CC BY
24УДК 544.723:549.08:543.33
Есмаил Гамил Касим, А.Ш. Рамазанов
Сорбция ионов кадмия и свинца из водного раствора прокаленной глиной
Дагестанский государственный университет; a_ramazanov_@mail.ru
Изучен процесс сорбции ионов кадмия и свинца из водных растворов на глине из Республики Йемен. Выявлено, что прокаленная глина обладает высокой емкостью по ионам кадмия, свинца и может быть использована как сорбент при анализе и очистке водных растворов.
Ключевые слова: глина, ионы кадмия и свинца, сорбция.
The paper studies the process of sorption of cadmium and lead from aqueous solutions on the clay of the Republic of Yemen. It has been revealed that the calcined clay has a high capacity for the ions of cadmium, lead, and can be used as a sorbent for the analysis and purification of aqueous solutions.
Keywords: clay, ions of cadmium and lead, sorption.
Методы разделения и концентрирования веществ в различных вариантах и техническом оформлении играют большую роль при решении актуальных задач химии, химической и фармацевтической технологии, при анализе и защите объектов окружающей среды от техногенного загрязнения. Большинство задач концентрирования неорганических и органических веществ и отделения их от сопутствующих компонентов в основном решают с помощью сорбционных и экстракционных методов [1].
Для очистки воды от неорганических и органических примесей, в том числе от радиоактивных изотопов, все большее применение находят сорбенты естественного происхождения (цеолиты, глинистые породы, углеродсодержащие материалы). Использование таких сорбентов обусловлено достаточно высокой емкостью, избирательностью, катионообменными свойствами некоторых из них, сравнительно низкой стоимостью и доступностью [2-5].
Целью данной работы является исследование сорбционной активности образца прокаленной глины из Республики Йемен.
Экспериментальная часть
Минерал размалывали, отсеивали мелкие и крупные частицы, оставляя частицы с диаметром 0,25-0,5 мм. Отобранную фракцию глины промывали дистиллированной водой и высушивали до воздушно-сухого состояния.
Сорбционную активность образца глины относительно ионов свинца и кадмия изучали на модельных растворах, которые готовили растворением в дистиллированной воде соответствующих химически чистых реактивов.
Опыты по изучению процесса сорбции ионов тяжелых металлов из водных растворов сорбентом проводили в статическом режиме при постоянном встряхивании. Для чего в коническую колбу вносили навеску сорбента, раствор с определенной концентрацией сорбата, выдерживали при перемешивании в течение заданного времени при определенной температуре.
Величину сорбции (S, %), сорбционную емкость (a«) оценивали по уменьшению содержания исследуемого иона в объеме раствора до и после сорбции методом атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе марки contra 700 (Analytik Jena, Германия).
Результаты и их обсуждение
Опыты по исследованию влияния рН на величину сорбции ионов свинца и кадмия из водных растворов показали (рис. 1), что оптимальной кислотностью среды для сорбции на исследуемой глине является рН больше 3,0 для ионов свинца и 6,0 ионов кадмия.
Рис. 1. Зависимость степени сорбции ионов кадмия и свинца на йеменской глине от рН (V = 200 см3; т = 0,1 г; t = 20 ± 2 0С; т = 30 мин; С = 10 мг/дм3)
Из полученных данных следует, что совместное концентрирование ионов свинца и кадмия из водных растворов на исследуемом сорбенте можно успешно проводить при рН больше 6,0.
Из результатов, представленных на рис. 2, видно, что для достижения высоких степеней сорбции ионов кадмия и свинца на прокаленной глине требуется контакт сорбата с сорбентом в течение более 60 минут при температуре 20 ± 2 0С.
Рис. 2. Зависимость сорбции ионов кадмия и свинца на Йеменской глине от времени (V = 100 см3; т = 0,1 г; рН = 5,0; См = 10 мг/дм3 и Срь = 2 мг/дм3; X = 20 ± 2 0С)
Сорбционную емкость глинистого материала по ионам металлов определяли по кривым насыщения (рис. 3). Установлено, что емкость глины по ионам кадмия составляет 37,8 мг/г, а по ионам свинца - 54,0 мг/г. Полученные результаты свидетельствуют о достаточно высокой сорбционной способности исследуемой глины.
А, мг/г
60 50 40 30 20 10 0
Рис. 3. Зависимость сорбционной емкости йеменской глины от концентрации ионов свинца (V = 100 см3; т = 0,1 г; рН = 5,3; t = 20 ± 2 0С; т = 210 мин) и ионов кадмия (V = 100 см3; т = 0,1 г; рН = 6,0; t = 20 ± 2 0С; т = 210 мин)
Экспериментально установлено, что при обработке прокаленной глины растворами 1-молярных минеральных кислот (НС1, НЫ03, Н^04) сорбционная способность образца по ионам свинца и кадмия и его текстура практически не меняются.
Исследуемая глина опробована для концентрирования и количественного определения ионов свинца и кадмия в питьевой воде методом «введено-найдено». Для этого в 1 дм воды с рН = 7,7 вводили определенное количество ионов свинца и кадмия, 1 г сорбента и перемешивали механической качалкой в течение 60 минут. Затем сорбент отфильтровывали, промывали дистиллированной водой и заливали 10 см3 1 М раствора азотной кислоты для экстракции сорбированных ионов в жидкую фазу. Содержание ионов свинца и кадмия в экстракте определяли пламенным атомно-абсорбционным методом (табл.).
Таблица. Результаты определения ионов кадмия и свинца в воде с использованием
йеменской глины (п = 5, Р = 0,95)
Определяемый ион Введено, мкг/дм3 Найдено, мкг/дм3
Cd+2 9,82 9,48±0,31 0,212
РЬ+2 25,41 24,86±0,11 0,078
Таким образом, полученные результаты показывают, что прокаленная йеменская глина может быть использована как сорбент ионов кадмия и свинца, в т. ч. как фильтрующий материал при анализе и очистке водных растворов.
Работа выполнена в рамках программы стратегического развития ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный университет», проект № 10С.
Литература
1. Золотое Ю.А. Разделение и концентрирование в химическом анализе // Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). - 2005. - Т. ХШХ. - № 2. -С. 6-10.
2. Третинник В.Ю. Природные дисперсные минералы и перспективы их использования в технологии водоочистки // Химия и технология воды. - 1998. - Т. 20. - № 2. -С. 34-42.
3. Мясоедоеа Г.В., Никашина В.А. Сорбционные материалы для извлечения радионуклидов из водных сред // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). -2006. - № 5. - С. 55-63.
4. Рамазаное А.Ш., Атаее М.Б., Каспароеа М.А. и др. Адсорбция ионов стронция из водных растворов природным алюмосиликатом // Вестник Дагестанского научного центра - 2011. - № 43. - С. 33-37.
5. Рамазаное А.Ш., Каспароеа М.А., Сараееа И.В. и др. Сорбционные свойства природных глинистых материалов Республики Дагестан // Вестник Дагестанского государственного университета. - 2013. - Вып. 1. - С. 212-217.
Поступила е редакцию 30 сентября 2013 г.
