Органоцеолиты – сорбенты для очистки растворов от микрокомпонентов катионов и анионов

  • Эсфирь Моисеевна Кац Учреждение Российской Академии Наук Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского, Москва, Россия
Ключевые слова: клиноптилолиты, органоцеолиты, микрокомпоненты, сорбционные свойства, расчет динамики сорбции.

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+, Cr2O72-, Pb2+ коэффициенты распределения составляют более Г>103 см3/г.

Показана высокая селективность сорбции аниона UO2(CO3)34- 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)34- 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 CrO42-, UO2(CO3)34-.

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.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биография автора

Эсфирь Моисеевна Кац, Учреждение Российской Академии Наук Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского, Москва, Россия

научный сотрудник лаборатория сорбционных методов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва, Россия

Литература

Bowman R.S. Application of surfactant-modified zeolites to environmental remediation. Microporous and Mesoporous Materials. 2003; 61; 43-57.

Haggert G.M., Bowman. R.S. Sorption of chromate and other inorganic anions by organo-zeolite. Envir. Sci.Technology. 1994; 28: 452-458.

Cappelletti P, Catalanotti L, Langella A, Mercurio M, B.de Gennaro, Rosella M, Darovic A. A new approach to fast modify the zeolite surfact. ZEOLITE 2014. 9th International Conference on the Occurrence Properties, and Utilization of Natural Zeolite. 37-38.

Li Z., Bowman R.S. Counterion Effects on the Sorption of Cation Sulfactant and Chromate on Natural Clinoptilolite. Environ. Sci. Technol. 1997; 31: 2407-2412.

Warchoł J.K., Sobolewska P. Chromate sorption onto HDTMA-modified clinoptilolite ZEOLITE 18, 2018, 10th International Conference on the Occurrence Properties and Utilization of Natural Zeolite. 108-109.

Brylewska K.M., Król M., Mozgawa W. Adsorption of inorganic anions on surfactant modified zeolite materials. ZEOLITE 2018, 10th International Conference on the Occurrence properties and Utilization of Natural Zeolite. 101-102.

Chojnacka M., Warchoł J., Sobolewsk P. Effect of pH on the Cr(VI) sorption onto HDTMA-zeolites. ZEOLITE 2018, 10th International Conference on the Occurrence Propertes and Utilization of Natural Zeolite. 111-112.

Szala B., Bajda T., Jelen A. Chromate removal from water solution using surfactant-modified zeolite. ZEOLITE 2014. 9th International Conference on the Occurrence Properties and Utilization of Natural Zeolite. 225-226.

Misaelides P, Fellhauer D, Gaona X, Altmaier M, Geckeis H. Neptunium removal from carbonate solutions HEU-tipe zeolite containing tuff. ZEOLITE 2014. 9th International Conference on the Occurrence Propertes and Utilization of Natural Zeolite. 157-158.

Misaelides P., Gaona X., Altmaier M., Geckeis H. Thorium removal from carbonate solutions by HDTMA-modifided HEU-tipe zeolite-chabazite- and philipsite- bearing tuffs. ZEOLITE 2014. 9th International Conference on the Occurrence properties and Utilization of Natural Zeolite. 159-160.

Pshinko G.N. Montmorillonit (MM), modificirovannyj PEI dlya izvlecheniya U (V1) iz stochnyh vod. Radiohimiya. 2010; 52(3): 247-253. (In Russ.)

Loshin A.A, Glazkov, Zatiraha A.V. Spigun O.A. Hromatograficheskie svojstva ionoobmennikov na osnove silikagelya , poverhnostno modificirovannogo PEI. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2015; 15(30: 390-402. (In Russ.)

Gembickij P.A, Zhuk D.S., Kargin V.A. Полиэтиленимин. M.: Nauka. 1971. 202 p. (In Russ.)

Nikashina V.A., Gembickij P.A., Kac Je.M., Boksha L.F., Galuzinskaja A.H. Organomineral'nye sorbenty na osnove klinoptilolit-soderzhashchih tufov. Izvvestija AN SSSR, serija himicheskaja. 1994; 9: 1550-1554. (In Russ.)

