Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации

Исследованы процессы модификации катионитов сульфатом железа для получения редокситов, используемых для удаления кислорода из воды. Показано, что сильнокислотные иониты лучше сорбируют ионы железа при использовании их в кислой форме. Емкость ионитов в натрий-форме растет при подкислении растворов су...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Тамазашвили, А.Т., Камаев, В.С., Гомеля, Н.Д.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут газу НАН України 2011
Назва видання:	Энерготехнологии и ресурсосбережение
Теми:	Охрана окружающей среды
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127049
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации / А.Т. Тамазашвили, В.С. Камаев, Н.Д. Гомеля // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 6. — С. 58-62. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127049
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1270492025-02-09T21:30:33Z Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации The Efficiency Estimation of Redoxites Depending on Cation Exchanger Type and Modification Method Тамазашвили, А.Т. Камаев, В.С. Гомеля, Н.Д. Охрана окружающей среды Исследованы процессы модификации катионитов сульфатом железа для получения редокситов, используемых для удаления кислорода из воды. Показано, что сильнокислотные иониты лучше сорбируют ионы железа при использовании их в кислой форме. Емкость ионитов в натрий-форме растет при подкислении растворов сульфата железа до концентрации серной кислоты 1,5 %. При многократной обработке ионитов растворами железа лучшие результаты получены при использовании макропористых сорбентов. Досліджено процеси модифікації катіонітів сульфатом заліза для отримання редокситів, що використовуються для видалення кисню з води. Показано, що сильнокислотні іоніти краще сорбують іони заліза при використанні їх у кислій формі. Ємність іонітів у натрій-формі зростає при підкисленні розчинів сульфата заліза до концентрації сірчаної кислоти 1,5 %. При багаторазовій обробці іонітів розчинами заліза кращі результати отримано при використанні макропористих сорбентів. The processes of cation exchanger modification by ferrous sulfate for oxidation-reduction ion exchanger production used in the water deoxygenation are investigated. It is displayed that strong-acid ion exchangers in the acid form sorb ferrous ions better. Sodium form ion exchangers capacity increases with the ferrous sulfate solution acidulation up to the 1.5 % sulfuric acid concentration. The best results of the multiple ferrous solutions treatment of the ion exchanger are obtained by macropore sorbent application. 2011 Article Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации / А.Т. Тамазашвили, В.С. Камаев, Н.Д. Гомеля // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 6. — С. 58-62. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127049 628.168.3 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение application/pdf Інститут газу НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Охрана окружающей среды Охрана окружающей среды
