Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів
С использованием атомно-абсорбционного и рентгенофлуоресцентного анализа исследованы адсорбционные свойства Сокирницкого клиноптилолита относительно смесей Pb (ІІ), Zn (ІІ), Cd (ІІ), Mn (ІІ), Fe (ІІІ) и Сu (II) на уровне 1–10 ПДК для сточных вод по каждому иону в статическом режиме и процессы десорб...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Національна академія наук України
2008
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5624 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів / Е.С. Яновська, І.В. Затовський, М.С. Слободяник // Екологія довкілля та безпека життєдіяльн. — 2008. — № 5. — С. 50-54. — Бібліогр.: 12 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5624 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-56242025-02-23T18:53:17Z Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів Scientific bases of wastage-free purification technology of industrial waste water from mixtures of heavy metals’ ions Яновська, Е.С. Затовський, І.В. Слободяник, М.С. С использованием атомно-абсорбционного и рентгенофлуоресцентного анализа исследованы адсорбционные свойства Сокирницкого клиноптилолита относительно смесей Pb (ІІ), Zn (ІІ), Cd (ІІ), Mn (ІІ), Fe (ІІІ) и Сu (II) на уровне 1–10 ПДК для сточных вод по каждому иону в статическом режиме и процессы десорбции этих смесей с поверхности клиноптилолита растворами с рН = 4,5–5,1, содержащими анионы СО32-, SO42- и NO3-. Полученные данные свидетельствуют о том, что Сокирницкий клиноптилолит можно рекомендовать для доочистки промышленных сточных вод, которые подаются на сооружения биологической очистки после обработки физическими и химическими методами, с дальнейшим применением в качестве составляющего компонента твердого покрытия дорог или в техническом строительстве. Adsorption properties of Sokirnitskii klinoptilolit in static mode in relation to the mixtures of Pb (ІІ), Zn (ІІ), Cd (ІІ), Mn (ІІ), Fe (ІІІ) and Сu (II) on the level 1–10 of their maximum allowed concentration in waste water for every of these ion and desorption processes of these mixures from Sokirnitskii klinoptilolit surface by solutions with рН = 4,5–5,1, which contained СО32-, SO42- and NO3- ions, were investigated by atom-adsorption and X-ray fluorescence methods. Received datas show that Sokirnitskii klinoptilolit can be recommended for purification of industrial waste water,which are followed to biological purification structures after treatment physical and chemical methods, with next using as a component of road surface or in technological building. 2008 Article Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів / Е.С. Яновська, І.В. Затовський, М.С. Слободяник // Екологія довкілля та безпека життєдіяльн. — 2008. — № 5. — С. 50-54. — Бібліогр.: 12 назв. — укp. 1726–5428 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5624 541.183.12 uk application/pdf Національна академія наук України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
С использованием атомно-абсорбционного и рентгенофлуоресцентного анализа исследованы адсорбционные свойства Сокирницкого клиноптилолита относительно смесей Pb (ІІ), Zn (ІІ), Cd (ІІ), Mn (ІІ), Fe (ІІІ) и Сu (II) на уровне 1–10 ПДК для сточных вод по каждому иону в статическом режиме и процессы десорбции этих смесей с поверхности клиноптилолита растворами с рН = 4,5–5,1, содержащими анионы СО32-, SO42- и NO3-. Полученные данные свидетельствуют о том, что Сокирницкий клиноптилолит можно рекомендовать для доочистки промышленных сточных вод, которые подаются на сооружения биологической очистки после обработки физическими и химическими методами, с дальнейшим применением в качестве составляющего компонента твердого покрытия дорог или в техническом строительстве. |
| format |
Article |
| author |
Яновська, Е.С. Затовський, І.В. Слободяник, М.С. |
| spellingShingle |
Яновська, Е.С. Затовський, І.В. Слободяник, М.С. Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів |
| author_facet |
Яновська, Е.С. Затовський, І.В. Слободяник, М.С. |
| author_sort |
Яновська, Е.С. |
| title |
Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів |
| title_short |
Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів |
| title_full |
Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів |
