CC BY
0
УДК 661.183.2
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРФОДИАТОМИТОВОГО СОРБЕНТА-МЕЛИОРАНТА ДЛЯ РЕАБИЛИТАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Н.Ю. Антонинова, А.И. Усманов, А.В. Собенин, Я.А. Кузнецова
В динамических условиях исследована адсорбция метиленового синего на образцах торфо-диатомитового сорбента-мелиоранта, полученного из верхового фрезерного торфа, диатомита и сапропели озерного происхождения [1]. Установившееся равновесное состояние процесса получено при температуре 298 K с тремя моделями изотерм адсорбции (Фрейндлиха, Ленгмюра и Редлиха-Петерсона) линейным методом. Наилучшее соответствие в связи с высоким значением коэффициента корреляции было достигнуто с помощью уравнения Редлиха-Петерсона.
Ключевые слова: метиленовый синий, адсорбция, адсорбат, торф, диатомит, торфо-диатомитовый сорбент- мелиорант, изотерма адсорбции.
Введение. Миграция загрязняющих веществ в природных экосистемах оказывает негативное воздействие на животный, растительный мир и здоровье человека. Кроме того, в результате миграции могут начаться необратимые негативные изменения в окружающей среде, что влечёт за собой нарушение экологического баланса. Одним из наиболее опасных по своим последствиям является нефтезагрязнение земельных ресурсов, следовательно, разработка природоохранных мероприятий, в основе которых заложено использование эффективных органоминеральных мелиорантов-сорбентов. Получивших широкое распространение в нефтяной промышленности позволит восстановить экосистемы и снизить негативного воздействие нефтепродуктов на окружающую среду.
Процесс адсорбции заключается в способности адсорбентов концентрировать на своей поверхности молекулы адсорбата за счет физических и/или химических сил. На данный процесс могут повлиять многие параметры, такие как: типы адсорбируемых веществ и самого сорбента, наличие активных центров, площадь удельной поверхности, наличие пор, присутствие в жидкости конкурирующих веществ и др. [1]
Главными факторами, обуславливающими выбор мелиоранта -сорбента являются: доступность и эффективность нейтрализации по отношению к различным загрязняющим окружающую природную среду веществам и экономическая целесообразность его использования. [2-3].
В качестве индикатора сорбционной активности согласно ГОСТ 445374 в исследованиях использовался органический краситель метиленовый си-
ний, позволяющий описать адсорбцию ограниченно растворимых жидких веществ из воды.
Метиленовый синий (МС) (хим. формула С16И18СШ33) (рис. 1) - органический краситель, представляет собой тёмно-зеленые кристаллы с бронзовым блеском.
I ©е 1
Н3С 01 СН3
Рис. 1. Строение молекулы МС
В связи с этим, целью данного исследования является изучение механизма адсорбции торфо-диатомитового сорбента-мелиоранта (ТДМ) (определение константы равновесия) при помощи изотермических моделей Фрейнд-лиха, Ленгмюра и Редлиха-Петерсона, в целях оценки эффективности тестируемого мелиоранта-сорбента. ТДМ состоит из следующих материалов (рис. 2) [4]:
Рис. 2. Морфология поверхности ТДМ
1. Верховой торф, фракционированный (фракция 0-10). Влажность торфа от 50 до 75 %, водородный показатель водной вытяжки (рН) 5,5...7,5. Степень разложения верхового торфа не превышает 25 %, зольность - менее 5 %. Основные неорганические соединения торфа: азот до 1,5 %, фосфор, калий, кальций (в сумме) до 0,6 % (№Р:К).
2. Диатомит по ГОСТ Р 51641-2000 или ТУ 5761-001- 59266087-2005. Содержание БЮ2 - 82 %, А1203 - 7 %, Бе203 - 4 %. В работе исследовалась
воздушно сухая масса диатомита и диатомит активированный при температуре 400 0С в течение одного часа.
3. Сапропель озерного происхождения (ТУ 0135-001-94744244-2007). Массовая доля органического вещества - 52 %, зольность - 48 %, общий азот - 1,5 %, общий фосфор - 0,2 %, общий калий - 0,4 %. рНсол - 8,1 %. Влажность не более 60 %.
4. Метиленовый синий (МС) (хим. формула С^Н^СШ^) согласно ГОСТ 4453-74.