spellingShingle	Охрана окружающей среды Охрана окружающей среды Тамазашвили, А.Т. Камаев, В.С. Гомеля, Н.Д. Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации Энерготехнологии и ресурсосбережение
description	Исследованы процессы модификации катионитов сульфатом железа для получения редокситов, используемых для удаления кислорода из воды. Показано, что сильнокислотные иониты лучше сорбируют ионы железа при использовании их в кислой форме. Емкость ионитов в натрий-форме растет при подкислении растворов сульфата железа до концентрации серной кислоты 1,5 %. При многократной обработке ионитов растворами железа лучшие результаты получены при использовании макропористых сорбентов.
format	Article
author	Тамазашвили, А.Т. Камаев, В.С. Гомеля, Н.Д.
author_facet	Тамазашвили, А.Т. Камаев, В.С. Гомеля, Н.Д.
author_sort	Тамазашвили, А.Т.
title	Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации
title_short	Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации
title_full	Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации
title_fullStr	Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации
title_full_unstemmed	Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации
title_sort	оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации
publisher	Інститут газу НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Охрана окружающей среды
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127049
citation_txt	Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации / А.Т. Тамазашвили, В.С. Камаев, Н.Д. Гомеля // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 6. — С. 58-62. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Энерготехнологии и ресурсосбережение
work_keys_str_mv	AT tamazašviliat ocenkaéffektivnostiredoksitovvzavisimostiottipakationitaisposobaegomodifikacii AT kamaevvs ocenkaéffektivnostiredoksitovvzavisimostiottipakationitaisposobaegomodifikacii AT gomelând ocenkaéffektivnostiredoksitovvzavisimostiottipakationitaisposobaegomodifikacii AT tamazašviliat theefficiencyestimationofredoxitesdependingoncationexchangertypeandmodificationmethod AT kamaevvs theefficiencyestimationofredoxitesdependingoncationexchangertypeandmodificationmethod AT gomelând theefficiencyestimationofredoxitesdependingoncationexchangertypeandmodificationmethod
first_indexed	2025-12-01T00:25:16Z
last_indexed	2025-12-01T00:25:16Z
_version_	1850263441516789760
fulltext	Â íàñòîÿùåå âðåìÿ îäíîé èç íàèáîëåå âàæ- íûõ ïðîáëåì â âîäîïîòðåáëåíèè â ïðîìûøëåí- íîñòè, ýíåðãåòèêå, êîììóíàëüíîì õîçÿéñòâå ÿâ- ëÿåòñÿ ïåðåõîä ê çàìêíóòûì âîäîöèðêóëÿöèîí- íûì ñèñòåìàì. Ýòî îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî ïðè ñóùåñòâóþùèõ òåõíîëîãèÿõ î÷èñòêè ñòî÷íûõ âîä âîçìîæíà î÷èñòêà îò îðãàíè÷åñêèõ ïðèìå- ñåé íà 90–95 %, îò íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ íà 40–60 %, îäíàêî óðîâåíü ìèíåðàëèçàöèè âîä ïîñëå î÷èñòíûõ ñîîðóæåíèé íå òîëüêî íå ïàäà- åò, íî çà÷àñòóþ ñóùåñòâåííî óâåëè÷èâàåòñÿ. Ïðè ïåðåõîäå ê çàìêíóòûì ñèñòåìàì âîç- ðàñòàþò òðåáîâàíèÿ ê