметра зерен 0,4 мм. Для повышения извлекающей способности и селективности природного Коксуйского шунгит, сорбент модифицировали полиэтиленполиамином (ПЭПА, Россия, ТУ 2413-357-00203447-9920) и эпоксидной смолой (ЭД-20, Россия, ГОСТ 10587-84). К 100 г полученного шунгита порошка добавляли ЭД-20 массой 40 г до полного покрытия поверхности, затем небольшими порциями добавляли 10 г ПЭПА и перемешивали в течении 10 мин. Полученную массу выгружали в фарфоровые чашки и отверждали в сушильном шкафу в течение 12 ч при 120 °С. Затем массу вынимали и охлаждали при комнатной температуре в течение 10 ч. Полученную массу замачивали в диметилформамиде на 24 ч, после чего промывали до нейтральной среды. Образцы полученного модифицированного шунгита обрабатывали 5 % раствором HCl для регенерации хлоридной формы, затем, путем отмывки водой доводили до нейтральной рН и обрабатывали 5 % раствором NaOH. Полученный модифицированный шунгит сушили до постоянного веса в муфельной печи при 120 °С. Анионообменную емкость продукта (СОЕ, мг-экв/г) определяли в статических условиях по 0.1 Н раствору HCI.

Заключение

Получен сорбент на основе Коксуйского природного шунгита и его модифицированных полиэтиленполиамином (ПЭПА) и эпоксидной смолой (ЭД-20) форм. Установлена оптимальная нейтральная рН для очистки воды от ионов свинца. В указанном диапазоне рН сорбция ионов свинца на модифицированных образцах выше, чем у природного сорбента при времени сорбции не выше 30 мин. Сокращение времени очистки позволяет эффективно использовать модифицированный шунгит в качестве сорбционного материала для очистки сточных вод.

ЛИТЕРАТУРА

1. https://www.who.int/ipcs/assessment/public health/lead/en/.

2. United Nations, Environment Programme, Final review of scientific informationon lead, Chemicals Branch, Division of Technology, Version of, Industry and Economics, December 2010.

3. B. Volesky, Detoxification of metal-bearing effluents: biosorption for the next century, Hydrometallurgy 59 (2001) 203-216.

4. L. Deng, Y. Su, H. Su, X. Wang, X. Zhu, Biosorption of copper(II) and lead(II) from aqueous solutions by nonliving green algaeCladophorafascicularis: equilibrium, kinetics and environmental effects, Adsorption 2 (2006) 267-277.

5. King P., Rakesh N., Beenalahari S., Prasanna Y., Kumar, Removal of lead from aqueous solution usingSyzygiumcuminiL.: equilibrium and kinetic studies, J. Hazard. Mater. 142 (2007) 340-347.

6. E. Worch, Adsorption Technology in Water Treatment, Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Berlin/Boston 2012, e-ISBN: 978-3-11-024023-8.

7. Y.K. Siong, J. Idris, M. Atabaki, Performance of activated carbon in water filters, Water Resources (2013) 1-19.

8. A. Alsbaiee, B.J. Smith, L. Xiao, Y. Ling, D.E. Helbling, W.R.. Dichtel, Rapid removal of organic micropollutants from water by a porous P-cyclodextrin polymer, Nature 529 (7585) (2016) 190.

9. AmMÔaeBaAM., E.E. Ергожин, А.Б. Садвокасова, Шунгитовые породы. Перспективы модификации и возможности использования //Химический журнал Казахстана. - 2003. -№ 1 .-С.4Ф66.

10. R. Martino, Shungite: Protection, Healing, and Detoxification,first ed., Healing Arts Press, 2014.

11. I.A. Kovalevski, V.V. Moshnikov, TEM study of structure of graphene layers in shungite carbon, Nanosyst: Phys. Chem. Math. 7 (2016) 210e213.

12. N.N. Sheka, E.F. Rozhkova, Shungite as the natural pantry of nanoscale reduced graphene oxide, Int. J. Smart Nano Mater. 5 (2014) 1e16.

13. Тукгамышев И.Ш., Туктамышев И.И., Калинин Ю.К, Селезнев АН., Гнедин Ю.Ф. Свойства шунгитовых пород Карелии и перспективность их технологического использования //Химия твердого топлива-2001.-№1.-С.80-89.

14. Ефремова СВ., Королев Ю.М., Наурызбаев М.К., Ефремов СА Структура казахстанского шунгита //Химия твердого топлива.-2003.-№1 .-С. 11-20.

15. O. Mosin., IgnatIgnatov. The structure and composition of natural carbonaceous fullerene containing mineral shungite // International Journal of Advanced Scientific and Technical Research Issue 3 volume 6, Nov.-Dec. 2013.Page 9-21

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.