5. Нефть Лянторского месторождения. Основными физико-химическими показатели: содержание хлористых солей (100 мг/дм3); плотность нефти при 20 0С составляет 0,894 кг/м3 (тяжелая); содержание общей серы (0,99 % - сернистые); содержание базовых масел (15 % - на нефть); содержание парафинистых углеводородов (2,4 %).
Сорбционную емкость ТДМ по отношению к метиленовому синему тестировали согласно ГОСТ 4453-74. Равновесную концентрацию в растворах определяли при помощи фотоколориметра КФК-3 при длине волны 660-670 и температуре 298 К.
Для исследования сорбционной активности материалов, навески ТДМ массой 0,2 г помещали в колбы 50 см3 с раствором МС семи разных концентраций: 1500, 1350, 1200, 1050, 900, 750, 600 мг/дм3 (рис. 3). После чего колбы перемешивали в шейкере БЬМ1 ЯМ-1Ь (Латвия) со скоростью ~100 об/мин в течении 180 мин.
Зависимость адсорбции МС от времени определяли следующим образом: десять колб МС с массовой концентрацией 1500 мг/дм3 с навеской ТДМ 0,2 г по очереди снимали с шейкера каждые 20 мин (всего 200 мин), после чего измеряли оптическую плотность раствора и определяли концентрацию при помощи градуировочного графика.
Количество поглощенного мелиорантом МС вычисляли по формуле (1), мг/г [5 - 6]:
(С0 - Се )■¥
де = ^-, (1)
т
где де - величина адсорбции, мг/г; С0 - начальная концентрация МС, мг/дм3; Се - равновесная конечная концентрация после адсорбции МС; мг/дм3, V -объем приливаемого раствора, дм3; т - масса навески, г.
Рис. 3. Градуровочныерастворы метилового синего
Полученные экспериментальные данные обрабатывали при помощи программного обеспечения Microsoft Excel 2021.
С целью получения сведений о морфологии поверхности мелиоранта и процессах, происходящих на границе раздела фаз «жидкость - твердое вещество», были рассчитаны математические модели адсорбции [7]. В исследовании применялись три распространённые модели, наиболее полно описывающие процесс адсорбции - Ленгмюра, Фрейндлиха и Редлиха - Петерсона. Рассчитаны также константы изотерм адсорбции [8].
Модели, применяемые для описания изотермы адсорбции МС [9 -11] следующие.
1. Модель Ленгмюра
A = amKLC\, (2)
(1 + KLCe ) V 7
где A - количество сорбируемого МС; мг/г; ат - сорбционная емкость сорбента при насыщении, мг/г; KL - константа уравнения изотерм адсорбции Ленгмюра; Ce - равновесная конечная концентрация, мг/дм3.
Линейная форма
111 ™
— =-+—, (3)
A amKiÇe A
где A - количество сорбируемого МС, мг/г; ат - сорбционная емкость сорбента при насыщении, мг/г; KL - константа уравнения изотерм адсорбции Ленгмюра; Ce - равновесная конечная концентрация, мг/дм3.
Характеризует заполнение поверхности в условиях равновесия и основана на том, что на поверхности адсорбента образуется мономолекулярный сорбционный слой и все активные участки обладают равной энергией сорбции [12-13]
2. Модель Фрейндлиха
A = KFCe1 n, (4)
где А - количество сорбируемого МС; Кр - константа уравнения изотерм адсорбции Фрейндлиха, мг/г; Се - равновесная конечная концентрация, мг/дм3; 1/ п - константа изотермы Фрейндлиха, показывающая интенсивность сорбции.
Линейная форма
1п А = 1п Кр +—1п Се, (5)
п
где А - количество сорбируемого МС, мг/г; Кр - константа уравнения изотерм адсорбции Фрейндлиха; Се - равновесная конечная концентрация, мг/дм3; 1/ п - константа изотермы Фрейндлиха, показывающая интенсивность сорбции.