êà÷åñòâó âîäû â ýòèõ ñèñ- òåìàõ, à çíà÷èò, è ê êà÷åñòâó ïîäïèòî÷íîé âî- äû. Ïðè ýòîì íàðÿäó ñ âûñîêèìè òðåáîâàíèÿìè ê êà÷åñòâó îñâåòëåíèÿ âîäû è åå òåðìîñòàáèëü- íîñòè âûñîêèå òðåáîâàíèÿ ïðåäúÿâëÿþòñÿ ê êîððîçèîííîé àãðåññèâíîñòè âîäû. Â íåéòðàëüíûõ âîäíûõ ñðåäàõ êîððîçèîí- íûå ïðîöåññû áîëüøåé ÷àñòüþ îáóñëîâëåíû íà- ëè÷èåì êèñëîðîäà. Îäíàêî, åñëè ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ïðè îòíîñèòåëüíî âûñîêèõ êîí- öåíòðàöèÿõ êèñëîðîäà îí ìîæåò ñïîñîáñòâîâàòü ïàññèâàöèè ìåòàëëîâ ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâè- ÿõ, òî ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ êèñëîðîä ïðèâîäèò ê ðåçêîìó ïîâûøåíèþ ñêîðîñòè êîð- ðîçèè ìåòàëëîâ, äàæå òàêèõ, êàê ëàòóíü, ìåäü, íåðæàâåþùàÿ ñòàëü. Ïîýòîìó ñîçäàíèå óñòàíî- âîê, îáåñïå÷èâàþùèõ ýôôåêòèâíîå óäàëåíèå êèñëîðîäà èç âîäû, ÿâëÿåòñÿ àêòóàëüíîé ïðî- áëåìîé, îñîáåííî åñëè ó÷èòûâàòü, ÷òî èç-çà âû- ñîêîé òîêñè÷íîñòè íà áîëüøèíñòâå òåïëîýíåðãå- òè÷åñêèõ îáúåêòîâ ïðèìåíåíèå ãèäðàçèíà äëÿ îáåñêèñëîðîæèâàíèÿ âîäû çàïðåùåíî. Îäíèì èç íàèáîëåå ïðîñòûõ ñïîñîáîâ îáåñ- êèñëîðîæèâàíèÿ âîäû ÿâëÿåòñÿ åå ôèëüòðîâà- íèå ÷åðåç ìîäèôèöèðîâàííûå ñîðáåíòû — ðå- äîêñèòû, êîòîðûå îáëàäàþò âîññòàíàâëèâàþùåé ñïîñîáíîñòüþ (ÂÑ) [1–4]. Îíà ÷àñòî çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà âîññòàíîâèòåëÿ, íàíåñåííîãî íà ñîð- áåíò. Ýòî êàñàåòñÿ è ñîåäèíåíèé Fe (II). Ýòà íåñëîæíàÿ íà ïåðâûé âçãëÿä çàäà÷à óñëîæíÿåò- ñÿ ãèäðîëèçîì è âîññòàíîâëåíèåì æåëåçà â ïðî- öåññå åãî ñîðáöèè, ñíèæåíèåì ðÍ ñðåäû ïðè ñîðáöèè, à çíà÷èò, âûìûâàíèåì èîíîâ ñîðáèðî- âàííîãî æåëåçà. Ïîñêîëüêó æåëåçî ÷àñòî èñ- ïîëüçóþò â ãèäðîëèçèðîâàííîé ôîðìå, òî âîç- íèêàþò ïðîáëåìû ïðè ðåãåíåðàöèè ðåäîêñèòîâ. Öåëü äàííîé ðàáîòû — îïðåäåëåíèå óñëî- âèé ýôôåêòèâíîé ñîðáöèè äâóõâàëåíòíîãî æå- ëåçà íà êàòèîíèòå, âëèÿíèå ÷èñëà ðåãåíåðàöèé íà ñîðáöèîííóþ åìêîñòü êàòèîíèòà è âîññòàíàâ- ëèâàþùóþ ñïîñîáíîñòü ðåäîêñèòà. Ïðè ïðîâåäåíèè èññëåäîâàíèé áûëè èñ- ïîëüçîâàíû êàòèîíèòû ÊÓ-2-8, ìàêðîïîðèñòûå êàòèîíèòû Amberlite 252 H, Purolite C 150, Dowex MSC 1 H, à òàêæå ñëàáîêèñëîòíûé êà- òèîíèò Dowex MAC-3. Äëÿ ïåðåâîäà êàòèîíèòà â Fe2+-ôîðìó èñ- ïîëüçîâàëè ðàñòâîð ñóëüôàòà æåëåçà (²²) ñ êîí- öåíòðàöèåé ïî æåëåçó 125–1079 ìã-ýêâ/äì3. Ïðè ïåðåâîäå èîíèòà â Fe2+-ôîðìó ÷åðåç ñëîé 58 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 6 ÓÄÊ 628.168.3 Îöåíêà ýôôåêòèâíîñòè ðåäîêñèòîâ â çàâèñèìîñòè îò òèïà êàòèîíèòà è ñïîñîáà åãî ìîäèôèêàöèè Òàìàçàøâèëè À.Ò., Êàìàåâ Â.Ñ., Ãîìåëÿ Í.Ä. Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò Óêðàèíû «ÊÏÈ», Êèåâ Èññëåäîâàíû ïðîöåññû ìîäèôèêàöèè êàòèîíèòîâ ñóëüôàòîì æåëåçà äëÿ ïîëó÷åíèÿ ðåäîêñèòîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ óäàëåíèÿ êèñëîðîäà èç âîäû. Ïîêàçàíî, ÷òî ñèëüíî- êèñëîòíûå èîíèòû ëó÷øå ñîðáèðóþò èîíû æåëåçà ïðè èñïîëüçîâàíèè èõ â êèñëîé ôîðìå. Åìêîñòü èîíèòîâ â íàòðèé-ôîðìå ðàñòåò ïðè ïîäêèñëåíèè ðàñòâîðîâ ñóëüôàòà æåëåçà äî êîíöåíòðàöèè ñåðíîé êèñëîòû 1,5 %. Ïðè ìíîãîêðàòíîé îáðàáîòêå èîíèòîâ ðàñòâîðàìè æåëåçà ëó÷øèå ðåçóëüòàòû ïîëó÷åíû ïðè èñïîëüçîâàíèè ìàêðîïîðèñòûõ ñîðáåíòîâ. Êëþ÷åâûå ñëîâà: êèñëîðîä, êàòèîíèò, ðåäîêñèò, ñîðáöèÿ, æåëåçî, åìêîñòü. Äîñë³äæåíî