Сорбция ионов двухвалентных металлов из водных растворов на активированном угле с его последующим электрофлотационным выделением
Аннотация
В настоящее время существует большое количество методов очистки сточных вод от ионов металлов. Одним из ведущих методов является сорбционный процесс. Преимуществом сорбционной очистки является возможность извлечения веществ из многокомпонентных смесей и высокая эффективность при небольших концентрациях загрязнений сточных вод.
Целью данной работы являлось исследование сорбционной способности активированного угля марки «ОУ-Б» по отношению к ионам металлов (Cu2+, Zn2+, Mn2+). Ставились следующие задачи: установление оптимальных параметров для проведения сорбции в статическом режиме, аппроксимация полученных данных линейными формами кинетических и адсорбционных уравнений, а также способность отделения частиц угля от водного раствора методом электрофлотации.
Для изучения закономерностей использовались следующие методы исследования: низкотемпературная адсорбция азота, атомно-абсорбционная спектрометрия, нефелометрия.
Экспериментально были установлены оптимальные параметры для проведения сорбции в статическом режиме (масса навески угля, время процесса, начальная концентрация ионов металлов). Максимальная степень извлечения ионов металлов в процессе сорбции достигалась при соотношении угля к водному раствору 1:133 за 60 минут процесса и равна 82% для Cu2+, 73% для Zn2+ и 63% для Mn2+.
Полученные результаты сорбции были проанализированы с помощью кинетических моделей Зельдовича-Чена-Клейтона, псевдопервого, псевдовторого порядков и адсорбционных моделей Ленгмюра, Фрейндлиха, Темкина, Дубинина-Радушкевича, Флори-Хиггинса. Анализ показал, что сорбция Cu2+, Zn2+, Mn2+ на угле ОУ-Б проходит по механизму физической адсорбции, которая описывается сорбционными моделями Ленгмюра, Фрейндлиха и кинетической моделью Зельдовича-Чена-Клейтона.
Непростой с технологической точки зрения задачей является разделение отработанных сорбентов и водной фазы вследствие малых размеров частиц угля В статье показана перспективность применения электрофлотации для извлечения угля ОУ-Б из водных растворов: степень извлечения частиц угля достигала 97-99% при добавлении в раствор катионного или неионогенного ПАВ.
Скачивания
Литература
Connor R. The United Nations world water development report 2015: water for a sustainable world. France, UNESCO publishing, 2015; 1: 139.
Radhakrishnan K., Sethuramana L., Panjanathana R., Natarajana A., Solaiappanb V., Thilagaraja W.R. Biosorption of heavy metals from actual electroplating wastewater using encapsulated Moringa oleifera beads in fixed bed column. Desalination and Water Treat-ment. 2016; 57(8): 3572-3587.
Chirkst D.Je., Cheremisina O.V., Ivanov M.V., Chistjakov A.A., Zhadovskij I.T. Issledovanie kinetiki sorbcii kationov nikelja piroljuzitsoderzhashhim sorbentom. Zapiski Gornogo instituta. 2006; 169: 213-218. (In Russ.)
Kaljukova E.N. Kolichestvennye harakteristiki processa sorbcii kationov nikelja (II) i marganca (II) na prirodnom sorbente opoke. Bashkirskij himicheskij zhurnal. 2009; 16(3): 54-58. (In Russ.)
Kac Je.M. Kinetika sorbcii tjazhelyh metallov iz poverhnostnoj vody na prirodnom i modificirovannom polijetileniminom klinoptito-lite Holinskogo mestorozhdenija. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2016; 16(1): 36-43. (In Russ.)
Akpomie K.G., Dawodu F.A. Efficient abstraction of nickel (II) and manganese (II) ions from solution onto an alkaline-modified montmorillonite. Journal of Taibah University for Science. 2014; 8(4): 343-356.
Kurdjumov V.R., Timofeev K.L., Mal'cev G.I., Lebed' A.B. Sorbcionnoe izvlechenie ionov nikelja (II) i marganca (II) iz vodnyh rastvorov. Zapiski gornogo instituta. 2020; 242: 209-217. (In Russ.)
Ryabinina E.I., Zotova E.E., Ponomare-va N.I., Andreeva N.A. Sorption activity of apple pulp in relation to zinc, copper and nickel ions. Applied information aspects of medicine. 2015; 18(2): 78-82.
Linnikov O.D., Rodina I.V., Baklanova I.V., Suntsov A.Yu. Sorption of ions Cu(II) by activated carbon BAU-A. Sorbtsionnye I khro-matograficheskie protsessy. 2018; 18(4): 554-562. (In Russ.)
Ivanec M.G., Grinshpan D.D., Cygankova N.G., Nevar T.N., Makarevich S.E. Ochistka stochnyh vod razlichnogo sostava modificirovannymi ugol'nymi sorbentami. Vescі nacyjanal'naj akadjemіі navuk belarusі. Seryja hіmіchnyh navuk. 2011; 3: 70-75. (In Russ.)
Gaydukova A.M., Pokhvalitova A.A., Kon’kova T.V., Stoyanova A.D. The effect of salinity on the efficiency of wastewater treat-ment from iron (III) ions by electroflotosorption method. ChemChemTech. 2022; 65(12): 119-125.
Bjankina L.S., Vas'kova N.A., Hal'chenko I.G. Primenenie jelektrohimicheskogo metoda i modificirovannyh sorbentov dlja nejtralizacii himicheskogo zagrjaznenija stochnyh vod gal'vanicheskogo proizvodstva. Nauchnye trudy Dal'rybvtuza. 2011; 24: 20-24. (In Russ.)
Pokhvalitova A.A., Gaidukova A.M. Improving the efficiency of the electroflotation process of extracting the powder sorbent «OU-A» from a solution of sodium nitrate with the addition of flocculants. Advances in chemistry and chemical technology. 2021; 35(6): 141-143.
Milutina A.D., Gavrilova N.N., Kolesni-kov V.A., Desyatov A.V. The influence of sur-factants and hydroxides of nickel (II) and co-balt (II) on the efficiency of electroflotation extraction of carbon nanomaterials from aque-ous solution. Water: Chemistry and Biology. 2017; 9: 78-83.
Gavrilova N.N., Nazarov V.V. Analiz poristoj struktury na osnove adsorbcionnyh dannyh: ucheb. posobie. Moskva, RHTU im. D. I. Mendeleeva, 2015, 132 p. (In Russ.)
Ali I., Kon'kova T., Kasianov V., Rysev A., Panglisch S., Mbianda X.Y., Habila M.A., Al Masoud N. Preparation and characterization of nano-structured modified montmorillonite for dioxidine antibacterial drug removal in wa-ter. Journal of Molecular Liquids. 2021; 331: 115770.
Kolesnikov A.V., Milyutina A.D., Desyatov A.V., Kolesnikov V.A. Electroflota-tion recovery of highly dispersed carbon mate-rials from aqueous solutions of electrolyte. Separation and Purification Technology. 2019; 209: 73-78.
Kolesnikov V.A., Gaidukova A.M., Kolesnikov A.V., Gubin A.F., Vetlugin N.A. Electroflotation extraction of sparingly soluble rare-earth compounds in a multicomponent mixture from aqueous solutions containing chloride ions. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020; 54(5): 856-862.
Meshalkin V.P., Kolesnikov V.A., Desyatov A.V., Milyutina A.D., Kolesnikov A.V. Physicochemical efficiency of electroflo-tation of finely divided carbon nanomaterial from aqueous solutions containing surfactants. Doklady Chemistry. 2017; 476(1): 219-222.