Характеризует гетерогенные поверхности, с неопределенным количеством активных адсорбционных центров [12, 14-15]. Предполагает, что адсорбционные центры имеют различные величины энергии, что приводит к заполнению в первую очередь центров с максимальной энергией, а прочность связывания уменьшается пропорционально увеличению степени заполнения активных центров [16]. Но данная модель не дает представления о предельном значении сорбции при насыщении [17]. 3. Модель Редлиха - Петерсона
А = КкСе , (6)
(1 + аКСев)'
где А - количество сорбируемого МС, мг/г; Кк - константа уравнения изотерм адсорбции Редлиха-Петерсона; Се - равновесная конечная концентрация, мг/дм3; ак - константа изотермы Редлиха-Петерсона; в - константа изотермы
Редлиха-Петерсона значение которой должно лежать в диапазоне 0<р<1. Линейная форма
' Се Л
К--1 = 1п ак + в 1п Се, (7)
V А )
где Кк - константа уравнения изотерм адсорбции Редлиха-Петерсона; Се -равновесная конечная концентрация, мг/дм3; А - количество сорбируемого МС, мг/г; ак - константа изотермы Редлиха-Петерсона; в - константа изотермы Редлиха-Петерсона значение которой должно лежать в диапазоне 0<в<1.
Совмещает модели Ленгмюра и Френдлиха и рассматривает механизм адсорбции как смешанный, не ограничивающийся мономолекулярной адсорбцией [18]. Предусматривает, кроме гетерогенности поверхности сорбента, также наличие определенного числа адсорбционных центров с одним и тем же адсорбционным потенциалом [19].
1п
Стоит отметить, что модель Редлиха-Петерсона содержит три константы в связи с чем воспользоваться ее линейной формой для выявления констант невозможно [19 - 20]. Поэтому в Microsoft Excel использовали процедуру минимизации при помощи встроенной функции «Поиск решения».
Результаты исследования. Изучение механизма адсорбции ТДМ при помощи изотермических моделей. Исследование процесса адсорбции на границе твердое тело - раствор позволит наиболее точно определить процессы, происходящие в сорбентах и подобрать наиболее близкую модель, описывающую процесс адсорбции [21].
Механизм процесса адсорбции молекул МС с активными центрами адсорбентов был установлен при помощи исследования кинетики сорбции [22].
Из рис. 4 видно, что извлечение молекул МС мелиорантом возрастает с течением времени и достигает своего пика в районе 160 - 200 мин активного перемешивания. Сорбционная емкость на данном участке составляет 278...279 мг/г.
г 282 280 278 276 274 Ш 272 S а> 270 С4 268 266 264 262 260
20 40 60 8 0 100 120 140 160 180 200 220 t, МИН J
Рис. 4. Адсорбция МС с течением времени (де=/(ф, мг/г
Вид полученной кривой, можно охарактеризовать с помощью классификации Гильса и Смита. Данная классификация дает предположение о характере протекания процесса сорбции исследуемых образцов по органическому веществу МС. Классификация делится на четыре класса (Б, Ь, Н, С) по форме начального участка и на пять типов по изменению кривой в зависимости от увеличения исходной концентрации. Получается всего 18 видов экспериментальных изотерм сорбции, показанные на рис. 4 согласно указанной классификации.
Класс Б назван по форме кривой (Б-образная): на начальном участке вогнутая, затем выпуклая. Данный класс образуется, когда сила взаимодействия между адсорбированными молекулами МС больше силы взаимодей-
ствия между растворенным веществом и адсорбентом поэтому в этом случае будет увеличиваться энергия активации. Молекулы адсорбата в S классе стремятся расположиться на поверхности адсорбента в виде цепей [23].
Класс L (Ленгмюра) наиболее распространен, эта кривая выпукла, может асимптотически стремиться к максимуму. Для изотерм класса L, характерна независимость теплоты адсорбции от степени заполнения поверхности и отсутствие конкуренции со стороны растворителя.
Класс H (high) сорбция с высоким сродством, на начальном участке кривая почти вертикальна. Данный класс сорбции возможен в случае большей схожести адсорбента с адсорбатом, что может привести к образованию химических связей на границе раздела фаз (хемосорбцией).
Класс C (consnant) линейная изотерма. Номер типа связан с последующим изменением формы кривой при более высоких концентрациях (обусловленным исчерпанием действующих и / или включением новых механизмов адсорбции). Класс отражает сохранность количества адсорбционных центов в различных диапазонах концентраций. Изотермы класса С показывают наличие у адсорбента различных пористых слоев с большой проникающей способностью адсорбата (рис. 5).
