CC BY
4
УДК 544.72
Огнева А.М., Фидченко М.М., Алехина М.Б.
МОДИФИЦИРОВАНИЕ ИОНАМИ Fe(II) УГЛЕРОДНО-МИНЕРАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОЙ ГЛИНЫ И ШИННОЙ КРОШКИ
Огнева Александра Михайловна, обучающийся магистр 1 курса кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов. e-mail: [email protected]
Фидченко Михаил Михайлович, аспирант 4 года обучения кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов. e-mail: [email protected]
Алехина Марина Борисовна, профессор кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, e-mail: [email protected]
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, 125047, Москва, Миусская пл., 9
Углеродно-минеральные материалы, полученные из природных минералов и шинной крошки были модифицированы ионами Fe2+. Полученные материалы были испытаны в качестве катализатора процесса Фентона для очистки сточных вод от ПАВ.
Ключевые слова: углеродно-минеральные катализаторы, пероксид водорода, ПАВ, монтмориллонит, шинная крошка
MODIFICATION OF CARBON-MINERAL MATERIAL BASED ON NATURAL CLAY AND TIRE CRUMB WITH Fe(II) IONS
Ogneva A.M., Fidchenko M.M., Alekhina M.B.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Carbon-mineral materials obtained from natural minerals and tire crumbs have been modified with Fe2+ ions. The obtained materials were tested as a catalyst for the Fenton process for the treatment of wastewater from surfactants. Keywords: carbon-mineral catalysts, hydrogen peroxide, surfactant, montmorillonite, tire crumb
Гетерогенный процесс Фентона является одним из наиболее эффективных и широко используемых разновидностей Advanced Oxidation Processes (AOPs), используемых для очистки индустриальных стоков от устойчивых органических поллютантов. Разработка разнообразных
гетерогенных катализаторов для процесса Фентона позволит обеспечить необходимые параметры в различных технологиях водоочистки. Среди перспективных гетерогенных Фентон-катализаторов, в настоящее время, особое место занимают ферриты металлов и композиты на их основе [1].
Одним из таких композитов может быть композит на основе природных алюмосиликатов и шинной крошки, модифицированный ионами Fe2+.
Целью настоящего исследования был синтез образцов углеродно-минерального материала (УММ), модифицирование их ионами железа(П) и тестирование каталитических свойств в процессе очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ. Минеральной составляющей композита выступала глина Борщевского месторождения Калужской области с содержанием
монтмориллонита 65 мас. % и содержанием железа 7,8 мас. %. Источник углерода был представлен шинной крошкой - продуктом переработки автомобильных шин. Смесь частиц глины и шинной крошки гранулировали, полученные гранулы подвергали пиролизу при температуре 750°С [2].
Содержание железа в пиролизованных образцах варьировало в пределах 2,3-3,9 мас. %.
Модифицирование образцов,
пиролизованных при температуре 750оС, ионами Бе2+ проводили по следующей методике. В коническую колбу на 250 мл вносили заданную навеску (0,5 г), предварительно высушенного при 105 °С до постоянной массы УММ, 100 мл водного раствора, содержащего ионы железа, и оставляли в контакте на заданный промежуток времени (от 2 до 12 суток). По истечении этого срока адсорбент отделяли под вакуумом от раствора на фильтре с подложкой из пористого стекла. УММ, не снимая с фильтра, промывали несколькими порциями 0,1н раствора NaOH до достижения значения рH промывной воды, равного 10. рН контролировали с помощью рН метра.
Затем фильтры с сорбентом высушивали в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 2 ч. Модифицированные железом УММ использовали в процессах разложения пероксида водорода в статических условиях.
Полученные образцы УММ содержали железо в диапазоне 30-50 мг/г. С использованием полученных УММ провели эксперименты по разложению пероксида водорода. Результаты приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Каталитическое разложение пероксида водорода на образцах УММ, модифицированных железом (Снач ШО2=150 мг/л, рН раствора=10; N р-ра №2820э=0,0463 г-экв/л, Упробы= 50 мл, Шумм= 0,1 г, время контакта 1 ч, 70оС)
Образец Содержание железа Объем Na2S2Û3, Остаточное Степень разложения
УММ в образце, мг/г мл содержание H2O2, мг/л H2O2, %
1 30,3 4,8 40,8 72
2 35,0 2,6 22,5 84
3 37,4 0,5 4,3 97
4 39,5 1,2 10,3 93
5 42,4 2,7 23,0 84
6 46,8 3,0 25,5 83
7 50,4 4,0 34,0 77
не модифици- 30,5 4,5 42,50 71
рованный образец
Как видно из табл. 1, значение степени разложения Н2О2 с ростом содержания железа в образцах проходит через максимум (97 %) и далее уменьшается. Такой эффект может быть объяснен быстрым окислением ионов Fe2+ до ионов Fe3+ [3]. Таким образом, было показано, что на модифицированных железом образцах УММ-750 степень разложения Н2О2 составила 93-97% при содержании железа 37-40 мг/г. На полученных образцах были проведены эксперименты по деструктивному окислению НПАВ (неонол АФ9-10) в динамических условиях. Начальная концентрация НПАВ составляла 50 мг/л, концентрация Н2О2 - 100 мг/л, достигнутая степень очистки от неонола АФ9-10 составила 89%.
Список литературы
1. Gautam P. Advanced oxidation processes for treatment of leachate from hazardous waste landfill:
A critical review / P. Gautam, S. Kumar, S. Lokhandwala // Journal of Cleaner Production. -2019. - Vol. 237. P. 117639.
2. Фидченко М.М., Безносюк А.Н., Алехина М.Б. Окислительная деструкция НПАВ в водных растворах в присутствии катализаторов на основе монтмориллонитовой глины и шинной крошки // Материалы V Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Актуальные проблемы теории и практики гетерогенных катализаторов и адсорбентов» 30 июня - 3 июля 2021 года, Серебряный Плёс», Костромская область. С. 442-446.
3. F. Emamia A.R. Tehrani-Bagha K. Gharanjig F.M. Menger. Kinetic study of the factors controlling Fenton-promoted destruction of a non-biodegradable dye//Desalination. 2010. Т. 257. С. 124-128.
