ОЧИСТКА ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Cu2+, Zn2+ И Ni2+ МЕТОДОМ АДСОРБЦИИ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

ОЧИСТКА ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Cu2+, Zn2+ И Ni2+ МЕТОДОМ АДСОРБЦИИ

1 2 3

Ибрагимов Ш.Т. , Нуруллаев Ш.П. , Алихонова З.С.

1Ибрагимов Шавкат Тулкунович - докторант;

2Нуруллаев Шавкат Пайзиевич - кандидат химических наук, профессор;

3Алихонова Зухра Саидходжаевна - кандидат химических наук, доцент, кафедра аналитической, физической и коллоидной химии, Ташкентский химико-технологический институт, г. Ташкент, Республика Узбекистан

Аннотация: изучены адсорбционные свойства ионов тяжелых металлов, таких как Cu2+, Zn2+ и Ni2+ из промышленных сточных вод с применением адсорбентов, полученных с использованием шлаковых отходов Бекабадского металлургического завода. Определено, что максимальная адсорбционная емкость разработанных адсорбентов по адсорбции ионов Cu2+, Zn2+ и Ni2+ составила 10,44; 9,23 и 6,98 ммоль/г соответственно.

Ключевые слова: точные воды, очистка, ионы тяжелых металлов, адсорбция, адсорбционная емкость, отходы металлургического завода, ферритизация отходов, изотермы адсорбции.

PURIFICATION OF HEAVY METAL IONS Cu2+, Zn2+ AND Ni2+ FROM INDUSTRIAL WASTEWATER BY THE ADSORPTION METHOD Ibragimov Sh-Т.1, Nurullaev Sh.R2, Alihonova Z.S.3

1Ibragimov Shavkat Tulkunovich - doctoral Student;

2Nurullaev Shavkat Payzievich - Candidate of Chemical Sciences, Professor;

3Alihonova Zukhra Saidkhodzhaevna - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF ANALYTICAL, PHYSICAL AND COLLOIDAL CHEMISTRY, TASHKENT INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY, TASHKENT, REPUBLIC OF UZBEKISTAN

Abstract: the adsorption properties of heavy metal ions such as Cu2+, Zn2+ and Ni2+from industrial wastewater were studied using adsorbents obtained using slag waste from the Bekabad Metallurgical Plant. It was determined that the maximum adsorption capacity of the developed adsorbents for the adsorption of Cu2+, Zn2+ and Ni2+ ions was 10.44; 9.23 and 6.98 mmol/g, respectively.

Keywords: wastewater, purification, heavy metal ions, adsorption, adsorption capacity, metallurgical plant waste, waste ferritization, adsorption isotherms.

УДК 66.081.3

Введение. С интенсивным развитием науки, техники и технологии промышленных предприятий вопросы охраны окружающей среды в нашей республике становятся все более актуальными [1-2]. Поэтому перед специалистами, учеными и экологами стоит глобальная задача - решение этих проблем. В то же время проблема выделения ионов тяжелых металлов из промышленных сточных вод до сих пор остается актуальной на сегодняшний день.

В данной работе исследованы адсорбционные свойства ионов тяжелых металлов Cu2+, Zn2+ и Ni из промышленных сточных вод с применением композиционных адсорбентов, разработанных на основе металлургических шлаков Бекабадского металлургического завода Республики Узбекистан. Последние годы особое внимание уделяется очистке промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов различными методами, таких как химическое осаждение, мембранное разделение, ионный обмен, испарение, электролиз и т.д. [3]. Эти методы часто дороги или неэффективны, особенно когда количество ионов тяжелых металлов в растворе более низкое. В этом случае при очистке сточных вод от этих ионов применяется адсорбционный метод, который занимает особое место среди применяемых традиционных методов.