S L Н С
Равновесная концентрация
Рис. 5. Классификация изотерм сорбции по Гильсу и Смиту
Сравнив виды указанных изотерм с результатами адсорбции, можно предположить, что полученная нами изотерма адсорбции ТДМ соответствует 2-му типу. Проанализировав, начало графика, можно судить о принадлежности изотермы к Б-классу. Это может свидетельствовать о том, что для материала характерно сильное взаимодействие между адсорбированными молекулами при одновременном ослаблении взаимодействия адсорбтива с адсорбентом, что приводит к увеличению теплоты адсорбции. Б образный вид
изотермы может быть связан с тем, что из-за сильного взаимодействия между адсорбированными молекулами при одновременном ослаблении взаимодействия адсорбата с мелиорантом, адсорбированные молекулы стремятся расположиться на поверхности материала в виде скоплений, кластеров, цепей, чему способствует монофункциональный характер адсорбтива и сильная адсорбция растворителя [24 - 25].
Изотерма Б-класса позволяет описывать адсорбцию ограниченно растворимых жидких веществ из воды [26].
Линейные формы изотерм наглядно показывают соответствие выбранного типа уравнения экспериментальным данным. О приемлемости этих моделей в каждом конкретном случае можно судить по значению среднеквадратичного отклонения экспериментальных точек Я2. Отклонения от линейности в некоторой части графика могут быть вызваны изменением механизма адсорбции.
На рис. 6 - 8 приведены полученные экспериментальные изотермы адсорбции МС мелиорантом из водных растворов различной концентрации МС.
1.2
1.0 о,? 'о,6
0,4 0.2 0.0
-■V *
• *
• •
100 150 200 250 .100 350
Се
Рис. 6. Изотерма адсорбции МС по модели Ленгмюра, Се/це=/(Се)
Рис. 7. Изотерма адсорбции МС по модели Фрейндлиха, Ьще=/(ЬпСе)
Г 7,5 7,0 1 о о4 и йб,о Л 1
в"**' •
•
5,0 3
3 3 8 4,3 4 Ьп Се 8 5,3 5 8
Рис. 8. Изотерма адсорбции МС по модели Редлиха-Петерсона,
Ьп(КкСе/це-1)=/(ЬпСе)
Результаты выполненного экспериментального тестирования ТДМ позволяют определить наиболее подходящую адсорбционную модель по значению среднеквадратичного отклонения экспериментальных точек Я2 (табл. 1, 2).
Таблица 1
Сравнение моделей изотерм адсорбции МС_
Параметры модели Сорбент
ТДМ
Модель Ленгмюра Уравнение
Кь 0,062 у = 0,0034х + 0,1801,
ат 249,489
Я2 0,9378
Модель Фрейндлиха
КР 58,469
п 0,256
Я2 0,8311
Модель Редлиха-Петерсона
Кя 967,671
ан 15,111
в 0,762
Я2 0,9835
Из табл. 1: Кь, Кр, КЯ - константы уравнений изотерм адсорбции Ленгмюра, Фрейндлиха, Редлиха-Петерсона; ащ - сорбционная емкость сорбента при насыщении, мг/г; Я2 - коэффициент корреляции; п - константа изотермы Фрейндлиха, показывающая интенсивность сорбции; ак - константа
изотермы Редлиха-Петерсона; в - константа изотермы Редлиха-Петерсона значение которой должно лежать в диапазоне 0<в<1.
Таблица 2
Торфо-диатомитовый мелиорант _
Модель ад- Модель Модель Модель
сорбции Редлиха-Петерсона > Ленгмюра > Фрейндлиха
Я2 0,9835 0,9378 0,8311
Наилучшее соответствие было достигнуто с помощью уравнения Ред-лиха-Петерсона в связи с высоким значением коэффициента корреляции Я2=0,9835.
Модель Редлиха-Петерсона совмещает модели Фрейндлиха и Ленгмюра и предусматривает, кроме гетерогенности (наличие неодинаковых частей в структуре) поверхности сорбента, также наличие определенного числа адсорбционных центров с одним и тем же адсорбционным потенциалом [27].
Близкое к единице значение параметра в в уравнении Редлиха-Петерсона подтверждает сорбцию МС из разбавленных растворов по механизму Ленгмюра, учитывая равноценность активных центров и однородность поверхности мелиоранта [28].
Кроме того, помимо структурных параметров, на величину адсорбции оказывает влияние и химический состав поверхности мелиоранта, который зависит от его генезиса. Так, МС, являясь катионным красителем, будет взаимодействовать с отрицательно заряженными центрами на поверхности адсорбента, что приведет к увеличению адсорбции [29 - 30].
