CC BY
38СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Современные технологии в области переработки химических продуктов коксования /Обзорная информация о современном состоянии коксохимических предприятий России, ФГУП ВУ-ХИН, Екатеринбург.- 2010, 49 с.;
2. Пат. 2034011 РФ, Установка подготовки каменноугольной смолы к переработке. Сабирова Т.М., Иванцов В.А., Ковалев А.П., Корчаков С.А., Колодько Г.Д.., опубл. 30.04.1995;
3. Пат. 2255956 РФ, Способ пареработки каменноугольной смолы. Заманов В.В., Кричко А.А., Озеренко А.А., Озеренко Е.А., Фросин С.Б., опубл. 10.07.2005
4. Павлович О.Н., Панич И.М. Усовершенствование технологии получения дистиллированного нафталина // Кокс и химия.-2011 .-№1 .-с.26-29
5. Певнева И.А., Горелова О.М., Комарова Л.Ф. Создание ресурсосберегающей технологии переработки каменноугольного сырого бензола // Ползуновский вестник, № 6, 2006, с.43-47
6. Вяхирев Д.А., Шушунова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. - М.: Высшая школа, 1987. - 335 с.
7. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2-х ч., Ч. 1, 2.-М.: Мир, 1989.304 с.
УДК 536.42
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОЛУЧЕНИЮ НОВЫХ СОРБЕНТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
В. М. Осокин, В.А. Сомин
В работе рассмотрены способы получения сорбентов на основе отходов деревообрабатывающей промышленности и растениеводства для очистки сточных вод от соединений металлов. Изучена сорбционная емкость различных материалов по ионам меди и никеля.
Ключевые слова: сорбция, древесные отходы, бентонит, очистка воды, тяжелые металлы.
ВВЕДЕНИЕ
Очистка воды от различных загрязнителей в настоящее время являются весьма актуальной задачей, требующей применения новых подходов, в том числе ресурсосберегающих технологий, позволяющих использовать в производственных процессах очищенную воду, тем самым снижая потребление свежей.
Одними из наиболее эффективных методов очистки сточных вод являются сорбци-онные. При этом традиционные виды сорбентов (активированные угли, цеолиты) часто заменяются на материалы, полученные из второсортного сырья, в частности, отходов производства. Так, для очистки стоков все большее применение находят отходы агропромышленного комплекса - солома злаковых культур, шелуха гречихи, риса, лузга подсолнечника, свекловичный жом, скорлупа арахиса и другие. Также в качестве основы для получения сорбентов могут применяться целлюлозосодержащие материалы - отходы деревообрабатывающей промышленности, к которым относятся срезки, стружки, опилки, щепа, древесная пыль, кора и др.
Данные материалы могут с успехом использоваться для извлечения из воды самых
разнообразные соединений, в том числе тяжелых металлов.
Наряду с вышеуказанными материалами, для очистки воды от ионов металлов могут быть использованы следующие: бамбуковая масса, джутовое волокно и хлопок. Эффективность извлечения ионов меди при их использовании составляет от 40 до 70 % [1]. Однако применение этих материалов в качестве сорбентов экономически оправдано только в местах их произрастания.
Сравнительно недавно была выявлена способность хитозана сорбировать краски, содержащие ионы тяжелых металлов из сточных вод. Молекула хитозана содержит в себе большое количество свободных аминогрупп, что позволяет ему связывать ионы металлов и приобретать избыточный положительный заряд. Для увеличения сорбционных свойств хитозан смешивают с монтмориллонитом, полиуретаном, бентонитом и перлитом [2, 3].
Известны сорбенты из опилок различных пород деревьев, обработанных ортофосфор-ной и соляной кислотой, диметилформами-дом, мочевиной, и обладающие высокими сорбционными характеристиками по отношению к ионам металлов [4, 5].
