Sorption Purification of Model Solutions from Iron and Silicon Ions Using Aluminum Oxyhydroxide

K. I. Machekhina, E. N. Gryaznova, L. R. Merinova, P. V. Abramova

Abstract


The sorption processes of iron(III) and silicon ions from a model solution have been investigated using nanofibrous aluminum oxyhydroxide as a sorbent, obtained by oxidizing aluminum powder with water at a constant temperature in the range from 60 to 75 °C; its surface area is 196.16 m2/g, the pore diameters are from 2 to 15 nm, and the lengths are up to 1 μm. Aluminum powder was obtained by electric explosion of a conductor in argon. The adsorption processes have been studied for iron and silicon ions on aluminum oxyhydroxide and activated carbon from a model solution containing iron(III) ions, silicon, and organic substances of humic origin. The degrees of extraction of iron and silicon ions have been 82% and 41%, respectively, for the aluminum oxyhydroxide sorbent, at the initial concentration of iron 6.7 mg/L and 25.6 mg/L of silicon. For activated carbon, these have been 25% and 9% at the same weight of the sorbent sample. The sorption time is 4 hours. The value of the maximum sorption capacity of aluminum oxyhydroxide with respect to iron ions is 10 mg/g, and 38 mg/g for silicon ions from the model solution. The nanofibrous aluminum oxyhydroxide can be used at the post-treatment stage to remove iron associated with organosilicon compounds from groundwater, where iron substances are present in the colloid form and their concentration does not exceed 2 mg/L and the concentration of silicon does not exceed 12.4 mg/L, with organic substances up to 6.2 mg/L.

Keywords


aluminum oxyhydroxide; sorption; iron; silicon; water treatment

References


Видяйкина, Н.В. Обеспечение экологической безопасности при использовании сельским населением подземных вод для питьевых целей на примере Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа: дис. … канд. геол.-минерал. наук / Н.В. Видяйкина. – Томск, 2010. – 153 с.

Geochemical Groundwater Peculiarities of Paleogene Sediments in S-E Western Siberia Artesian Basin / А.А. Balobanenko, V.A. L'gotin, E.M. Dutova et al. // IOP Conf. Series: Earth and Environmen-tal Science. – 2016. – V. 43. – P. 012030. DOI: 10.1088/1755-1315/43/1/012030.

Цветность подземных вод Западно-Сибирского региона / Л.В. Сериков, Л.Н. Шиян, Е.А. Тропина и др. // Известия Томского политехнического университета. – 2009. – Т. 314, № 3. – С. 54–58.

Iron Oxidation in Different Types of Groundwater of Western Siberia / L.V. Serikov, E.A. Tropina, L.N. Shiyan et al. // J. Soils Sediments. – 2009. – V. 9, № 2. – P. 103–110. DOI: 10.1007/s11368-009-0069-x

Изучение процессов ультра и нанофильтрования коллоидных растворов железа / К.И. Мачехина, Л.Н. Шиян, Е.А. Тропина и др. // Известия Томского политехнического университета. – 2011. – Т. 318, № 3. – С. 27–30.

Тарнопольская, М.Г. Физико-химические основы очистки воды угольным сорбентом МИУ-С / М.Г. Тарнопольская // Водоснабжение и санитарная техника. – 2006. – № 7. – С. 35–39.

Кахраманлы, Ю.Н. Сорбент на основе пенаполиамида для очистки водной поверхности от нефти и нефтепродуктов / М.Г. Кахраманлы, Н.Т. Алиева // Вода: химия и экология. – 2011. – № 6. – С. 70–75.

Артёменко, С.Е. Гибридные композиционные материалы / С.Е. Артёменко, Ю.А. Кадыкова // Химические волокна. – 2008. – № 6. – С. 5–7.

Марченко, Л.A. Сорбционная доочистка сточных вод / Л.A. Марченко, Т.Н. Биковикова, A.C. Шабанова // Экология и промышленность России. – 2007. – Октябрь. – С. 53–55.

Kardash, M.M. Problems of Wastewater Treatment and Methods of Solving them / M.M. Kardash, A.A. Fedorchenko, N.B. Fedorchenko // Fibre Chemistry. – 2003. – V. 35, № 1. – P. 79–82. DOI: 10.1023/A:1023844226989

Тарнопольская, М.Г. Сравнение сорбента МИУ-С с различными активными углями с по-мощью экспресс-метода контроля метиленового голубого / М.Г. Тарнапольская, Е.А. Соловьева // Вода: химия и экология. – 2011. – № 3. – С. 52–57.