Заключение. 1. В динамических условиях исследована адсорбция МС на образцах ТДМ. Построены изотермы адсорбции МС.
2. Экспериментальные данные по адсорбции были обработаны с применением моделей Ленгмюра, Фрейндлиха и Редлиха-Петерсона. Определены константы этих уравнений. Показано, что модель Редлиха-Петерсона лучше других описывает равновесные данные адсорбции.
3. Высокий коэффициент корреляции Я2=0,9835 модели Редлиха-Петерсона предполагает, что кроме гетерогенности поверхности сорбента, также отслеживается наличие определенного числа адсорбционных центров с одинаковым адсорбционным потенциалом [32]. Это говорит о том, что кроме
свободной поверхности ТДМ включает в себя различные капилляры и поры, но и активные центры, которые могут положительно влиять на процесс адсорбции и обеспечивать повышение адсорбционной способности [24, 27].
Статья подготовлена по материалам исследований в рамках Госзадания №075-00412-22 ПР. Тема 2 (2022-2024). «Разработка геоинформационных технологий оценки защищенности горнопромышленных территорий и прогноза развития негативных процессов в недропользовании» (FUWE-2022-0002), рег. №1021062010532-7-1.5.1.
Список литературы
1. Исследования кинетики процессов адсорбации фенола отходами ва-ляльно-войлочного производства / Р.З. Галимова, И.Г. Шайхиев, Г.А. Алма-зова, С.В. Свергузова // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. №10. С. 179 -184.
2. Кинетика сорбции ионов железа (III) из водных растворов нативной и модифицированной листвой тополя / Р. З. Галимова [и др.] // Экономика строительства и природопользования. 2022. № 1-2(82-83). С. 115-121.
3. Marsagishvili T., Machavariani M. Theoretical aspects of processes of metal particles adsorption inside channels and on surface of carbon sorbents // Kimya Problemen. 2022. V. 20 (3). P. 213-222.
4. Торфо-диатомитовый мелиорант для рекультивации земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами: пат. 2766361 C1 РФ, № 2021106690; за-явл. 15.03.21: опубл. 15.03.22.
5. Исследование адсорбции ионов цинка кислотомодифицированными опилками акации ушковидной (Acacia auriculiformis) / Ф. Р. Мифтахова [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 5. С. 588595.
6. Adsorption of organic dyes on metallurgical slag of Fe-Ni alloy production / E. B. Khobotova, I. V. Hraivoronska, M. I. Ihnatenko, Iu. S. Kaliuzhna // ChemChemTech. 2020. V.63(8). P. 103-108.
7. Обменная емкость ионитов на основе полисилоксанов, модифицированных дитиооксамидными группами, по отношению к серебру^), платине(^) и палладию(П) / Л. К. Неудачина, А. С. Холмогорова, И. С. Пу-зырев, З. Р. Галиева // Журнал физической химии. 2018. Т. 92. № 11. С. 17791785.
8. Татаринцева Е. А., Ольшанская Л. Н. Получение эффективных нефтесорбентов для очистки вод на основе отходов химической промышленности // Промышленные процессы и технологии. 2021. Т. 1. № 1. С. 6-16.
9. Зеленцов В. И., Дацко Т. Я. Применение адсорбционных моделей для описания равновесия в системе оксигидроксид алюминия фтор // ЭОМ. 2012. №6.
10. Belhachemi Meriem, Addoun Fatima. Comparative adsorption isotherms and modeling of methylene blue onto activated carbons // Applied Water Science. 2011. 1. 111-117. 10.1007/s13201-011-0014-1.
11. Giner-Casares J.J., Brezesinski G., Mohwald H. Langmuir monolayers as unique physical models // Current Opinion in Colloid & Interface Science. 2014. 19(3) P.176-182.
12. Giles C.H. The history and use of the freundlich adsorption isotherm // Journal of the Society of Dyers and Colourists. 1973. V.89(8). P.287-291.
13. Пимнева Л. А., Нестерова Е. Л. Изотермы сорбции ионов бария, меди и иттрия на карбоксильном катионите КБ-4Пх2 // Современные наукоемкие технологии. 2008. № 4. С. 1-5.
14. Characterization of the adsorption site energies and heterogeneous surfaces of porous materials / K.V. Kumar [et. al.] // Journal of Materials Chemistry A. 2019. 7:10104-10137. DOI: 10.1039/ C9TA00287A.