ïðîöåñè ìîäèô³êàö³¿ êàò³îí³ò³â ñóëüôàòîì çàë³çà äëÿ îòðèìàííÿ ðåäîê- ñèò³â, ùî âèêîðèñòîâóþòüñÿ äëÿ âèäàëåííÿ êèñíþ ç âîäè. Ïîêàçàíî, ùî ñèëüíîêèñ- ëîòí³ ³îí³òè êðàùå ñîðáóþòü ³îíè çàë³çà ïðè âèêîðèñòàíí³ ¿õ ó êèñë³é ôîðì³. ªìí³ñòü ³îí³ò³â ó íàòð³é-ôîðì³ çðîñòàº ïðè ï³äêèñëåíí³ ðîç÷èí³â ñóëüôàòà çàë³çà äî êîíöåí- òðàö³¿ ñ³ð÷àíî¿ êèñëîòè 1,5 %. Ïðè áàãàòîðàçîâ³é îáðîáö³ ³îí³ò³â ðîç÷èíàìè çàë³çà êðàù³ ðåçóëüòàòè îòðèìàíî ïðè âèêîðèñòàíí³ ìàêðîïîðèñòèõ ñîðáåíò³â. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: êèñåíü, êàò³îí³ò, ðåäîêñèò, ñîðáö³ÿ, çàë³çî, ºìí³ñòü. � Òàìàçàøâèëè À.Ò., Êàìàåâ Â.Ñ., Ãîìåëÿ Í.Ä., 2011 èîíèòà (îáúåì èîíèòà 10, 20 èëè 50 ñì3) ôèëüòðîâàëè ðàñòâîð ñóëüôàòà æåëåçà ïðè ðàñ- õîäå 1–5 ñì3/ìèí. Èîíèò èñïîëüçîâàëè â Na+- è H+-ôîðìå. Èîíèò â Í+-ôîðìó ïåðåâîäèëè 5 %-é ñîëÿíîé êèñëîòîé, â Na+-ôîðìó — 2 %-ì ðàñòâîðîì NaOH. Ïðè ïåðåâîäå èîíèòà â Ca2+-, Mg2+- èëè Fe3+-ôîðìó èñïîëüçîâàëè 10 %-é ðàñòâîð NaCl. Ïðè îáðàáîòêå èîíèòà â Fe2+-ôîðìå 2 %-ì ðàñòâîðîì ùåëî÷è èîíèò ïåðåõîäèë â Na+-ôîð- ìó ñ îáðàçîâàíèåì ãèäðîêñèäà æåëåçà Fe(OH)2, êîòîðûé íàõîäèëñÿ â ïîðàõ èîíèòà. Ïðè ñîðáöèè èîíîâ æåëåçà íà ñèëüíîêèñ- ëîòíîì êàòèîíèòå òàêæå èñïîëüçîâàëè ðàñòâîð ñóëüôàòà æåëåçà (ÑFe2+ = 719 ìã-ýêâ/äì3), ñî- äåðæàùèé ñåðíóþ êèñëîòó â êîíöåíòðàöèè 0,5–2,0 %. Äëÿ îöåíêè âîññòàíîâèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè (åìêîñòè ïî êèñëîðîäó èëè äðóãîìó îêèñëèòå- ëþ, íàïðèìåð, NaClO3, ìã-ýêâ/äì3) ÷åðåç êà- òèîíèò, ìîäèôèöèðîâàííûé ñîåäèíåíèÿìè æå- ëåçà, ïðîïóñêàëè âîäîïðîâîäíóþ èëè Na+-êà- òèîíèðîâàííóþ âîäîïðîâîäíóþ âîäó, èëè ðàñ- òâîð õëîðàòà íàòðèÿ â äèñòèëëèðîâàííîé âîäå. Ðàñõîä âîäû 15–20 ñì3/ìèí, ðàñõîä ðàñòâîðà õëîðàòà íàòðèÿ 5 ñì3/ìèí. Êîíòðîëü æåñòêî- ñòè, êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà, æåëåçà, ñâîáîä- íîãî õëîðà âåëè ñ èñïîëüçîâàíèåì èçâåñòíûõ ìåòîäèê [5, 6]. Âîññòàíîâèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü ðåäîêñèòà çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà ñîðáèðîâàííîãî æåëåçà, ôîðìû èîíèòà è õàðàêòåðèñòèê âîäû.Êàê âèäíî èç ðèñ.1, âîññòàíîâèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü ðàñòåò ïðè ïåðåõîäå îò êàòèîíèòà â Fe2+-ôîðìå (êðè- âàÿ 1) ê èîíèòó â Na+-ôîðìå, ìîäèôèöèðîâàí- íîãî Fe(OH)2 (êðèâàÿ 2). Â ýòîì ñëó÷àå ïðè ïðîïóñêàíèè âîäîïðîâîäíîé âîäû ñ æåñòêîñòüþ 4,2 ìã-ýêâ/äì3 ïðîèñõîäèò çíà÷èòåëüíîå âûìû- âàíèå èîíîâ æåëåçà èç èîíèòà âñëåäñòâèå èõ âûòåñíåíèÿ èîíàìè æåñòêîñòè, ÷òî ïðèâîäèò ê îïðåäåëåííîìó ñíèæåíèþ åìêîñòè èîíèòà ïî êèñëîðîäó. Èç ãèäðîêñèäà æåëåçà èîíû æåëåçà âñëåä- ñòâèå åãî ìàëîé ðàñòâîðèìîñòè âûìûâàþòñÿ ìåíüøå, õîòÿ èõ êîíöåíòðàöèÿ â âîäå äîñòèãàåò 2–8 ìã/äì3. Ïðè ïðîïóñêàíèè Na+-êàòèîíèðî- âàííîé âîäû ÷åðåç èîíèò, ìîäèôèöèðîâàííûé Fe(OH)2, æåëåçî ïðàêòè÷åñêè íå âûìûâàåòñÿ âñëåäñòâèå áîëåå âûñîêèõ çíà÷åíèé ðÍ (ðÍ � 8,5–9,6) [7]. Îäíàêî â äàííîì ñëó÷àå åìêîñòü ïî êèñëîðîäó (êðèâàÿ 3) ìåíüøå, ÷åì ïðè îáðà- áîòêå âîäîïðîâîäíîé âîäû. Îáóñëîâëåíî ýòî òåì, ÷òî ïðè ðÍ 6,5–8,5 ãèäðîêñèä æåëåçà (²²) ïðè îêèñëåíèè ïåðåõîäèò â ãèäðîêñèä æåëåçà (III). Ïîýòîìó íà îêèñëåíèå 1 ìã-ýêâ êèñëîðîäà