УГЛЕРОДОМИНЕРАЛЬНЫЕ АДСОРБЕНТЫ И КАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПАВ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 661.183:546.125

Фидченко М.М., Омельяненко Л.В., Отырба Г.Г., Алехина М.Б.

УГЛЕРОДОМИНЕРАЛЬНЫЕ АДСОРБЕНТЫ И КАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПАВ

Фидченко Михаил Михайлович, аспирант 1 года обучения кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов. e-mail: fidchenkomm@mail.ru

Омельяненко Лариса Вячеславовна, бакалавр 4 курса кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов.

Отырба Гудиса Геннадьевич, магистр кафедры биотехнологии и промышленной экологии.

Алехина Марина Борисовна, профессор кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических

процессов,

e-mail: mbalekhina@vandex.ru

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, 125047, Москва, Миусская пл., 9

Углеродоминеральные материалы, полученные из природных минералов и органических веществ, модифицирующих их поверхность углеродом, могут использоваться в процессах очистки сточных вод от различных органических примесей как адсорбенты или катализаторы процессов их окислительной деструкции. Степень разложения окислителя составила 77,3 % на лучшем образце.

Ключевые слова: углеродминеральные адсорбенты и катализаторы, пероксид водорода, ПАВ, монтмориллонит, окисление.

CARBON-MINERAL ADSORBENTS AND CATALYSTS FOR WASTE WATER TREATMEANT FROM SURFACTANTS

Fidchenko M.M., Omelyanenko L.V., Otyrba G.G., Alekhina M.B. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

Carbon-mineral materials emitting natural minerals and organic substances that modify their carbon structure, which can be used in wastewater treatment processes from various components that are adsorbents or catalysts for the processes of their oxidative destruction. The level of decomposition of the oxidant reaches 77.3% on the best sample. Keywords: carbon mineral adsorbents and catalysts, hydrogen peroxide, surfactant, montmorillonite, oxidation

Углеродоминеральные материалы,

полученные из природных минералов и органических веществ, модифицирующих их поверхность углеродом, могут использоваться в процессах очистки сточных вод от различных органических примесей как адсорбенты или катализаторы процессов их окислительной деструкции. Примерами таких примесей могут служить катионоактивные или неионогенные ПАВ (НПАВ) - вещества устойчивые к биологическому разложению. Для их глубокой деструкции целесообразно использовать сильные окислители. Среди них предпочтителен выбор еще и веществ, безопасных для окружающей среды. Одним из перспективных окислителей НПАВ является пероксид водорода, необходимую концентрацию которого легко создать в очищаемой жидкости путем дозирования его раствора.

Основные характеристики образцов УМА, полученных из

при 750°С и.

Помимо окислительных, эффективны сорбционные методы очистки сточных вод. При этом наряду с традиционными видами сорбентов (активированные угли) часто используют науглероженные материалы, полученные из более дешевого сырья и даже отходов производства, известно применение различных нефтепродуктов, растительных и углеродсодержащих промышленных отходов. Одним из таких материалов может быть добавка шинной крошки - продукта переработки автомобильных шин.

Образцы углеродоминеральных сорбентов и катализаторов были синтезированы на основе монтмориллонитовой глины и шинной крошки. Формованные частицы смеси реагентов подвергали пиролизу при 750 оС [1] и 500 оС. Результаты исследований сорбционных свойств приведены в табл. 1

Таблица 1.

¡5% шинной крошки и 75% природной глины (пиролиз №1 Г»2 при 500°С)

Образец глины СОЕа, мг-экв/г СОЕк, мг-экв/г Суммарная пористость по Н2О, см3/г Удельная поверхность по МГ, м2/г Емкость по бензолу, мг/г Сорбция йода, мг/г

УМА пиролиз №1 3,69 3,40 0,358 3,46 259 224

УМА пиролиз №2 3,69 3,42 0,318 3,93 341 167

Изменение температуры пиролиза повлекло за собой незначительное изменение сорбционных свойств УМА.

Таким образом, мы видим, что результаты обменных емкостей практически не изменились, анионная емкость выше катионной в обоих случаях, что является характерной чертой всех глинистых материалов, в том числе и, использованных для синтеза представленных образцов УМА. Суммарная пористость по воде снизилась, удельная поверхность

по МГ изменилась незначительно. Сорбция по йоду уменьшилась с 224 мг/г до 167,26 мг/г,. Ёмкость по бензолу увеличилась с 259 мг/г до 341 мг/г.

Данные свидетельствуют о том, что проводить пиролиз адсорбента можно при более низких температурах, экономя на энергозатратах, незначительно теряя при этом в качестве адсорбента.

Пиролизованые образцы исследовали в реакции по разложению пероксида водорода. Результаты приведены в табл. 2

Таблица 2.

Результаты опытов по разложению пероксида водорода на природной Калужской глине и полученных из неё

углеродминеральных адсорбентах

(С„ачН202 = 150мг/л;рНраствора 10; Np.paNajSjo3 = 0,0463 г-экв/л;¥„робы = 50мл; тсор6тта= 0,1 г; время контакта 1 ч, 70°С )

Образец Объем раствора Na2S2O3, мл Остаточное количество H2O2, мг/л Степень разложения Н2О2, %

Исходная глина 5,1 80,3 46,5

Пиролиз в муфеле При 750оС 2,5 39,4 73,7

Пиролиз в реакторе при 750 С 2,0 34,0 77,3

Пиролиз в реакторе при 500 С 2,7 46,7 68,0

Таким образом, степень разложения пероксида водорода на УМА, при пиролизе 750СС составила 77,3 %, что не сильно отличается от степени разложение Н2О2 на сорбенте, карбонизованном в муфельной печи: 73,7%.

Степень разложения пероксида водорода на УМА, полученном при пиролизе в реакторе при 500°С, составила 68%.

Результат немного ниже других образцов, но выше значения степени разложения пероксида водорода на активном угле БАУ - 43% [2] и исходной глине - 46,5% .

Список литературы:

1. Фидченко М.М, Отырба Г.Г., Каменчук И.Н., Клушин В.Н.Каталитическое разложение пероксида водорода на природных глинах калужской области и углеродминеральных адсорбентах, полученных с их использованием.//Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. Том XXXII, № 12 (208). - М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2018. С. 7678.

2. Морозов А.И., Родионов А.И., Каменчук И.Н., Курилкин А.А. Разложение пероксида водорода на активных углях различных марок.// Успехи в химии и химической технологии: сб. научн. тр., том XXVIII, №5. М.:, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2014.- с.50-53