Сорбционная очистка модельных растворов от ионов железа и кремния с применением оксигидроксида алюминия

Ксения Игоревна Мачехина, Елена Николаевна Грязнова, Лилия Рашидовна Меринова, Полина Владимировна Абрамова

Аннотация


Исследованы процессы сорбции ионов железа (III) и кремния из модельного раствора с применением сорбента – нановолокнистого оксигидроксида алюминия, полученного методом окисления порошка алюминия водой при постоянной температуре в диапазоне от 60 до 75 °С, с удельной поверхностью 196,16 м2/г, диаметром пор от 2 до 15 нм и длиной до 1 мкм. Порошок алюминия получен методом электрического взрыва проводника в аргоне. Изучены процессы сорбции ионов железа и кремния из модельного раствора, содержащего ионы железа (III), кремний и органические вещества гумусового происхождения на оксигидроксиде алюминия и активированном угле. Установлено, что степень извлечения ионов железа и кремния составила 82 % и 41 % соответственно для сорбента оксигидроксида алюминия при исходной концентрации железа 6,7 мг/л и кремния 25,6 мг/л. Для активированного угля – это 25 и 9 % при одной и той же массе навески сорбента. Время сорбции составило 4 часа. Значение максимальной сорбционной емкости оксигидроксида алюминия по отношению к ионам железа составило 10 мг/г, к ионам кремния 38 мг/г из модельного раствора. Полученный нановолокнистый оксигидроксид алюминия можно использовать на стадии доочистки для удаления железа, связанного с кремнийорганическими соединениями из подземных вод, в которых содержание железа в коллоидном состоянии не превышает 2 мг/л, при содержании кремния не выше 12,4 мг/л и органических веществ до 6,2 мг/л.  


Ключевые слова


оксигидроксид алюминия; сорбция; железо; кремний; водоподготовка

Полный текст:

PDF

Литература


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.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.