èäåò 2 ìã-ýêâ æåëåçà (²²). Ïðè ðÍ > 9 ïðîèñõî- äèò îáðàçîâàíèå ôåððèòà. È òîãäà ïðîöåññ îêèñëåíèÿ ïðîòåêàåò ïî ðåàêöèè 6 Fe(OH)2 + O2 � 2 Fe3O4 + 6 H2O. Â ýòîì ñëó÷àå íà îêèñëåíèå 1 ìã-ýêâ êèñëî- ðîäà ðàñõîäóåòñÿ 3 ìã-ýêâ æåëåçà (II). Ñëåäîâà- Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 6 59 Ðèñ.1. Çàâèñèìîñòü îñòàòî÷íîé êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðåííîãî êèñëîðîäà îò ïðîïóùåííîãî îáúåìà âîäîïðîâîäíîé (1, 2) (1 — Æ = 4,2 ìã-ýêâ/äì3, ÑÎ2 = 14,6 ìã/äì3; 2 — Æ = 4,8 ìã-ýêâ/äì3, ÑÎ2 = 14,6 ìã/äì3) è Na+-êàòèîíèðîâàííîé âîäû (3) (ðÍ 7,5, Æ = 0,07 ìã-ýêâ/äì3, ÑÎ2 = 10,63 ìã/äì3) ÷åðåç êàòèîíèò ÊÓ-2-8 â Fe2+-ôîðìå (1) (ÎÅFe 2+ = 2,700 ã-ýêâ/äì3, ÅÎ2 = 1,080 ã-ýêâ/äì3, Vi = 50 ñì3) è ìî- äèôèöèðîâàííûé Fe(OH)2 (2, 3) (2 — ÎÅFe 2+ = 2,900 ã-ýêâ/äì3, ÅÎ2 = 1,352 ã-ýêâ/äì3, Vi = 50 ñì3; 3 — ÎÅFe 2+ = 3,100 ã-ýêâ/äì3, ÅÎ2 = 1,187 ã-ýêâ/äì3, Vi = 50 ñì3). Òàáëèöà 1. Çàâèñèìîñòü îáìåííîé åìêîñòè (ÎÅ) êàòèîíèòîâ îò òèïà è ôîðìû èîíèòà è ñîñòàâà ðàñòâîðà ¹¹ ï/ï Ôîðìà èîíèòà Ñîñòàâ ðàñòâîðà ÎÅ ïî Fe2+, ìã-ýêâ/äì3Fe2+, ìã-ýêâ/äì3 H2SO4, ã/äì3 Êàòèîíèò ÊÓ-2-8 1 H+ 719,42 – 2460 2 H+ 1079,14 – 2840 3 Na+ 719,42 – 1660 4 Na+ 719,42 5,0 2930 5 Na+ 719,42 10,0 3287 6 Na+ 719,42 15,0 3510 7 Na+ 719,42 20,0 3420 Êàòèîíèò Amberlite 252 H 8 H+ 719,42 – 2340 9 Na+ 719,42 – 2179 Êàòèîíèò Purolite C 150 10 H+ 719,42 – 1540 11 Na+ 719,42 – 1440 ÊàòèîíèòDowex MSC 1 H 12 H+ 719,42 – 191 13 Na+ 719,42 – 1600 Êàòèîíèò Dowex MAC-3 14 Na+ 125,00 – 3420 15 Na+ 136,00 – 4560 16 Na+ 719,42 – 4000 òåëüíî, âîññòàíîâèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü ðåäîêñè- òà, ñîäåðæàùåãî Fe(OH)2 âûøå â íåéòðàëüíîé è ñëàáîêèñëîé ñðåäå, ÷åì â ùåëî÷íîé ñðåäå, õîòÿ â ùåëî÷íîé ñðåäå ðàñòâîðèìîñòü æåëåçà íèæå è ïðîöåññ âîññòàíîâëåíèÿ êèñëîðîäà èäåò áûñòðåå, òàê êàê âîññòàíàâëèâàþùèå ñâîéñòâà æåëåçà ðàñ- òóò ñ ïîâûøåíèåì ðÍ. Êðîìå ìåõàíèçìà îêèñëåíèÿ æåëåçà è åãî äåñîðáöèè, íà åìêîñòü ðåäîêñèòà ïî êèñëîðîäó âëèÿåò åãî åìêîñòü ïî æåëåçó. Èñõîäÿ èç òîãî, ÷òî ïðè èñïîëüçîâàíèè ðàñòâîðà ñóëüôàòà æå- ëåçà â âûñîêîé êîíöåíòðàöèè ïðè ñîðáöèè íà êàòèîíèòå â êèñëîé ôîðìå áóäåò ïðîèñõîäèòü ïîäêèñëåíèå ðàñòâîðà, ÷òî áóäåò ñíèæàòü ñîðá- öèîííóþ åìêîñòü êàòèîíèòà, ìîæíî áûëî ïðåä- ïîëîæèòü, ÷òî áîëüøóþ åìêîñòü êàòèîíèò áóäåò èìåòü â ñîëåâîé ôîðìå. Ýòî áûëî ïîêàçàíî ïðè ñîðáöèè èîíîâ öèíêà, êàäìèÿ è íèêåëÿ [8]. Â äàííîì ñëó÷àå ýòî ñïðàâåäëèâî òîëüêî ïî îòíîøåíèþ ê ñëàáîêèñëîòíîìó êàòèîíèòó. Ñèëü- íîêèñëîòíûå êàòèîíèòû â êèñëîé ôîðìå èìåëè áîëåå âûñîêóþ åìêîñòü ïî æåëåçó ïî ñðàâíåíèþ ñ Na+-ôîðìîé (òàáë.1). Áîëåå òîãî, åìêîñòü êà- òèîíèòà ÊÓ-2-8 â Na+-ôîðìå âîçðàñòàåò îò 1660 ìã-ýêâ/äì3 ïðè èñïîëüçîâàíèè ðàñòâîðà FeSO4 áåç ïîäêèñëåíèÿ äî 3510 ìã-ýêâ/äì3 ïðè êîíöåíòðàöèè ñåðíîé êèñëîòû 1,5 % â ðàñòâîðå FeSO4. Ïðè 2 %-ì ñîäåðæàíèè êèñëîòû åìêîñòü èîíèòà ïî Fe2+ ñîñòàâèëà 3420 ìã-ýêâ/äì3. Ýòî îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî ïðè ïîäêèñëåíèè â ïðîöåñ- ñå ñîðáöèè èîíû æåëåçà îáðàçóþò àññîöèàöèè òèïà FeX2+ — Fe2+ [FeX6]4+ [9]. Ïîýòîìó âåëè- ÷èíà àäñîðáöèè âîçðàñòàåò ñ ïîâûøåíèåì êîí- öåíòðàöèè ðàñòâîðà æåëåçà â ñëàáîêèñëîé