Анализ возможностей использования сорбентов при очистке сточных вод 
Измерения массовой концентрации металлов в пробах воды до и после обработки композитами проводили рентгенофлюресцентным анализом на автоматизированном дифрактометре ДРОН-6 в центре коллективного пользования КБГУ «Рентгеновская диагностика материалов».
3.1.1 Исследование сорбционных характеристик сорбентов по отношению к ионам W(VI) и Mo(VI)
В связи с тем, что в Кабардино-Балкарии имеется комбинат по добыче вольфрамомолибденовой руды и завод по гидрометаллургической переработке вольфрамомолибденового сырья более подробно изучена сорбционная способность композитов по отношению к ионам шестивалентного вольфрама и молибдена.
Извлечение ионов W(VI) и Mo(VI) из водного раствора композитами оценивалось следующими параметрами:
концентрацией ионов в исходном растворе и в очищенной водной фазе, мг/л;
степенью извлечения металла, %.
Для поддержания необходимого значения рН использовали соляную, азотную и серную кислоты и гидроксид натрия. Исходную концентрацию вольфрама и молибдена в растворах создавали на уровне 50-60 мг/л.
Результаты изучения сорбции ионов вольфрама и молибдена представлены на рис. 13,14.
Как видно из рисунков, композит обладает высокими сорбционными возможностями по отношению к изученным ионам. В ходе экспериментов нами установлено, что оптимальные условия сорбции для W(VI) - рН ? 4,5; для Мо(VI) - рН ? 4,8.
Степень извлечения Мо из модельного раствора составила 65 %, вольфрама 70 %.
3.1.2 Исследование сорбционных характеристик сорбентов по отношению к ионам свинца
В настоящее время промышленность всего мира переживает очередной этап преобразований, связанных с ужесточением экологических стандартов - происходит всеобщий отказ от свинца. Германия существенно ограничила его использование с 2000 г., Голландия - с 2002 г., а такие европейские страны, как Дания, Австрия и Швейцария, вообще запретили использование свинца. Эта тенденция станет общей для всех стран ЕС в 2015 г. США и Россия также активно развивают технологии, которые помогут найти альтернативу применению свинца. Большинство ведущих корпораций ставят отказ от свинца в списки первоочередных задач.
И все же глобальный переход на беcсвинцовые технологии - это задача пусть не очень далекого, но все же будущего. Дело в том, что опасность свинца для окружающей среды и здоровья человека парадоксальным образом сочетается с его исключительной значимостью для современной промышленности.
Свинец - во многом идеальный металл, ведь он обладает массой важных для промышленности достоинств. Наиболее очевидное из них - сравнительная легкость его получения из руд, которая объясняется низкой температурой плавления (всего 327°С).
Как говорили древние, любая монета имеет две стороны. Несмотря на все свои достоинства, свинец вреден для здоровья человека, а его широкое применение в промышленности привело к тому, что свинцовое загрязнение можно обнаружить повсюду.
Доказано, что повышение содержания свинца в питьевой воде обуславливает, как правило, увеличение его концентрации в крови. Значительное повышение содержания этого металла в поверхностных водах связано с его высокой концентрацией в сточных водах рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, шахт и т.д.
По результатам официальной статистики, среди профессиональных интоксикаций свинцовая занимает первое место. Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, нарушает деятельность сердечно-сосудистой и репродуктивной систем.
В связи с этим, представлялось важным исследовать сорбционные возможности новых сорбентов по отношению к ионам свинца. Результаты исследований показали фильтратов и твердой фазы сорбенты после выдерживания в модельном растворе показали, что сорбенты эффективно сорбируют свинец из модельных растворов.
Таким образом, результаты исследований показали, что изученные полимерно-глинистые композиты обладают высокими сорбционными характеристиками по отношению к изученным ионам и представляют существенный практический интерес для использования в экологических технологиях связанных с регенерацией загрязненных водоисточников.
Выводы
Впервые изучены сорбционные характеристики композиционных материалов на основе монтмориллонита и метакрилата гуанидина
Показано, что композиты на основе глинистых минералов и полиэлектролитов обладают высокими сорбционными характеристиками по отношению к изученным металлам.
Установлено, что степень извлечения ионов вольфрама, молибдена и свинца композитами достигает 50-70% в слабокислой и нейтральной среде.
Выявлена возможность использования новых полимерно-глинистых композитов для концентрирования металлов из разбавленных растворов.
Литература
1. Помогайло А.Д. // Высокомолек. соед. 2006, Т.48. №7, С. 1318
2. Polymer-Clay-Nanocomposites/Ed. By Pinnavaia T.J., Beall G. New York: Wiley, 2000.
3. Polymer Nanocomposites: Synthesis, Characterization, and Modelong. ACS Symp. Ser. 804/ Ed. By Krishnamoorti R., Vaia R.A. Washington. DC.: Am. Chem. Soc., 2001.
4. Грим P. E. Минералогия глин. М., Изд-во иностранной литературы,
5. 1959.
6. Kryszewski M. Nanointercalates - novel class of materials with promising properties// Synthetic Metals. - 2000. - V. 109. - P. 47-54.