15. Максимов А. Ф., Вагапова А. И., Кутырев Г. А. Сорбция ионов Cu(II) и Co(II) гибридным адсорбентом на основе цеолита и гиперразветвлен-ного полиэфира // Вестник Технологического университета. 2022. Т. 25. № 3. С. 40-45.
16. Куртукова Л. В., Сомин В. А., Комарова Л. Ф. Сорбция катионов кальция и магния из водных растворов на материалах из лузги гречихи // Вестник Технологического университета. 2018. Т. 21. № 7. С. 54-57.
17. Сомин В. А., Комарова Л. Ф., Куталова А. В. Исследования по использованию лузги гречихи для умягчения воды // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. № 2(33). С. 213-222.
18. A new linear form analysis of Redlich - Peterson isotherm equation for the adsorptions of dyes / Feng-Chin Wu [et. al.] // Chemical Engineering Journal. 2010. 162(1): P.21-27.
19. Описание изотермы сорбции тритерпенового сапонина на природных сорбентах / Н. В. Мироненко, С. О. Смусева, Т. В. Коцарева, В. Ф. Селе-менев // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. Т. 20. № 1. С. 40-47.
20. Research Into sorption conditions of 2-(4-sulfophenylazo)-1-amino-8-hydroxynaphthalene-3,6-disulfonic acid by commercial anion exchanger Ab-17 / M. A. Babuev, A. B. Isaev, Z. A. Alilova, S. I. Suleymanov // Kimya РгаЫет1еп. 2022. V. 20 (1). P. 7-17.
21. Removal of Copper(II) and Zinc(II) Ions in Water on a Newly Synthesized Polyhydroquinone / I. Ali [et. al.] // Graphene Nanocomposite Material: Ki-
netics, Thermodynamics and Mechanism. Chemistry Select, 2019. 4. 43. 1270812718.
22. Использование растительного сорбента для извлечения красителя Конго красный из модельных растворов / С. В. Свергузова [и др.] // Chemical Bulletin. 2021. Т. 4. № 1. С. 44-55.
23. Бунькова Е. А., Евтюхина И. С. Построение и анализ изотермы адсорбции уксусной кислоты нанопористым сорбентом AL2O3-na2sio3 // Наука и образование: новое время. 2019. № 1(30). С. 8-12
24. Еремин И. С. Разработка сорбирующего материала на основе растительного сырья: автореф. ... канд. техн. наук. Москва. 2018. С.20.
25. Николаева Л.А., Голубчиков М.А. Адсорбционная очистка промышленных сточных вод от нефтепродуктов модифицированным карбонатным шламом: монография. Казань: КГЭУ, 2018. С.100.
26. Исследование сорбции ароматических соединений из водных растворов терморасширенным графитом / А. А. Войташ [и др.] // Химическая безопасность. 2020. Т. 4. № 1. С. 144-156.
27. A new linear form analysis of Redlich-Peterson isotherm equation for the adsorptions of dyes / F. C. Wu, B. L. Liu, K. T. Wu, R. L. Tseng // Chemical Engineering Journal. 2010.
28. Иммобилизация гидрохлорида доксициклина на клиноптилолите / Т. А. Крысанова, Н. В. Мироненко, В. А. Кирилова, В. А. Крысанов // Сорб-ционные и хроматографические процессы. 2022. Т. 22. № 2. С. 165-172.
29. Влияние пористой структуры углеродных сорбентов из лигнина древесины пихты на сорбцию органических веществ различной природы / Веприкова Е.В., Иванов И.П., Чесноков Н.В., Кузнецов Б.Н. // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. 2018. 11(4). С.488-499.
30. Адсорбция метиленового голубого энтеросорбентами различной природы / А. В. Лишай [и др.] // Журнал Белорусского государственного университета. Химия. 2021. № 1. С. 58-74.