Изучен процесс сорбции ионов меди, цинка и кадмия на древесных сосновых опилках, подвергнутых различным способам модифицирования (выдержкой при высоких и низких температурах и обработкой растворами гидроксида натрия различной концентрации). Результаты показали эффективность их использования для извлечения ионов тяжелых металлов, а также нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ [6].
Разработаны материалы на основе торфа, обработанного раствором минеральных кислот для одновременной очистки воды от взвешенных веществ, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов.[7]. Предложены сорбенты на основе рисовой и гречневой шелухи для удаления ионов меди, железа, кадмия и свинца из сточных вод. [8, 9].
Как было указано выше, природные вещества, обладающие сорбционными свойствами, довольно распространены и недороги, поэтому получение сорбентов на их основе является весьма перспективным. Вместе с тем их практическое применение зачастую затруднено ввиду из-за невысокой сорбцион-ной емкости. В связи с этим нами поставлена задача изучить способы модификации природных материалов с целью увеличения их сорбционных характеристик.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В качестве объекта исследований нами были выбраны сосновые опилки как наиболее распространенные на деревообрабатывающих предприятиях Алтайского края. Ранее авторами было установлено, что по соединениям меди и никеля максимальная сорбцион-ная емкость этих опилок не превышает 5-7 мг/г [10].
Первоначально изучалась возможность использования в качестве модификатора древесных опилок растворов: 5-%-ной орто-фосфорной, 0,5 и 1 н соляной кислоты и гидроксида натрия концентрацией 50 мг/л. В качестве модельных выступали растворы сульфата меди, по которым определялась сорбционная емкость материалов в статических условиях при постоянной температуре 20 °С. Для этого были наведены модельные растворы с содержанием ионов меди от 10 до 1200 мг/л. В каждый раствор добавлялось по 1 г сорбента. Содержимое колб непрерывно перемешивалось в течение заданного времени, затем производилось отстаивание суспензии и анализ осветленного раствора на
ионы меди фотоколориметрическим методом [11].
Результаты исследований по изучению сорбционной емкости модифицированных сосновых опилок представлены на рисунке 1.
О 200 400 600 800 1000 1200
Вцц модификатора Сравн, мг/л
1—МаОН 2 — □ I—■ 1 н НС1 —0.5ННС1 4—О — Н,1'0,
Рисунок 1 - Зависимость сорбционной емкости (А) модифицированных сосновых опилок от равновесной концентрации (Сравн) ионов меди в растворе
Из рисунка 1 видно, что максимальная степень извлечения ионов меди наблюдается у опилок, модифицированных раствором гидроксида натрия и составляет 24 мг/г. Другие образцы показали результаты 23 мг/г и 19 мг/г соответственно для опилок, модифицированных 0,5 н и 1,0 н растворами соляной кислоты. Сорбционная емкость опилок, модифицированных ортофосфорной кислотой, достигает 13 мг/л. В целом можно отметить, что эффективность извлечения соединений меди на модифицированных материалах увеличивается в 2-4 раза по отношению к исходным компонентам.
По итогам данной серии экспериментов в качестве модификатора для дальнейших исследований был выбран раствор гидрокси-да натрия.
Во второй серии опытов изучалось влияние различных концентраций ЫаОИ на сорбционные свойства сосновых опилок. Для этих целей нами наводились его растворы следующих концентраций: 100, 200 и 500 мг/л. Обработка заключалась в выдерживании опилок в указанных растворах в течение 24 ч при комнатной температуре, отмывке от модификатора водой и последующей сушке при температуре 120 °С.
