Новый сорбент на основе природных материалов для очистки гальванических стоков

Компоненты смешивают, высушивают для удаления излишков воды, полученную массу измельчают до фракции размером 3 — 15 мм, затем для придания необходимых механических свойств спекают при определенной температуре.

При проведении исследований использовались бентонитовые глины Таганского месторождения с преобладанием катионов натрия (натриевая) и кальция (кальциевая). Для увеличения ионообменной емкости кальциевого бентонита путем освобождения активных центров проводилась его содовая активация 5 %-ным раствором соды. Избыток соды из бентонита удалялся при промывке водой. Затем активированный бентонит отделялся от воды и высушивался. Поскольку натриевый бентонит содержит катионы натрия, которые обладают большей активностью, он не подвергался активации [3].

Были получены три вида нового сорбционно-ионообменного материала, названного "Беном" (рис. 1), с соотношением бентонитюпилки 1:1, 1:2 и 1:3.

Исследовали способность сорбента извлекать катионы меди и цинка из водных растворов. Для этого были приготовлены модельные растворы сульфатов меди и цинка с концентрацией ионов металла от 10 до 1000 мг/л. В емкости с 100 мл раствора добавляли по 1 г глины, перемешивали и отстаивали суспензию. Затем проводили фотометрический анализ осветленного раствора.

Лучшие результаты по очистке воды от ионов меди и цинка показал материал, приготовленный из кальциевого бентонита с содовой активацией (рис. 2). Пропорционально количеству вводимого бентонита изменялась сорбционная емкость "Бенома".

Сорбционная емкость по ионам меди при соотношении бентонита и опилок 1:1 в 2 раза больше при использовании кальциевого бентонита. С увеличением количества опилок эта разница снижается и при соотношении бентонит:опилки 1:3 оба вида материала имеют одинаковую емкость по отношению к ионам меди (6 — 7 мг/г).

Сорбционная емкость по ионам цинка "Бенома" из натриевого бентонита (см. рис. 2, в) при соотношении бентонитюпилки 1:1 и 1:2 больше, чем по ионам меди. Максимальная емкость при соотношении бентонита и опилок 1:1 составляет 25 мг/г, уменьшение доли бентонита снижает сорбци-онную емкость до 22 мг/г.

В отличие от ионов меди извлечение ионов цинка "Беномом" с кальциевым бентонитом происходит менее эффективно (см. рис. 2, г): максимальная сорбционная емкость при соотношении бентонит:опилки 1:1 и 1:2 составляет 20 и 12 мг/г.

Для сорбента с соотношением бентонита и опилок 1:3 выявлено незначительное изменение сорбционной емкости как по ионам меди, так и по ионам цинка. Вид бентонитовой глины практически не влияет на характер сорбции.

С целью выявления основных параметров работы сорбционно-ионообменного модуля с предлагаемой загрузкой были проведены эксперименты по очистке воды в динамических условиях на фильтровально-ионообменной установке. "Беном" с соотношением бентонит:опилки 1:2 (поочередно натриевый и кальциевый) помещали в модуль диаметром 35 и высотой 300 мм. Высота слоя сорбента — 100 мм, масса — 100 г. Для измерения расхода жидкости установка была оснащена поплавковым ротаметром, для измерения перепада давления на фильтре — ртутным дифманометром.

Исследовали водные растворы сульфатов меди и цинка с концентрацией 50 мг/л, что соответствует средней концентрации промывных вод процессов меднения и цинкования. Скорость фильтрования раствора поддерживалась постоянной (3 — 5 м/ч).

На рис. 3 видно, эффективность очистки практически не зависит от удельного объема профильтрованного раствора и вида используемого бентонита.

Степень очистки от ионов меди при пропускании первых порций раствора достаточно велика (90 %) (см. рис. 3, а), затем она уменьшается, что можно объяснить быстрым заполнением активных центров бентонита. При удельном объеме пропущенного раствора более 2,5 л/г степень очистки снижается до 20 %.

Данные, полученные при очистке растворов от ионов цинка, свидетельствуют о том, что степень очистки также достаточно велика при пропускании первых порций раствора (см. рис. 3, б). Однако более резкое снижение эффективности (до 20 %) наблюдается при пропускании удельного объема 1,5 л/г для сорбента с кальциевым бентонитом и 0,8 — для сорбента с натриевым бентонитом.

Другие статьи по экологии

Стратегия преодоления глобальных экологических угроз
Тема контрольной работы «Стратегия преодоления глобальных экологических угроз». В работе рассмотрены пути преодоления глобальных экологических угроз, связанных с изменениями климата, заг ...

Роль экологических факторов в динамике численности организмов
Свойства среды, оказывающие на организмы разностороннее воздействие, называются экологическими факторами. Актуальность данной темы состоит в том, что в природе эти факторы действуют не из ...

Адсорбция паров летучих растворителей. Примеры конструкций адсорбционно-каталитических аппаратов
Тема реферата «Адсорбция паров летучих растворителей. Примеры конструкций адсорбционно-каталитических аппаратов» по дисциплине «Технология очистки и утилизации газовых выбросов». Рекупера ...