| title_fullStr |
Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів |
| title_full_unstemmed |
Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів |
| title_sort |
наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів |
| publisher |
Національна академія наук України |
| publishDate |
2008 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5624 |
| citation_txt |
Наукові основи безвідходної технології доочищення промислових стічних вод від сумішей іонів важких металів / Е.С. Яновська, І.В. Затовський, М.С. Слободяник // Екологія довкілля та безпека життєдіяльн. — 2008. — № 5. — С. 50-54. — Бібліогр.: 12 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT ânovsʹkaes naukovíosnovibezvídhodnoítehnologíídoočiŝennâpromislovihstíčnihvodvídsumíšejíonívvažkihmetalív AT zatovsʹkijív naukovíosnovibezvídhodnoítehnologíídoočiŝennâpromislovihstíčnihvodvídsumíšejíonívvažkihmetalív AT slobodânikms naukovíosnovibezvídhodnoítehnologíídoočiŝennâpromislovihstíčnihvodvídsumíšejíonívvažkihmetalív AT ânovsʹkaes scientificbasesofwastagefreepurificationtechnologyofindustrialwastewaterfrommixturesofheavymetalsions AT zatovsʹkijív scientificbasesofwastagefreepurificationtechnologyofindustrialwastewaterfrommixturesofheavymetalsions AT slobodânikms scientificbasesofwastagefreepurificationtechnologyofindustrialwastewaterfrommixturesofheavymetalsions |
| first_indexed |
2025-11-24T13:52:06Z |
| last_indexed |
2025-11-24T13:52:06Z |
| _version_ |
1849680017970167808 |
| fulltext |
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
50
АКТУАЛЬНІСТЬ ТА ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ
Сучасні хімічні та фізико-хімічні методи очищення
забрудненої води, як правило, полягають в активній
хімічній дії або фізичному впливі на воду [1, 2]. У про-
цесі такого очищення руйнується структура, зміщу-
ється концентраційна рівновага розчинених солей, і,
як наслідок, погіршуються фізико-хімічні властивості
води. Сукупність цих факторів уже сьогодні почала
позначатися негативно на стані локальних водних
екосистем та гідросфери Землі в цілому.
Природою створені безпечні методи очищен-
ня води, що полягають в адсорбції антропогенних
забруднювачів при проходженні води через гори-
зонти мінералів (глин, силікатів та алюмосилікатів,
цеолітів тощо) і дозволяють зберегти її структуру
та мінералізацію [3, 4]. Такий механізм працював та
забезпечував рівновагу між геосферами планети
протягом усього їхнього існування. Відповідно, його
розумне використання повинно лягти в основу най-
сучасніших технологій очищення водних ресурсів.
Дана робота присвячена розробці наукових
основ технології очищення відстійників різних про-
мислових виробництв від сумішей іонів важких
токсичних металів шляхом адсорбції Сокирницьким
кліноптілолітом у статичному режимі та вивченню
процесів десорбції цих іонів з метою доведення
можливості використання твердої фази кліноптіло-
літу з абсорбованими важкими токсичними мета-
лами як складової твердого покриття доріг або в
технічному будівництві.
МЕТОДОЛОГІЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
Основні характеристики Сокирницького клінопті-
лоліту, який використовували у дослідженнях, від-
повідали ТУ У 14.5-00292540.001-2001 та були таки-
ми: хімічна формула – Na[AlSi5O12] • 6H2O; хімічний
склад (мас. %): SiO2 – 76,10; Al2O3 – 12,4; К2O – 2,3;
CaO – 2,1; Na2O – 2,2; Fe2O3 + FeO – 1,5; TiO2 – 0,1;
P2O5 – 0,1; MgO – 0,08; MnO – 0,04. У складі зразків, що
використовувались у дослідженнях, спектральним
та рентгенфлуоресцентним методами також вияв- також вияв-
лені Rb, Sr, Co, Zn. Густина – 2,1 г/см3 ; термостій-
кість – стійкий до 700 оС, після дегідратації при
350 оС і вище добре сорбує Н2О, СО2, О2, N2; кисло-
тостійкість – понад 90 %; максимальна іонообмінна
ємність по Ca2+, К+, Na+ – 90 – 150 мг·екв на 100 г,
статистична обмінна ємність по катіону NH4
+ –110 –
130 мг·екв на 100 г. В експериментах використо-
вували гранульовану фракцію з таким розподілом
частинок за лінійними розмірами: понад 0,5 мм –
40 мас. %; 0,25 – 0,5 мм – 22 мас. %; 0,1 – 0,25 мм –
28 мас. % та меншим за 0,1 мм – 10 мас. %. Площа
активної поверхні, розрахована за методом термо-
десорбції азоту [5], складає 5,82 м2/г. Це свідчить про
наявність на поверхні мінералу лише макропор.