Сорбция ионов меди активированным углем марки БАУ-А / О.Д. Линников, И.В. Родина, И.В. Бакланова и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2018. – Т. 18, № 4. – С. 554–562. DOI: 10.17308/sorpchrom.2018.18/563

Мачехина, К.И. Устойчивость коллоидов железа в природных водах / К.И. Мачехина, Л.Н. Шиян, Е.А. Тропина // Журнал прикладной химии. – 2012. – Т. 85, № 7. – С. 1182‒1185.

Сорбционная очистка растворов от ионов тяжелых металлов с применением цеолита, мо-дифицированного углеродными нанотрубками / Т.Ю. Дьячкова, И.А. Макарова, Е.С. Ваганова и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». – 2019. – Т. 11, № 2. – С. 16–27. DOI: 10/14529/chem190202.

Буянтуев, С.Л. Исследование удельной поверхности углей, обработанных электродуговой плазмой, с помощью модели полимолекулярной адсорбции Брунауэра, Эммета, Теллера / С.Л. Буянтуев, А.С. Кондратенко // Вестник Бурятского госуниверситета. – 2012. – № 3. – С. 226–230.

Boehm, H.P. Surface Oxides on Carbon and their Analysis: a Critical Assessment / H.P. Boehm // Carbon. – 2002. – № 40. – P. 145–149. DOI: 10.1016/S0008-6223(01)00165-8

Kongsuwan, A. Binary Component Sorption of Cu(II) and Pb(II) with Activated Carbon from Eucalyptus Camaldulensis Dehn Bark / A. Kongsuwan, P. Patnukao, P. Pavasant // J. Ind. Eng. Chem. – 2009. – № 15. – P. 465–470. DOI: 10.1016/j.jiec.2009.02.002

Statistical Optimization of the Synthesis of Highly Microporous Carbons by Chemical Activation of Kraft Lignin with NaOH / V. Torné-Fernández, J. Mateo-Sanz, D. Montané et al. // J. Chem. Eng. – 2009. – № 54. – P. 2216–2221. DOI: 10.1021/je800827n

Hydrothermal Synthesis and in situ Surface Modification of Boehmite Nanoparticles in Super-critical Water / T. Mousavand, S. Ohara, M. Umetsu et al. // J. Supercrit. Fluids. – 2007. – V. 40. – P. 397–401. DOI: 10.1016/j.supflu.2006.07.021

Mahmoodi, K. Fast and Facile Synthesis of Boehmite Nanofibers / K. Mahmoodi, B. Alinejad // Powder Technol. – 2010. – V. 199. – P. 289–292. DOI: 10.1016/j.powtec.2010.01.019

Ksapabutra, B. Sol–gel Transition Study and Pyrolysis of Alumina-based Gels Prepared from Alumatrane Precursor / B. Ksapabutra, E. Gularib, S. Wongkasemjita // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. – 2004. – V. 233. – P. 145–153. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2003.11.019

Hydrothermal Synthesis and Characterization of Core/Shell AlOOH Microspheres / L. Zhang, W. Lu, L. Yan et al. // Microporous Mesoporous Mater. – 2009. – V. 119. – P. 208–216. DOI: 10.1016/j.micromeso.2008.10.017

Грязнова, Е.Н. Технология получения модифицированного ионами марганца (II) оксигид-роксида алюминия нановолокнистой структуры и материалов на его основе: дис. … канд. техн. наук / Е.Н. Грязнова. – Томск, 2015. – 135 с.

Влияние процесса модифицирования на свойства нановолокон оксогидроксида алюминия / Е.Н. Грязнова, Л.Н. Шиян, Н.А. Яворовский, В.В. Коробочкин // Журнал прикладной химии. – 2013. – Т. 86, № 3. – С. 389–394.

Пат. 2502556 Российская Федерация. Способ приготовления модельного коллоидного раствора / В.А. Власов, Е.Н. Грязнова, К.И. Мачехина, Е.А. Тропина, Л.Н. Шиян; заявитель и патентообладатель Национальный исследовательский Томский политехнический университет. – № 2502556; заявл. 12.07.2012; опубл. 27.12.2013, Бюл. № 11. – 5 с.

Мачехина, К.И. Процесс очистки подземных вод от коллоидных соединений железа и его аппаратурное оформление: дис. … канд. техн. наук / К.И. Мачехина. – Томск, 2013. – 121 с.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.