è êè- ñëîé ñðåäå ïðè êîíöåíòðàöèè ñâîáîäíîé ñåðíîé êèñëîòû äî 20 ã/äì3. Ñëàáîêèñëîòíûé êàòèîíèò Dowex MAC-3 õàðàêòåðèçîâàëñÿ íàèáîëåå âûñî- êîé åìêîñòüþ ïî æåëåçó, äàæå â Na+-ôîðìå. Î÷åíü ñëîæíîé ïðîáëåìîé ÿâëÿåòñÿ ðåãåíå- ðàöèÿ ðåäîêñèòîâ. Èñïîëüçîâàíèå èîíèòà â Fe2+-ôîðìå íåâîçìîæíî èç-çà çàãðÿçíåíèÿ âîäû æåëåçîì. Âîññòàíîâèòü Fe(OH)3 èëè Fe3O4, êî- òîðûå îáðàçóþòñÿ â ïîðàõ èîíèòà ïîñëå îêèñëå- íèÿ Fe(OH)2, ñëîæíî. Ïðîñòûìè ðåàãåíòàìè òàêèìè, êàê áèñóëüôèò íàòðèÿ, â ñëàáîêèñëîé ñðåäå æåëåçî ïî÷òè íå âîññòàíàâëèâàåòñÿ. Èñ- ïîëüçîâàíèå áîëåå äîðîãèõ ðåàãåíòîâ íåöåëåñî- îáðàçíî. Ïîýòîìó ëó÷øèì âûõîäîì ÿâëÿåòñÿ ïîâòîðíàÿ ñîðáöèÿ æåëåçà íà êàòèîíèòå ñ ïî- ñëåäóþùèì åãî ãèäðîëèçîì. Ïîñêîëüêó â ïîðàõ íàêàïëèâàþòñÿ ãèäðîêñèäû è îêñèäû æåëåçà, 60 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 6 Ðèñ.2. Çàâèñèìîñòü îñòàòî÷íîé êîíöåíòðàöèè NaClO3 îò îáúåìà ïðîïóùåííîãî ðàñòâîðà ñ èñõîäíîé êîíöåíòðàöèåé 323 (1), 335 (2), 253 (3) è 260 (4) ìã-ýêâ/äì3 ÷åðåç êàòèîíèòû Amberlite 252 H (1) (ÎÅFe 2+ = 2,205 ã-ýêâ/äì3, ÂÑ = 1,100 ã-ýêâ/äì3, Vi = 20 ñì3), Purolite C 150 (2) (ÎÅFe 2+ = 1,790 ã-ýêâ/äì3, ÂÑ = 0,88 ã-ýêâ/äì3, Vi = 20 ñì3), Dowex MSC 1 H (3) (ÎÅFe 2+ = 1,24 ã-ýêâ/äì3, ÂÑ = 0,62 ã-ýêâ/äì3, Vi = 20 ñì3), Dowex MAC-3 (4) (ÎÅFe 2+ = 4,15 ã-ýêâ/äì3, ÂÑ = 2,07 ã-ýêâ/äì3, Vi = 20 ñì3), ìîäèôèöèðîâàííûå Fe(OH)2. Òàáëèöà 2. Âëèÿíèå êîëè÷åñòâà ôèëüòðîöèêëîâ íà ñîðáöèþ æåëåçà èç 10 %-ãî ðàñòâîðà FeSO4 . 7 H2O ×èñëî ôèëüò- ðîöèê- ëîâ Ôîðìà èîíèòà ÎÅ ïî Fe2+, ìã-ýêâ/äì3 Ñ NaClO3, ìã-ýêâ/äì3 ÂÑ, ìã-ýêâ/äì3 íà÷àëüíàÿ êîíå÷íàÿ Êàòèîíèò ÊÓ-2-8 1 H+ 3,03 313,0 187,0 1,260 2 Na+ 2,14 290,0 203,1 0,865 3 Na+ 2,90 310,0 184,0 1,260 4 Na+ 1,60 395,0 320,0 0,750 5 Na+ 1,25 423,0 372,1 0,510 Êàòèîíèò Amberlite 252 H 1 H+ 2,62 315,0 203,6 1,114 2 Na+ 2,12 310,0 221, 0,883 3 Na+ 1,72 295,0 220,5 0,745 4 Na+ 1,23 300,0 246,5 0,535 5 Na+ 0,96 310,0 267,0 0,430 6 Na+ 0,61 320,0 294,1 0,259 Êàòèîíèò Purolite C 150 1 H+ 1,50 315,0 249,8 0,652 2 Na+ 0,76 310,0 277,0 0,330 3 Na+ 0,56 300,0 258,3 0,417 4 Na+ 0,85 300,0 264,1 0,359 5 Na+ 0,54 295,1 271,6 0,235 6 Na+ 0,51 325,2 303,3 0,219 Êàòèîíèò Dowex MSC 1 H 1 H+ 1,92 340,0 256,8 0,835 2 Na+ 1,91 321,0 239,4 0,816 3 Na+ 1,34 310,1 252,6 0,575 4 Na+ 1,24 300,0 28,3 0,517 5 Na+ 0,94 305,2 264,7 0,405 6 Na+ 0,74 310,0 278,2 0,318 Êàòèîíèò Dowex MAC-3 1 Na+ 4,56 310,0 103 2,070 2 Na+ 2,9 336 194 1,420 3 Na+ 1,1 253 200 0,530 4 Na+ 2,54* 231 106 1,250 *Ïîñëå êàâèòàöèîííîé îáðàáîòêè. ÷òî ïðèâîäèò ê áëîêèðîâàíèþ ãåëåâûõ ó÷àñò- êîâ, ïîâòîðåíèå öèêëîâ ðåãåíåðàöèè íå ìîæåò áûòü áîëüøèì. Íàìè áûëî ïðîâåðåíî èçìåíåíèå åìêîñòåé ðàçíûõ êàòèîíèòîâ ïî èîíàì æåëåçà èõ âîññòà- íîâèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ïî NaClO3 â çàâèñè- ìîñòè îò ÷èñëà ôèëüòðîöèêëîâ. Ïîñêîëüêó îïðåäåëåíèå âîññòàíîâèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ðå- äîêñèòà ïî êèñëîðîäó ÿâëÿåòñÿ î÷åíü äëèòåëü- íûì ïðîöåññîì èç-çà íèçêîé ðàñòâîðèìîñòè êèñëîðîäà â âîäå, äëÿ îïðåäåëåíèÿ âîññòàíîâè- òåëüíîé ñïîñîáíîñòè êàòèîíèòà èñïîëüçîâàëè ðàñòâîðû õëîðàòà íàòðèÿ ñ êîíöåíòðàöèåé 250– 350 ìã-ýêâ/äì3. Êàê âèäíî èç ðèñ.2, çíà÷åíèå åìêîñòåé ðåäîêñèòîâ ïî îêèñëèòåëþ â äàííîì ñëó÷àå áëèçêî ê ïîëó÷åííûì ïðè èñïîëüçîâà- íèè âîäû, íàñûùåííîé âîçäóõîì (ñì. ðèñ.1). Äàííûå ïî åìêîñòè èîíèòîâ â çàâèñèìîñòè îò ÷èñëà ôèëüòðîöèêëîâ ïðèâåäåíû â òàáë.2. Êðîìå íàèáîëåå äîñòóïíîãî íà Óêðàèíå êàòèî- íèòà ÊÓ-2-8, áûëè èñïîëüçîâàíû êðóïíîïîðèñ- òûå êàòèîíèòû Amberlite 252 H, Purolite C 150, Dowex MSH 1 H è ñëàáîêèñëîòíûé êàòèîíèò Dowex MAC-3. Ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî ïðè èñïîëüçîâàíèè êðóïíîïîðèñòûõ êàòèîíèòîâ íàêîïëåíèå ãèäðî- êñèäîâ è îêñèäîâ æåëåçà â ïîðàõ áóäåò ìåíüøå áëîêèðîâàòü ãåëåâûå ó÷àñòêà èîíèòà è áóäåò ìåíüøå çàâèñåòü îò ÷èñëà ôèëüòðîöèêëîâ. Îä- íàêî ïðàêòè÷åñêè âî âñåõ ñëó÷àÿõ îòìå÷åíî ñíèæåíèå âîññòàíîâèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè êà- òèîíèòîâ ñ ÷èñëîì ôèëüòðîöèêëîâ. Ïðè ýòîì êàòèîíèò ÊÓ-2-8 â ðÿäó ñèëüíîêèñëîòíûõ êà- òèîíèòîâ õàðàêòåðèçîâàëñÿ áîëåå âûñîêîé åì- êîñòüþ íà âñåõ ôèëüòðîöèêëàõ, à ñëàáîêèñëîò- íûé êàòèîíèò Dowex MAC-3 õàðàêòåðèçîâàëñÿ íàèáîëåå âûñîêîé åìêîñòüþ ïðè ñîðáöèè æåëå- çà íà 1-ì è 2-ì ôèëüòðîöèêëàõ. Íà 3-ì ôèëüò- ðîöèêëå åãî åìêîñòü ñèëüíî óïàëà, îäíàêî ïðè êàâèòàöèîííîé îáðàáîòêå íà 4-ì ôèëüòðîöèêëå îíà âîçðîñëà ïî÷òè â 2,5 ðàçà. Ýòî ïîäòâåðæäà- þò âûõîäíûå êðèâûå ñîðáöèè æåëåçà, ïðèâå- äåííûå íà ðèñ.3. Âûâîäû Â ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé ïîêàçàíî, ÷òî â êà÷åñòâå ðåäîêñèòîâ ëó÷øå èñ- ïîëüçîâàòü êàòèîíèòû, ìîäèôèöèðîâàííûå Fe(OH)2, òàê êàê ïðèìåíåíèå èîíèòà â Fe2+- ôîðìå ïðèâîäèò ê çàãðÿçíåíèþ âîäû èîíàìè æåëåçà. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè ïîâûøåííûõ çíà÷åíèÿõ ðÍ âîññòàíîâèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü ðåäîêñèòà, ìîäèôèöèðîâàííîãî Fe(OH)2, ïàäàåò âñëåäñò- âèå ñâÿçûâàíèÿ ÷àñòè æåëåçà (II) ïðè îáðàçîâà- íèè ôåððèòà Fe3O4. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ñîðáöèè æåëåçà (II) èç êîíöåíòðèðîâàííûõ ðàñòâîðîâ íà ñèëüíîêèñ- ëîòíûõ èîíèòàõ åìêîñòü èîíèòîâ áîëüøå â êè- ñëîé ôîðìå ïî ñðàâíåíèþ ñ Na+-ôîðìîé, åì- êîñòü ïî èîíàì Fe2+ ðàñòåò ñ óâåëè÷åíèåì êîí- öåíòðàöèè ñåðíîé êèñëîòû â ðàñòâîðå ñóëüôàòà æåëåçà äî 1,5 %. Îïðåäåëåíî âëèÿíèå ÷èñëà ôèëüòðîöèêëîâ íà ýôôåêòèâíîñòü ðåãåíåðàöèè ðåäîêñèòîâ íà îñíîâå êàòèîíèòîâ. Ïîêàçàíî, ÷òî åìêîñòü êðóïíîïîðèñòûõ èîíèòîâ ïî æåëåçó ïàäàåò â 2–3 ðàçà ïîñëå 6 ôèëüòðîöèêëîâ, äëÿ ÊÓ-2-8 ïîñëå 5 ôèëüòðîöèêëîâ, äëÿ ñëàáîêèñëîòíîãî êàòèîíèòà Dowex MAC-3 ïîñëå 3-õ ôèëüòðî- öèêëîâ. Ñïèñîê ëèòåðàòóðû 1. Êðàâ÷åíêî Ò.À., Øàòàëîâ À.ß. Îáåñêèëîðîæèâà- íèå âîäû ðåäîñêèòàìè // Èîíîîáìåííûìå ìåòî- äû î÷èñòêè âåùåñòâ / Ïîä ðåä. Ã.À.×èêèíà, Î.Í. Ìÿãêîãî. — Âîðîíåæ : Âîðîíåæ. ãîñ. óí-ò, 1984. — Ñ. 167–183. 2. Kravchenko T.A., Aristov I.V. Kinetics and Dynamics of Redox Sorption // Ion Exchange. Theory and prac- tice / Ed. D.Muraviev, V.Gorshkov, A.Warshawsky. — New-York; Basel : M. Dekker, 2000. — P. 691–764. 3. Êðàâ÷åíêî Ò.À., Ñîöêàÿ Í.Â., Ñëåíöîâà Î.Â. Êè- íåòèêà ýëåêòðîñîðáöèè êèñëîðîäà ìåäüñîäåðæàùè- ìè ðåäîêñèòàìè ñ õèìè÷åñêîé è ýëåêòðîõèìè÷å- ñêîé ðåãåíåðàöèåé ðåäîêñ-öåíòðîâ // Æóðí. ôèç. õèìèè. — 2000. — Ò. 74, ¹ 6. — Ñ. 1077–1080. 4. Êîíåâ Ä.