Вихідні розчини солей металів (плюмбуму,
цинку, кадмію, купруму, феруму та мангану) готу-
вали шляхом розчинення у дистильованій воді від-
повідних наважок хлоридів, нітратів або сульфатів
марок “ос. ч.”. Точне значення концентрації іонів
металів у таких розчинах установлювали комплек-
УДК 541.183.12
НАУКОВІ ОСНОВИ БЕЗВІДХОДНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ДООЧИЩЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ
СТІЧНИХ ВОД ВІД СУМІШЕй ІОНІВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ
Е. С. Яновська, І. В. Затовський, М. С. Слободяник –
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
С использованием атомно-абсорбционного и рентгенофлуоресцентного анализа исследо-
ваны адсорбционные свойства Сокирницкого клиноптилолита относительно смесей Pb (ІІ),
Zn (ІІ), Cd (ІІ), Mn (ІІ), Fe (ІІІ) и Сu (II) на уровне 1–10 ПДК для сточных вод по каждому иону
в статическом режиме и процессы десорбции этих смесей с поверхности клиноптилолита
растворами с рН = 4,5–5,1, содержащими анионы СО3
2-, SO4
2- и NO3
-. Полученные данные сви-Полученные данные сви-
детельствуют о том, что Сокирницкий клиноптилолит можно рекомендовать для доочистки
промышленных сточных вод, которые подаются на сооружения биологической очистки после
обработки физическими и химическими методами, с дальнейшим применением в качестве
составляющего компонента твердого покрытия дорог или в техническом строительстве.
Adsorption properties of Sokirnitskii klinoptilolit in static mode in relation to the mixtures of Pb (ІІ),
Zn (ІІ), Cd (ІІ), Mn (ІІ), Fe (ІІІ) and Сu (II) on the level 1–10 of their maximum allowed concentration
in waste water for every of these ion and desorption processes of these mixures from Sokirnitskii
klinoptilolit surface by solutions with рН = 4,5–5,1, which contained СО3
2-, SO4
2- and NO3
- ions,
were investigated by atom-adsorption and X-ray fluorescence methods. Received datas show that
Sokirnitskii klinoptilolit can be recommended for purification of industrial waste water,which are
followed to biological purification structures after treatment physical and chemical methods, with
next using as a component of road surface or in technological building.
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
51
сонометричним титруванням розчином ЕДТА [6].
Модельні робочі розчини готували з відповідних
розрахованих аліквот, які поміщали у мірні колби
на 250 мл та доводили дистильованою водою до
мітки.
З урахуванням концентраційних інтервалів
іонів важких токсичних металів, що спостерігають-
ся у стічних водах відстійників українських підпри-
ємств [7], нами були приготовані модельні розчини,
що містили Pb (ІІ), Zn (ІІ), Cd (ІІ), Mn (ІІ), Fe (ІІІ) та Сu (II)
на рівні 1 – 10 ГДК у стічних водах для кожного з
іонів згідно з [8]. Ці розчини об’ємом 250 мл контак-
тували у статичному режимі з 1 г Сокирницького
кліноптілоліту.
Ступінь адсорбції іонів токсичних металів клі-
ноптілолітом розраховували за формулою:
R = mads /mo ·100 %, (1)
де mads – маса адсорбованого іону металу, mo – почат-
кова маса металу у вихідному розчині. Величину
mads визначали як різницю між mo та масою металу
у рівноважному розчині після адсорбції, яка дорів-
нює добутку рівноважної концентрації металу та
об’єму розчину ([m] = [CМ]. V).
