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

Ксения Игоревна Мачехина
Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Елена Николаевна Грязнова
ООО «Рубиус»

Лилия Рашидовна Меринова
Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Полина Владимировна Абрамова
Национальный исследовательский Томский политехнический университет


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.