Â., Êðàâ÷åíêî Ò.À., Êàëèíè÷åâ À.È. è äð. Êèíåòèêà âîññòàíîâëåíèÿ ìîëåêóëÿðíîãî êèñ- ëîðîäà èç âîäû óëüòðàäèñïåðñíîé ìåäüþ â èîíîîá- ìåííîé ìàòðèöå // Òàì æå. — 2006. — Ò. 80, ¹ 8. — Ñ. 1486–1492. 5. Ëóðüå Þ.Þ., Ðûáíèêîâà À.È. Õèìè÷åñêèé àíàëèç ïðîèçâîäñòâåííûõ ñòî÷íûõ âîä. — Ì. : Õèìèÿ, 1974. — 280 ñ. Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 6 61 Ðèñ.3. Âûõîäíûå êðèâûå ñîðáöèè Fe2+ èç âîäíûõ ðàñòâîðîâ ñóëüôàòà æåëåçà êîíöåíòðàöèåé 136 ìã-ýêâ/äì3 (1) (ÎÅFe 2+ = 4,56 ã-ýêâ/äì3), 126 ìã-ýêâ/äì3 (2) (ÎÅFe 2+ = 3,42 ã-ýêâ/äì3); 168 ìã-ýêâ/äì3 (3) (ÎÅFe 2+ = 2,900 ã-ýêâ/äì3), 97 ìã-ýêâ/äì3 (4) (ÎÅFe 2+ = 1,100 ã-ýêâ/äì3) è 110,8 ìã-ýêâ/äì3 (5) (ÎÅFe 2+ = 2,54 ã-ýêâ/äì3) íà ñëàáîêèñëîòíîì êàòèîíèòå Dowex MAC-3 â Na+-ôîðìå (1, 2 — íà ñâåæåì èîíèòå; 3 — âòîðàÿ ñòàäèÿ ñîðáöèè; 4 — òðåòüÿ ñòàäèÿ; 5 — ÷åòâåðòàÿ ñòàäèÿ ïîñëå îáðàáîòêè óëüòðàçâóêîì). 6. Êóëüñêèé Ë.À., Ãîðîíîâñêèé È.Ã., Êî÷àíîâñêèé À.Ì. è äð. Ñïðàâî÷íèê ïî ñâîéñòâàì, ìåòîäàì àíà- ëèçà è î÷èñòêå âîäû. — Êèåâ : Íàóê. äóìêà, 1980. — Ò. 1. — 680 ñ. 7. Ãîìåëÿ È.Í., Îìåëü÷óê Þ.À., Ðàäîâåí÷èê Â.Ì. Îöåíêà ýôôåêòèâíîñòè èîíèòîâ ÊÓ-2-8 è Aqualite Ê-100 FC ïðè óìÿã÷åíèè âîäû â ïðèñóòñòâèè èî- íîâ æåëåçà // Ýêîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæå- íèå. — 2008. — ¹ 3. — Ñ. 62–65. 8. Ãîìåëÿ Ì.Ä., Ãëóøêî Î.Â, Ñàãàéäàê ².Ñ. òà ³í. Äîñë³äæåííÿ ïðîöåñ³â î÷èùåííÿ âîäè â³ä êàäì³þ íà êàò³îí³ò³ ÊÓ-2-8 // Òàì æå. — 1998. — ¹ 1. — Ñ. 53–56. 9. Ãîìåëÿ Í.Ä., Òåðåùåíêî Î.Í. Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè î÷èñòêè âîäû îò èçîòîïîâ 137Cs è 90Sr // Òàì æå. — ¹ 4. — Ñ. 44–46. Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 20.06.11 62 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 6 The Efficiency Estimation of Redoxites Depending on Cation Exchanger Type and Modification Method Tamazashvili A.T., Kamayev V.S., Gomelya M.D. National Technical University of Ukraine «KPI», Kiev The processes of cation exchanger modification by ferrous sulfate for oxidation-reduction ion exchanger production used in the water deoxygenation are investigated. It is dis- played that strong-acid ion exchangers in the acid form sorb ferrous ions better. Sodium form ion exchangers capacity increases with the ferrous sulfate solution acidulation up to the 1,5 % sulfuric acid concentration. The best results of the multiple ferrous solutions treatment of the ion exchanger are obtained by macropore sorbent application. Key words: oxygen, cation exchanger, oxidation-reduction ion exchanger, sorbtion, iron, ca- pacity. Received June 20, 2011 Ïîäïèñûâàéòåñü íà æóðíàë «Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå» (èíäåêñ 74546) íà 2012 ã. ïî Êàòàëîãó èçäàíèé Óêðàèíû, Êàòàëîãó Àãåíòñòâà «Ðîñïå÷àòü», Ñâîäíîìó Êàòàëîãó àãåíòñòâà «ÓÊÐÈÍÔÎÐÌÍÀÓÊÀ» Èíôîðìàöèþ î æóðíàëå è ïðàâèëàõ îôîðìëåíèÿ ñòàòåé ìîæíî íàéòè íà ñàéòàõ: http://www.ingas.org.ua/index.files/Page765.html http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/ETRS/index.html

Оценка эффективности редокситов в зависимости от типа катионита и способа его модификации

Репозитарії

Схожі ресурси