Рівноважні концентрації ([CМ]) плюмбуму (ІІ),
кадмію (ІІ), цинку (II), мангану (ІІ), феруму (III) та
купруму (II) після адсорбції мінералами визначали
атомно-абсорбційним методом на полум’яному
атомно-абсорбційному спектрофотометрі “Сатурн” у
полум’ї суміші „повітря – пропан-бутан”. Розрахунки
рівноважних концентрацій проводили за методом
порівняння інтенсивностей ліній у спектрах робо-
чих та стандартних розчинів. Для цього готували
серії стандартних розчинів з концентраціями мета-
лів у межах: 0,5 – 2 мкг/мл для Pb (II) та для Cd (II),
0,1 – 2 мкг/мл для Zn (II), 0,1 – 5 мкг/мл для Mn (II),
0,05 – 1 мкг/мл для Cu (II), 0,5 – 2 мкг/мл для Fe (III).
Ступінь адсорбції іонів токсичних металів клі-
ноптілолітом розраховували за формулою:
Rdes = mdes /mads·100 %, (2)
де mdes – маса десорбованого іону металу, mads –
маса адсорбованого іону металу у фазі кліноп-
тілоліту. Величину mdes визначали як добуток
рівноважної концентрації металу у розчині після
десорбції та об’єму розчину елюенту ([mdes] = [Cdes]
.V).
[Cdes]
визначали атомно-абсорбційним методом
аналогічно [CМ].
Елементний хімічний склад кліноптілоліту після
сорбції та десорбції додатково контролювали шля-
хом безеталонного рентгенфлуоресцентного ана-
лізу з використанням енергетично-дисперсійного
рентгенфлуоресцентного спектрометра “Elvax light”
фірми “Elvatex”(м. Київ).
ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ
Кліноптілоліти – це алюмосилікати каркасної струк-
тури, у внутрішньокристалічному просторі яких
розташовані катіони лужних і лужноземельних
металів та молекули води. Ці природні матеріали
мають унікальні фізико-хімічні та медико-біологічні
властивості, які пов’язані з їхнім хімічним складом
та специфічними особливостями геометрії криста-
лічних ґраток [9–11]. Як відомо з [12], Сокирницький
кліноптілоліт належить до низькосиліцієвих клі-
ноптілолітів, які характеризуються домінуванням
в обмінному комплексі іонів кальцію та високим
вмістом іонів калію. За результатами рентгенострук-
турних досліджень було з’ясовано, що в структу-
рі цього кліноптілоліту присутні відкриті канали
перерізу 0,34×0,48 нм [12]. Це зумовлює високу
селективність даного мінералу до великих за роз-
міром катіонів лужних та лужноземельних металів.
Геометрія порожнин у структурі дозволяє адсорбу-
вати також іони важких металів.
Для виявлення адсорбційних можливостей
Сокирницького кліноптілоліту щодо сумішей іонів
важких металів нами були досліджені процеси
вилучення у статичному режимі протягом 1–7 діб
з модельних розчинів Mn (ІІ), Fe (ІІІ), Сu (II), Pb (ІІ),
Cd (ІІ) та Zn (ІІ), які містили зазначені іони на рівні
1 – 10 ГДК у стічних водах згідно з [8]. Результати
досліджень наведені у таблицях 1–3.
За даними табл. 1 при концентраціях важких
металів у вихідному розчині на рівні 1 ГДК для стіч-
них вод протягом першої доби Сокирницьким клі-
ноптілолітом добре адсорбуються іони Mn (ІІ), Сu (II)
та Pb (ІІ), слабо вилучається Fe (ІІІ), зовсім не вилу- (ІІ), слабо вилучається Fe (ІІІ), зовсім не вилу-Fe (ІІІ), зовсім не вилу- (ІІІ), зовсім не вилу-
чаються Zn (ІІ) та Cd (ІІ). Цей факт підтверджується
даними рентгеноспектрального флуоресцентного
аналізу. При більш тривалому контакті (5 діб) цеолі-
ту з сумішшю іонів важких металів адсорбція Mn (ІІ)
та Pb (ІІ) погіршується, а Fe (ІІІ) та Zn (ІІ) – покращу-Pb (ІІ) погіршується, а Fe (ІІІ) та Zn (ІІ) – покращу- (ІІ) погіршується, а Fe (ІІІ) та Zn (ІІ) – покращу-Fe (ІІІ) та Zn (ІІ) – покращу- (ІІІ) та Zn (ІІ) – покращу-Zn (ІІ) – покращу- (ІІ) – покращу-
ється. Щодо вилучення Cd (ІІ) Сокирницький клі-Cd (ІІ) Сокирницький клі- (ІІ) Сокирницький клі-
ноптілоліт залишається індиферентним незалежно
від часу адсорбції. При цьому сумарна сорбційна
ємність кліноптілоліту щодо вивчених іонів колива-
ється у межах 400 – 600 мкг/г.