Результаты исследования статических характеристик сорбции полученных материалов представлены на рисунке 2.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100
опилки, обработанные раствором гидроксида натрия концентрацией: С равн, мг/л
О500 мг/л П200 мг/л Д100 мг/л
Рисунок 2 - Зависимость сорбционной емкости (А)
обработанных гидроксидом натрия древесных опилок от равновесной концентрации (Сравн) ионов меди в растворе
Как видно из рисунка, наибольшей сорбционной емкостью (до 60 мг/г) по отношению к ионам меди обладают опилки, выдержанные в растворе гидроксида натрия концентрацией 500 мг/л. При этом отмечено, что изотерма для опилок, обработанных раствором щелочи концентрацией 100 мг/л, имеет Б-образный характер, что свидетельствует о заполнении одного слоя ионов металла.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В целом можно отметить, что сорбцион-ная емкость материала, полученного обработкой опилок гидроксида натрия, превышает аналогичные значения для сорбентов, приготовленных с использованием других модификаторов. Это делает возможным его применение в технологиях очистки стоков, содержащих соединения металлов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Фомин В.В. Способ получения сорбента для очистки технологических сточных вод от ионов
хрома и цинка / В.В. Фомин, В.И. Каблуков, А.М. Мержоев // Патент на изобретение СССР №1731737.
2.Wan Ngah W.S. Adsorption of dyes and heavy metal ions by chitosan composites: A review / W.S. Wan Ngah, L.C. Teong, M. A. K. M. Hanafiah // Carbohydrate Polymers. - 2011. - № 83. - C. 14471456.
3.Chang M.-Y. Adsorption of tannic acid, humic acid, and dyes from water using the composite of chitosan and activated clay / M.-Y. Chang, R.-S. Juang // Journal of Colloid and Science. - 2004. -№278. - C.18-25.
4.Величко Б.А. Способ получения сорбентов/ / Б.А. Величко, Л.А. Шутова, А.А. Рыжакова, Г.В. Абрамова, А.С. Фоменко, А.И. Албулов // Патент на изобретение РФ № 2079359, 1995.
5.Сомин В.А. Способ получения сорбционно-го материала / В.А. Сомин, А.А. Фогель, Л.Ф. Комарова // Патент на изобретение РФ №2460580, 2012.
6.Багровская Н.А. Сорбционные свойства модифицированных древесных опилок / Н.А. Баг-ровская, Т.Е. Никифорова, В.А. Козлов, С.А. Ли-лин // Химия в интересах устойчивого развития, №1, 2006.- С.1-7.
7.Косов В.И. Способ получения сорбента для очистки сточных вод / В.И. Косов, Э.В. Баженова, Г.М. Ходяков, Т.Г. Ходякова, Е.Н. Савенкова /Патент на изобретение РФ № 2251449, 2005.
8.Шевелева И.В. Сорбенты на основе рисовой шелухи для удаления ионов Fe(III), Cu(II), Cd(II) из растворов / И.В. Шевелева, А.Н. Холо-мейдик, А.В. Войт // Химия растительного сырья. -2009. - №4. - С.171-176.
9.Земнухова Л.А. Способ получения сорбента / Л.А. Земнухова, Е. Д. Шкорина, И.А. Филиппова // Патент на изобретение РФ № 2316393, 2008.
10. Сомин В.А. Использование сорбента на основе бентонитовых глин и древесных опилок для очистки воды от соединений металлов / В.А. Сомин, Л.Ф. Комарова // Ползуновский вестник. 2009. №3. С. 356-360.
11.Государственный контроль качества воды. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ИПК издательство стандартов, 2003. - 776 с.
60
50
40
30
20
0
УДК 536.42
ПОЛУЧЕНИЕ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ ИЗ СКОРЛУПЫ КЕДРОВОГО
ОРЕХА
А.В. Богаев, И.А. Лебедев, Д.Ф. Карчевский, Д.А. Берестенников,
О.О. Вторушина
В статье представлена обзорная информация о свойствах и области применения активных углей. Приведена сравнительная характеристика активных углей, полученных из скорлупы кедровых орехов, в процессе совмещенных карбонизации/активации в образованном воздушным дутьем термоокислительном фронте.
Ключевые слова: активный уголь, сорбенты, адсорбционная активность, получение сорбентов, мезопоры, микропоры, основные свойства сорбентов.
282 ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1 2013
