Органоцеолиты – сорбенты для очистки растворов от микрокомпонентов катионов и анионов

Аннотация

Исследуются ионообменные свойства новых сорбентов – органоцеолитов N1 и N2 - в сравнении со свойствами матрицы – природных клиноптилолитовых туфов (КЛТ) месторождений Тедзами и Холинское – применительно к очистке вод различного состава от катионных и анионных загрязнителей. В качестве модификаторов использованы: полигексаметиленгуаниди (ПГМГ) – органоцеолит N1 и полиэтиленимин (ПЭИ) – органоцеолит N2. Органоцеолиты получены путем пропитки КЛТ модификатором и сшивки ЭХГ. Сорбенты характеризуются комплексными свойствами – анионообменными и комплексообразующими за счет аминосодержащих модификаторов и катионообменными свойствами за счет свойств матрицы – КЛТ.

При изучении сорбции катионов поверхностной воды найдено, что сорбция однозарядных ионов (NH₄⁺) практически не ухудшается на органоцеолитах по сравнению с данными на КЛТ. Сорбционные свойства двухзарядных катионов (Ca²⁺, Sr²⁺) резко падают. Вследствие этого повышается соотношение концентраций аммония к кальцию в десорбционном растворе (2N NaCl).

В нейтральных средах сорбционные свойства органоцеолита N2 по катионам тяжелых металлов (ТМ) резко повышаются по сравнению с данными на КЛТ за счет процессов комплексообразования с функциональными группами модификатора (ПЭИ). В слабокислых средах коэффициенты распределения ТМ падают вследствие конкуренции в сорбции H₊ ионов, но для ионов NH₄⁺, Н⁺, К⁺, Cu²⁺, Cr₂O₇^2-, Pb²⁺ коэффициенты распределения составляют более Г>103 см³/г.

Показана высокая селективность сорбции аниона UO₂(CO₃)₃^4- на органоцеолите N2 из карбонат содержащих разбавленных растворов Г=3.105 см³/г; при повышении концентрации раствора до 0.5 N NaCl – Г=3.103 см³/г. В слабощелочных растворах селективность сорбции к UO₂(CO₃)₃^4- падает вследствие конкурентной сорбции OH^- ионов.

Для ряда микрокомпонентов получены зависимости коэффициентов распределения от ионной силы (от 0.001 до 0.5 N NaCl) и рН раствора от рН 3.6 до 9.

В различных растворах на органоцеолитах получены сорбционные характеристики (коэффициенты распределения, коэффициенты внешней и внутренней диффузии) по отношения к микрокомпонентам катиона NH₄⁺, тяжелых металлов ТМ, а также анионам CrO₄^2-, UO₂(CO₃)₃^4-.

Для различных растворов на органоцеолитах показана одновременная сорбция микрокомпонентов катионов и анионов. Показана возможность расчета динамики сорбции микрокомпонентов загрязнителей на органоцеолитах из различных растворов с использованием выбранных моделей динамики сорбции и полученных сорбционных характеристик.