При збільшенні концентрації іонів важких ток-
сичних металів у вихідних модельних розчинах до
рівня 4 – 5 ГДК спостерігається підвищення сумарної
сорбційної ємності адсорбованих металів до 1 мг/г
при контакті до 5 діб. При цьому, як свідчать дані
табл. 2, активно адсорбуються іони Сu (II) та Zn (ІІ)
(до 40 %), гірше – Mn (ІІ) та Pb (ІІ) (до 20 %), слабко –
Fe (ІІІ) (до 10 %) і зовсім не вилучаються іони кадмію.
Протягом 7 діб контакту суттєво вилучаються іони
Pb (ІІ) (понад 40 %), але зменшується сумарна сорб- (ІІ) (понад 40 %), але зменшується сумарна сорб-
ційна ємність кліноптілоліту (до 600 мкг/г) за раху-
нок погіршення адсорбції Mn (ІІ), Сu (II) та Zn (ІІ). Така
поведінка мінералу пояснюється як з точки зору
одночасної реалізації адсорбції й іонного обміну,
так і частковою десорбцією раніше адсорбованих
іонів. На користь цього висновку свідчать дані рент-
генфлуоресцентного аналізу зразків.
При подальшому зростанні концентрації іонів
важких металів у вихідних розчинах до рівня 8 –
10 ГДК сумарна сорбційна ємність кліноптілоліту
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
52
Таблиця 1
Адсорбція модельної суміші важких металів на рівні ГДК забруднень у стічних водах
згідно з [8] у вихідному розчині на Сокирницькому кліноптілоліті
Умови досліду: маса сорбенту – 1 г, об’єм розчинів – 250 мл
Іон Сo
M,
мкг/л
mo
M,
мкг
Час контакту у статичному режимі
1 доба 5 діб
mads
M,
мкг
ступінь адсорбції,
%
mads
M,
мкг
ступінь адсорбції,
%
Pb (ІІ) 100 25 13,42 53,67 3,9 15,6
Zn (ІІ) 1000 250 250 0 79,05 31,62
Fe (ІІІ) 2500 625 68,44 10,95 201,25 32,2
Cd (ІІ) 10 2,5 0 0 0 0
Cu (ІІ) 500 125 93,32 74,66 87,75 70,2
Mn (ІІ)* 1000 250 181,65 72,66 50 20
Сумарна сорбційна ємність 606,83 422
*оскільки ГДК забруднень Mn (ІІ) у стічних водах згідно з [8] становить 30 мг/л, що значно перевищує сорбційну ємність
кліноптілоліту, то у модельних розчинах концентрація Mn (ІІ) має нижче за ГДК значення.
Таблиця 2
Адсорбція суміші важких металів на рівні 4 ГДК забруднень у стічних водах
згідно з [8] у вихідному розчині на Сокирницькому кліноптілоліті
Умови досліду: маса сорбенту – 1 г, об’єм розчинів – 250 мл
Іон Сo
M,
мкг/л
mo
M,
мкг
Час контакту у статичному режимі
5 діб 7 діб
mads
M,
мкг
ступінь адсорбції,
%
mads
M,
мкг
ступінь адсорбції,
%
Pb (ІІ) 0, 4 100 12,65 12,65 41,3 41,3
Zn (ІІ) 4 1000 298,4 29,84 162 16,2
Fe (ІІІ) 10 2500 247,5 9,90 72,5 2,9
Cd (ІІ) 0,04 10 0 0 0 0
Cu (ІІ) 2 500 221,5 44,30 167,5 33,5
Mn (ІІ)* 4 1000 238,4 23,84 136,5 13,65
Сумарна сорбційна ємність 1018 579,8
Таблиця 3
Адсорбція модельної суміші важких металів на рівні 8 ГДК забруднень у стічних
водах згідно з [8] у вихідному розчині на Сокирницькому кліноптілоліті
Умови досліду: маса сорбенту – 1 г, об’єм розчинів –250 мл, час контакту у статичному режимі – 7 діб
Іон Сo
M, мг/л mo
M ,мкг mads
M,
мкг Ступінь адсорбції, %
Pb (ІІ) 0,8 200 37,54 18,77
Zn (ІІ) 8 2000 179,2 8,96
Fe (ІІІ) 20 5000 360 7,20
Cd (ІІ) 0,08 20 0 0
Cu (ІІ) 4 1000 115,6 11,56
Mn (ІІ)* 8 2000 269,2 13,46
Сумарна сорбційна ємність 988,54
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
53
залишається на рівні 1 мг/г при контакті до 7 діб.