Антонинова Наталья Юрьевна, канд. техн. наук, зав. лаб., [email protected], Россия, Екатеринбург, Институт горного дела Уральского отделения РАН,
Усманов Альберт Исмагилович, науч. сотр., alhert3l79 amail.ru, Россия, Екатеринбург, Институт горного дела Уральского отделения РАН,
Собенин Артём Вячеславович, науч. сотр., arsohayandex.ru, Россия, Екатеринбург, Институт горного дела Уральского отделения РАН,
Кузнецова Ярослава Артемовна, мл. науч. сотр., Yaroslava hrusnitsynaa,mail.ri, Россия, Екатеринбург, Институт горного дела Уральского отделения РАН
EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF PEAT-DIA TOMITE SORBENT-MELIORANT FOR THE REHABILITA TION OF OIL-CONTAMINATED LANDS
N. Y. Antoninova, A.I. Usmanov, A.V. Sobenin, Ya.A. Kuznetsova
The adsorption of methylene blue (MS) on samples of peat-diatomite sorbent -meliorant (TDM) obtained from top milling peat, diatomite and sapropel of lake origin was studied under dynamic conditions [1]. The steady-state equilibrium state of the process was obtained at a temperature of 298 0K with three models of adsorption isotherms (Freundlich, Langmuir and Red-lich-Peterson) by the linear method. The best match due to the high value of the correlation coefficient was achieved using the Redlich-Peterson equation.
Key words: methylene blue, adsorption, adsorbate, peat, diatomite, peat-diatomite sorbent-meliorant, adsorption isotherm.
Antoninova Natalia Yurievna, candidate of technical sciences, head of the lab., [email protected], Russia, Yekaterinburg, Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Usmanov Albert Ismagilovich, scientist. officer, albert3179@,mail.ru, Russia, Yekaterinburg, Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Sobyanin Artem Vyacheslavovich, scientist. officer, [email protected], Russia, Yekaterinburg, Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Kuznetsova Yaroslava Artemovna, jr. scientific. officer, Yaroslava_brusnitsyna@,mail.ri, Russia, Yekaterinburg, Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Reference
1. Studies of the kinetics of phenol adsorption processes by felting and felt production waste / R.Z. Galimova, I.G. Shaikhiev, G.A. Almazova, S.V. Sverguzova // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2016. No.10. pp. 179 - 184.
2. Kinetics of sorption of iron (III) ions from aqueous solutions with native and modified poplar foliage / R. Z. Galimova [et al.] // Economics of construction and environmental management. 2022. No. 1-2(82-83). pp. 115-121.
3. Marsagishvili T., Machavariani M. Theoretical aspects of processes of metal particles adsorption inside channels and on the surface of carbon sorbents // Kimya Problemleri. 2022. V. 20 (3). P. 213-222.
4. Peat-diatomite meliorant for reclamation of lands polluted with oil and petroleum products: pat. 2766361 C1 RF, No. 2021106690; application 15.03.21: publ. 15.03.22.
5. Investigation of the adsorption of zinc ions by acid-modified sawdust of Acacia au-riculiformis / F. R. Miftakhova [et al.] // Sorption and chromatographic processes. 2019. Vol. 19. No. 5. pp. 588-595.
6. Adsorption of organic dyes on metallurgical slag of Fe-Ni alloy pro-duction / E. B. Khobotova, I. V. Hraivoronska, M. I. Ihnatenko, Iu. S. Kali-uzhna // ChemChemTech. 2020. V.63(8). P. 103-108.
7. The exchange capacity of ionites based on polysiloxanes modified by dithiooxamide groups with respect to silver(I), platinum(IV) and palladium(II) / L. K. Neuchadina, A. S. Khol-mogorova, I. S. puzyrev, Z. R. Galieva // Journal of Physical Chemistry. 2018. Vol. 92. No. 11. pp. 1779-1785.
8. Tatarintseva E. A., Olshanskaya L. N. Obtaining effective oil sorbents for water purification based on chemical industry waste // Industrial processes and technologies. 2021. Vol. 1. No. 1. pp. 6-16.
9. Zelentsov V. I., Datsko T. Ya. Application of adsorption models to describe equilibrium in the aluminum hydroxide fluorine system // EOM. 2012. No. 6
10. Belhachemi Meriem, Addoun Fatima. Comparative adsorption iso-therms and modeling of methylene blue onto activated carbons // Applied Wa-ter Science. 2011. 1. 111-117. 10.1007/s13201-011-0014-1.
11. Giner-Casares J. J., Brezesinski G., Mohwald H. Langmuir monolay-ers as unique physical models // Current Opinion in Colloid & Interface Sci-ence. 2014. 19(3) P.176-182.
12. Giles C.H. The history and use of the freundlich adsorption iso-therm // Journal of the Society of Dyers and Colorists. 1973. V.89(8). P.287-291.