Результаты и их обсуждение. Композиционные сорбционные материалы на основе ферритизированного металлургического шлака изготавливали механическим перемешиванием. Полученные сорбенты имеют вид гранул с размером 0,45-0,25 мм или представляет собой мелкодисперсный порошок черного цвета. С использованием элементного анализа найдено, что металлургический шлак - это твердый материал с влажностью 6,0-8,0% и в нем содержатся ионы Fe(II)=50-60%, Mn=6,0%, Ca=8,0%, Al=3,0%, Mg=0,8-3,0% а также в шлаке присутствуют в незначительном количестве: Cr, K, Cu, Pb, Zn, Ni, V, Sn, P, Na, Ti. Наличие ионов Fe в исходном шлаке позволяет получить магнетит и ферриты при ферритизации, что обуславливает явление магнитных свойств у ФМШ (ферритизированные металлургические шлаки). Получаемые вещества нерастворимы в

воде и очень малом количестве растворяется в концентрированной HCl. Изотермы и кинетика адсорбции определялись в периодических экспериментах с перемешиванием и контролем температуры. В равновесных экспериментах использовались ионы тяжелых металлов Cu2+, Zn2+ и Ni2+ и композиционный адсорбент. Балансовая нагрузка рассчитывались следующим образом:

здесь: Co - начальная концентрация ионов металлов в растворе, С равн. - концентрация после достижения адсорбционного равновесия, V - объем адсорбата, m-масса адсорбента.

Концентрация ионов металлов равнялся - 0,1; 1,0; 10,0; 100 и 1000 мг/л. Изотермы сорбции получены на образцах растворов ионов тяжелых металлов в присутствии композиционного адсорбента при значениях рН равным=1-7. Оказалось, что процесс разделения компонентов более интенсивен при значениях рН равным 5-6. Исследовано влияние начального рН, времени контакта фаз, концентрации ионов и температуры раствора на адсорбционную способность адсорбента. Десорбция композиционного адсорбента от ионов металлов достигалась 0,1 М HCl примерно за 20-25 минут [4]. На рис.1. представлены кинетические кривые адсорбции ионов тяжелых металлов Cu2+, Zn2+ и Ni2+. Как показано на рис. 1 равновесная концентрация адсорбции ионов тяжелых металлов Cu2+, Zn2+ и Ni2+ наступает через 60-70 минут. На рис. 2 показаны изотермы адсорбции ионов тяжелых металлов Cu2+, Zn2+ и Ni2+. Найдено, что адсорбционное равновесие наступает при концентрации 0,17 моль/л. Изотермические кривые нелинейны и соответствуют изотермическим кривым Ленгмюрского типа.

Выводы. Найдено, что сорбция ионов тяжелых металлов в примененных адсорбентах может происходить в многокомпонентных молекулярных слоях. В состоянии равновесия скорость адсорбции одинакова. Изотермы адсорбции меди, цинка и никеля имеют нелинейный характер и эти кривые вполне подчиняются закономерностям Ленгмюра. Максимальная адсорбционная емкость композиционного адсорбента полученного с применением металлургического шлака, по адсорбции ионов Cu2+, Zn2+ и Ni составила 10,44; 9,23 и 6,98 ммоль/г соответственно.

аадс. (Co"CpaBH.)'V/m,

9 -2 •

о

20

40

60

80

Время (т), мин 1-Cu: 2-Ni: 3-Zn

Рис. 1. Кинетические кривые адсорбции ионов тяжелых металлов Си2+, Хп2+ и №2+ с применением композиционного

адсорбента

О 0,05 0,1 0 15 0,2 0,2S Концентрация адсорбента (С), мг/л 1-Cu; 2-Ni; 3-Zn

Рис. 2. Изотермы адсорбции ионов тяжелых металлов Cu2+, Zn2+ и Ni2+ Список литературы /References

1. Долина Л.Ф. Сорбционные методы очистки производственных сточных вод: учебное пособие. -Днепропетровск: ДИИТ, 2008. 84 стр.

2. Нуруллаев Ш.П., Рузметов И., Саидмирзаева Д. Сорбционные материалы с использованием роторных шлаков и применение их для очистки воды. Научный журнал: Universum: технические науки. М. № 2 (71), 2020. Стр. 64-68.

3. Исмагилов Р.Р, Проблема загрязнения водной среды и пути ее решения // Молодой ученый, 2012. № 11. С. 127-129.

4. Shaikhiev G., Denisov T.R., Albutova D.A., Gafiyatova S.R. // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2017. Vol. 12. № 5. P. 1642-1648.