Це зумовлює низькі значення ступенів вилучення
всіх металів (див. табл. 3). Проте основні тенденції
вилучення зберігаються: іони Pb (ІІ), Сu (II) та Mn (ІІ)
адсорбуються краще за Zn (ІІ) і Fe (ІІІ), зберігаєть-Zn (ІІ) і Fe (ІІІ), зберігаєть- (ІІ) і Fe (ІІІ), зберігаєть-Fe (ІІІ), зберігаєть- (ІІІ), зберігаєть-
ся повна адсорбційна індиферентність щодо іонів
Cd (ІІ).
Головною вадою розробки нових технологій
очищення стічних вод, особливо тих, що включають
адсорбційні процеси, є виникнення нового типу
відходів – твердої фази адсорбенту. Недостатнє
практичне використання Сокирницького кліноп-
тілоліту, на наш погляд, викликане саме цією при-
чиною. На сьогодні залишається відкритим питання
про закономірності та умови можливої десорбції
токсичних іонів та речовин з поверхні цього цео-
літу, і, як наслідок, незрозумілими є умови безпеки
його захоронення та зберігання з адсорбованими
токсикантами.
З огляду на викладене, нами досліджені про-
цеси десорбції адсорбованих сумішей іонів важких
токсичних металів з поверхні Сокирницького клі-
ноптілоліту модельними розчинами, що містили
іони СО3
2-, SO4
2- та, NO3
- на рівні значень рН = 4,5 –
5,1, що відповідали кислотності опадів в Україні
протягом останніх десятиліть. Для цього зразки клі-
ноптілоліту з адсорбованими іонами важких мета-
лів, одержані на першому етапі роботи, промивали
протягом 15 діб трьома видами розчинів об’ємом
250 мл кожний (в середньому по 16 мл за добу):
розчином Н2СО3 з рН = 5,0; розчином суміші Н2СО3
та Н2SO4 з рН = 4,5 і розчином суміші Н2СО3 та НNO3
з рН = 4,5. В отриманих розчинах визначали кон-
центрації десорбованих важких металів методом
полум’яного атомно-абсорбційного аналізу й роз-
раховували ступінь десорбції за формулою (2).
За результатами проведених експериментів
виявлені такі закономірності десорбційних проце-
сів іонів важких металів з поверхні Сокирницького
кліноптілоліту слабокислими розчинами мінераль-
них кислот, наявних в опадах:
- при невеликих масах адсорбованих іонів важ-
ких металів (менших 100 мкг/г) добре (на 70 – 80 %)
десорбуються іони Cu (ІІ), Zn (ІІ) та Pb (ІІ). Причому
найефективніше десорбція цих іонів проводиться
розчином карбонатної кислоти;
- при збільшенні маси адсорбованих іонів важ-
ких металів понад 100 мкг із поверхні кліноптілоліту
продовжують активно десорбуватись лише іони
Cu (ІІ) (табл. 4);
- для Zn (ІІ) існує концентраційний інтервал
(150 – 450 мкг/г кліноптілоліту), в якому десорбція
розчином карбонатної кислоти послаблюється, а
розчинами сумішей мінеральних кислот – взагалі
припиняється. При подальшому зростанні маси
адсорбованого Zn (ІІ) десорбційні процеси знову
Таблиця 5
Порівняння десорбційної здатності Н2СО3 (рН = 5,0), суміші Н2СО3 та Н2SO4 (рН = 4,5) і суміші Н2СО3 та НNO3 (рН = 4,5)
щодо іонів Zn(ІІ) різної маси у складі суміші іонів важких металів з поверхні Сокирницького кліноптілоліту
Умови досліду: маса сорбенту – 1 г, загальний об’єм елюенту –250 мл, час десорбції – 15 діб
mадсорб Zn ,
мкг
Ступінь десорбції, %
Н2СО3
(рН = 5,0)
Н2СО3 та Н2SO4
(рН = 4,5)
Н2СО3 та НNO3
(рН = 4,5)
98 88,90 54,27 76,67