Nikashina V.A., Kac Je.M., Gembickij P.A. Izuchenie ionoobmennyh i tekhnologicheskih svojstv organoceolitov. Izvvestija AN RAN, serija himicheskaja. 1994; 9: 1555-1559. (In Russ.)

Nikashina V.A, Gembickij P.A, Kac Je.M, Boksha L.F, Galuzinskaja A.M. Sorbenty na osnove klinoptilolitsoderzhashchih tufov i polietilenimina. Zhurnal prikladnoj himii. 2001; 74(9): 1410-1412. (In Russ.)

Senjavin M.M Osnovy rascheta i optimizacii ionoobmennyh processov. Osnovy rascheta i optimizacii ionoobmennyh processov. M.: Nauka. 1972. 175 p. (In Russ.)

Bojd I., Adamson A., Majers L.S. Khromatograficheskij metod razdelenija ionov. M., Il, 333-370.

Nikashina V.A., Galkina N.K., Senyavin M.M. Raschet sorbcii ionov metallov ionoobmennymi fil'trami. VINITI, Dep. N 3668-77.20.

Kac Je., Galkina N.K., Serova I.B. Osobennosti kationnogo obmena ionov ammoniya i kal'ciya na klinoptilolite, modificirovannom polietileniminom. iz poverhnostnoj vody. Sorbtsionnye I khromatograficheskie protsessy. 2012; 12(3): 363-369. (in Russ.)

Kac E.M., Nikashina V.A. Issledovanie sorbcii ammoniya organoceolitom iz stochnyh vod specprachechnyh i matematicheskoe modelirovanie processa. // VII Mezhdunarodnaya konferenciya. «Fiziko-himicheskie osnovy ionoobmennyh processov - IONITY-2004».

Kats E.M., Nikashina V.A. Zeolite 2010 - 8thInternation Conference of the Occurrence, Properties and Utilization of Natural Zeolites. Sofia, Bulgaria 10-18 July 2010.

Kac Je.M., Nikashina V.A., Bychkova Ja.V. Kinetika sorbcii tyazhelyh metallov iz poverhnostnoj vody na prirodnom i modificirovannom polietileniminom klinoptilolite Holinskogo mestorozhdeiya. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2016; 16(1): 36-43. (In Russ.)

Kac Je.M, Kuz'mina T. Gromjak I.N. Sorbciya tyazhelyh metallov iz slabokislyh sred na PEI-KLT. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2019; 19(6): 656-662.

Kats E.M., Nikashina V.A. Mathematical simulation of chromate ion-exchange process on organozeolite. In: Natural Zeolites for the Third Millenium. C Colela and F.A.Mumpton. 2000: 387-393.

Kac Je.M. Nikashina V.A. Serova I.B. Izuchenie sorbcii urana na ceolitah, modificirovannyh polietileniminom iz karbonatsoderzhashchih rastvorov i raschet dinamiki sorbcii. Sorbtsionnye I khromatograficheskie protsessy. 2014; 14(3): 406-412.

Kac Je.M. Serova I.B Nikashina V.A. Izuchenie sorbcii urana organoceolitami iz stochnyh vod specprachechnyh i matematicheskoe modelirovanie processa. Sorbtsionnye I khromatograficheskie protsessy. 2004; 4(6): 775-781.

Nikashina V.A, Kats E.M, Komarova I.V., Galkina N.K., Sheptovetskaja K.I. Study of cation-exchange properteis of an organozeolite. Zeolites and Mezopous Materials at the down of the 21stcentury. 2001; 135: Poster. 22-p-12.

Кatz E.M., Nikashina V.A Obezzarazhivanie pit'evoj vody s pomoshch'yu modificirovannogo klinoptilolita. 2nd Int. Congress “Water, Ecology and Technology, Ecwatech-94, 17-21 Sept., M. 1994: 518-525.

Опубликован
2022-12-30
Как цитировать
Кац, Э. М. (2022). Органоцеолиты – сорбенты для очистки растворов от микрокомпонентов катионов и анионов. Сорбционные и хроматографические процессы, 22(5), 659-672. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10712