Сорбция метиленового оранжевого на биоуглеродном сорбенте, полученном пиролизом осадка сточных вод

Аннотация

Загрязнение водных ресурсов, ухудшение качества воздуха и воды является быстро растущей проблемой, напрямую связанной с образованием сточных вод и накоплением значительного количества осадка сточных вод (ОСВ). Одним из методов утилизации ОСВ является их пиролитическая переработка в биоугольные адсорбенты для очистки от различных загрязнителей. Тип адсорбента и его свойства играют ключевую роль в эффективности процесса очистки, что объясняет актуальность поиска альтернативных материалов для процессов водоподготовки.

Целью работы является создание в процессе пиролиза осадка сточных вод биоуглеродного сорбента и определение его сорбционной способности в отношении красителя метиленового оранжевого.

Для получения образцов биоуглеродного сорбента высушенные и измельченные образцы осадков сточных вод подвергали воздействию температуры 500°C в течение 1.5 часов в вакуумной камере со скоростью нагрева до данной температуры 5°C/мин. Элементный анализ полученного сорбента позволил установить снижение содержания углерода, кислорода, серы: для С – на 2.50 ат.%, для О – на 9.91 ат.%, для S – на 0.4 ат.% относительно ОСВ.

Растровая электронная микроскопия подтверждает значительное уменьшение размера частиц биоугля по сравнению с исходным образцом ОСВ. В исходном образце ОСВ после этапа пробоподготовки дисперсия размеров частиц составляла 10-70 мкм, а после пиролиза осадка дисперсия уменьшается до интервала 10-45 мкм. Рассчитан процент выхода биоугля, составляющий 42% от массы исходных ОСВ и проведены исследования по сорбции метиленового оранжевого. Сорбционная емкость биоугля в отношении анионного красителя метиленового оранжевого через 120 мин сорбции составляет 4.9 мг/г, степень очистки раствора достигает 82%. Кинетика сорбции красителя корректно описывается уравнением псевдо-второго порядка и указывает на полимолекулярный характер сорбции.