168 83,04 0 0
372,5 15,64 0 0
493 23,57 33,00 27,11
Таблиця 4
Порівняння десорбційної здатності Н2СО3 ( рН= 5,0), суміші Н2СО3 та Н2SO4 (рН= 4,5) і суміші Н2СО3 та НNO3 (рН= 4,5)
щодо іонів Cu(ІІ) різної маси у складі суміші іонів важких металів з поверхні Сокирницького кліноптілоліту
Умови досліду: маса сорбенту – 1 г, загальний об’єм елюенту – 250 мл, час десорбції – 15 діб
mадсорб Cu,
мкг
Ступінь десорбції, %
Н2СО3
(рН = 5,0)
Н2СО3 та Н2SO4
(рН = 4,5)
Н2СО3 та НNO3
(рН = 4,5)
86,75 75,80 67,15 91,25
93 75,80 77,80 65,85
168 43,23 76,65 60,65
221,5 29,68 46,95 26,81
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
54
активізуються, але ступінь адсорбції залишається
значно меншим (20 – 30 %), ніж для малих мас
адсорбованих іонів Zn (ІІ) (табл. 5);
- не зафіксована десорбція іонів Mn (ІІ) та
Fe (ІІІ).
ВИСНОВКИ
Таким чином, гранульовану фракцію Сокирницького
кліноптілоліту без додаткової термічної або хімічної
обробки можна використовувати для доочищення
від іонів важких металів стічних вод, які надхо-
дять на споруди біологічної очистки після оброб-
ки фізико-хімічними методами, шляхом всипан-
ня кліноптілоліту у воду і контакту у статичному
режимі при періодичному переміщуванні протягом
однієї доби від Mn (ІІ), Сu (II) та Pb (ІІ), протягом
5 діб – від Fe (ІІІ) та Zn (ІІ). Після чого тверду фазу
кліноптілоліту можна застосовувати як складову
твердого покриття доріг та в технічному будівництві,
оскільки адсорбовані іони токсичних металів опа-
дами (дощовою й талою водою) з поверхні цього
цеоліту вимиватись не будуть.
ЛІТЕРАТУРА
Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод 1.
/ За ред. А.К. Запольського. – К.: Лібра, 2000. – 552 с.
Кульский Л.А. Технология кондиционирования воды. 2.
– К.: Наукова думка, 1983. – 520 с.
Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах 3.
очистки воды. – К.: Наукова думка, 1981. – 207 с.
Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. – М.: Мир, 4.
1976. – 781 с.
Химия поверхности кремнезема / Под ред. А.А. Чуйка. 5.
Т. 2. – К.: Издательско-полиграфический центр
УкрИНТЭИ, 2001. – 499 с.
Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое 6.
титрование. – М.: Химия, 1970. – 360 с.
Сніжко С.І. Оцінка та прогнозування якості природних 7.
вод. – К.: Ніка-Центр, 2001. – 264 с.
Відомчий нормативний документ 33.-5.5-02-97 Якість 8.
води для зрошення. Екологічні критерії. – Харків:
Державний комітет України по водному господарству,
1998. – С. 22–29.
Цицишвили Г.В., Андроникашвили Т.Г., Киров Г.Н., 9.
Филизова Л.Д. Природные цеолиты. – М.: Химия, 1985.
– 224 с.
Галла В.Ю., Гожик Н.Ф., Ершов Б.М. Дисперсные мине-10.
ралы Закарпатья и научно-технический прогресс. –
Ужгород, 1988. – 316 с.
Соболев Н.В., Белицкий И.А., Панин Л.Е. и др. Физико-11.
химические и медико-биологические свойства при-
родных цеолитов. – Новосибирск: Изд-во АН СССР,
Сиб. отд., 1990. – 286 с.
Тарасевич Ю.И., Поляков В.Е., Пенчев В.Ж., Киров Г.Н. 12.
и др. Ионообменные свойства и особенности строе-
ния клиноптилолитов различных месторождений //
Химия и технология воды. – 1991. – Т. 13, � 2. –
С. 132–139.
|