13. Pimneva L. A., Nesterova E. L. Isotherms of sorption of barium, copper and yttrium ions on carboxyl cationite KB-4Ph2 // Modern science-intensive technologies. 2008. No. 4. pp. 15.
14. Characterization of the adsorption site energies and heterogeneous surfaces of porous materials / K.V. Kumar [et. al.] // Journal of Materials Chemistry A. 2019. 7:10104-10137. DOI: 10.1039/ C9TA00287A.
15. Maksimov A. F., Vagapova A. I., Kutyrev G. A. Sorption of Cu ions(II) and Co(II) hybrid adsorbent based on zeolite and hyperbranched polyester // Bulletin of the Technological University. 2022. Vol. 25. No. 3. pp. 40-45.
16. Kurtukova L. V., Somin V. A., Komarova L. F. Sorption of calcium and magnesium cations from aqueous solutions on materials from buckwheat husk // Bulletin of the Technological University. 2018. Vol. 21. No. 7. pp. 54-57.
17. Somin V. A., Komarova L. F., Kutalova A.V. Studies on the use of buckwheat husks for water softening // Izvestiya vuzov. Applied chemistry and biotechnology. 2020. Vol. 10. No. 2(33). pp. 213-222.
18. A new linear form analysis of Redlich - Peterson isotherm equation for the adsorptions of dies / Feng-Chin Wu [et. al.] // Chemical Engineering Journal. 2010. 162(1): P.21-27.
19. Description of the isotherm of sorption of triterpene saponin on natural sorbents / N. V. Mironenko, S. O. Smuseva, T. V. Kotsareva, V. F. Selemenev // Sorption and chromatographic processes. 2020. Vol. 20. No. 1. pp. 40-47.
20. Research Into sorption conditions of 2-(4-sulfophenylazo)-1-amino-8-hydroxynaphthalene-3,6-disulfonic acid by commercial anion exchanger Ab-17 / M. A. Babuev, A. B. Isaev, Z. A. Alilova, S. I. Suleymanov // Kimya Prob-lemleri. 2022. V. 20 (1). P. 7-17.
21. Removal of Copper(II) and Zinc(II) Ions in Water on a Newly Syn-thesized Polyhy-droquinone / I. Ali [et. al.] // Graphene Nanocomposite Materi-al: Kinetics, Thermodynamics and Mechanism. Chemistry Select, 2019. 4. 43. 12708-12718.
22. The use of a vegetable sorbent for the extraction of Congo red dye from model solutions / S. V. Sverguzova [et al.] // Chemical Bulletin. 2021. Vol. 4. No. 1. pp. 44-55.
23. Bunkova E. A., Evtyukhina I. S. Construction and analysis of the adsorption isotherm of acetic acid by a nanoporous sorbent AL2O3-na2sio3 // Nauka i obrazovanie: novoe vremya. 2019. No. 1(30). pp. 8-12
24. Eremin I. S. Development of a sorbing material based on vegetable raw materials: abstract. ... candidate of Technical Sciences. Moscow. 2018. p.20.
25. Nikolaeva L.A., Golubchikov M.A. Adsorption treatment of industrial wastewater from petroleum products with modified carbon sludge: monograph. Kazan: KGEU, 2018. p.100.
26. Investigation of the sorption of aromatic compounds from aqueous solutions with thermally expanded graphite / A. A. Voytash [et al.] // Chemical safety. 2020. Vol. 4. No. 1. pp. 144-156.
27. A new linear form analysis of Redlich-Peterson isotherm equation for the adsorptions of dies / F. C. Wu, B. L. Liu, K. T. Wu, R. L. Tseng // Chemical Engineering Journal. 2010.
28. Immobilization of doxycycline hydrochloride on clinoptilolite / T. A. Krysanova, N. V. Mironenko, V. A. Kirilova, V. A. Krysanov // Sorption and chromatographic processes. 2022. Vol. 22. No. 2. pp. 165-172.
29. The effect of the porous structure of carbon sorbents from fir wood lignin on the sorption of organic substances of various nature / Veprikova E.V., Ivanov I.P., Chesnokov N.V., Kuznetsov B.N. // Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2018. 11(4). pp.488-499.
30. Adsorption of methylene blue by enterosorbents of various nature / A.V. Lishay [et al.] // Journal of the Belarusian State University. Chemistry. 2021. No. 1. pp. 58-74.