7. Pinnavia T.J.//Science. 1983. V.220. P.365.
8. Lagaly G., Pinnavaia T.J.// Appl. Clay Sci. 1999. V.15. P.312.
9. Blumstein R., Parikh K.K., Malhotra S.L.//J. Polym.Sci. 1971. V.9. P.1681.
10. Beall G.W., Tsipursky S.J.// Chemistry and Technology of Polymer Additives/ Ed. By Al-Malaika S., Golovoy A., Wilkie C.A. Oxford: Blackwell Science Ltd., 1999. Ch.15.
11. Weiss A.//Angew. Chem. Int. Ed. 1963. B.2. S.697.
12. Шаркина Э.В. Строение и свойства органоминеральных соединений. Киев: Наукова думка, 1976.
13. Shi H., Lan T., Pinnavaia T.J.//Chem.Mater. 1996. V.8. P.1584.
14. Segermann E.//J.Am. Chem. Soc. 1970. V.68.P.1946.
15. Greenland D.J., Laby R.H., Quirk I.P.//Trans. Faraday Soc. 1965. V.61. P.2031.
16. Bower C.A.// Iowa Agricultural Experiment Station Research Bull. 1949. V.362. P.39.
17. Усков И.А. //Высокомолек. соед. 1960. Т.2. №6. С.926.
18. Blumstein A. // Bull. Chem. Soc. 1961. P. 889
19. Greenland D.J. //J. Coll. Sci. 1963. V. 18. P. 647.
20. Tanihara K., Nakagama M.//Nippon Kagaku Kaishi. 1975. V.5. P. 782.
21. Y.H. Shen. Chemosphere, 2001. Ch. 44. P.989-995
22. Okada A., Fukoshima Y., Inagaki S., Usuki A., Sugiama S., Kurashi T., Kamigaito O. Pat. 4739007 USA. 1988.
23. Zilg C., Dietsche F., Hoffman B., Dietrich C., Mulhaupt R.//Proc. Eur. Conf. “Eurofiller 99”. Villeurbanne, France, 1999. P. 110.
24. Zilg C., Reichert P., Dietsche F., Engelhardt T., Mulhaupt R.// Kunstoffe.1998. V.88. P.1812.
25. Giannelis E.P.//Adv. Mater.1996. V.8. P.29.
26. Lagaly G., Pinnavaia T.J.// Appl. Clay Sci. 1999. V.15. P.312.
27. Frisch H.L., Mark J.E.//Chem. Mater.1996. V.8. P.1736.
28. Gilman J.W., Kashiwagi T., Nyden M.R., Brown J.E.T., Jackson C.L., Lomakin S.M., Giannelis E.P., Manias E.// Chemistry and Technology of Polymer Additives/Ed. By Ak-Malaika S., Golovoy A., Wilkie C.A. Malden, MA: Blackwell Sci. Inc.1999. Ch.14. P. 249.
29. Sikka M., Cerini L.N., е.а. J. Polym. Sci. B, 1996, v. 34, p. 1443.
30. Manias E., Touny A., Wu L., Strawhecker K., Lu B., Chung T.C. /Chem. Mater. 2001. V. 13. P. 3516.
31. Kawasumi M., Hasegawa N., Kato M., Usuki A., Okada A. /Macromoleculs, 1997. V. 30. P. 6333.
32. Vaia R.A., Sauer B.B., Tse O.K., Giannelis E.P. /J. Polym. Sci. B. 1997. V. 35. P. 59.
33. Tjong S.C., Meng Y., Hay A.S. /Chem. Mater.2002. V.14. P.44.
34. Wang K.H., Chung I.J., е.а. Macromoleculs 2002. V. 35. P. 5529.
35. Kojima Y.., Usuki A., Kawasumi M., Okada A., Kurauchi T., Kamigaito O./ J. Polym. Sci. A. 1993. V. 31. P. 1755.
36. Kojima Y., Usuki A., Kawasumi M., Okada A., Kurauchi T., Kamigaito O. /J. Appl. Polym. Sci. 1993. V. 49. P. 1259.
37. Lee D.C., Jang L.W. J. Appl. Polym. Sci., 1996, v. 61, p. 1117.
38. Noh H., Lee D.C. Ibid., 1999, v. 74, p. 2811.
39. Bandyopadhyay S., Giannelis E.P. Polym. Mater. Sci. Eng., 2000, v. 82, p. 208.
40. Choi Y.S., Choi M.H., Wang K.H., Kim S.O., Kim Y.K., Chung I. J. Macromolecules, 2001. V. 34. P. 8978.
41. Choi Y.S., Xu M.Z., Chung I. J. Polymer, 2005. V. 46. P. 531.
42. Wang D., Zhu J., You Q., Wilkie C.A. Chem. Mater., 2002. V. 14. P. 2837.
43. Greenland D.J., Adsoption of polyvinylalcohols by montmorillonite, J. Colloid Sci., v. 18, 1963, p. 647-664.
44. Ogata N., Kawakage S., Ogihara Т., Poly(vinyl alcohol)-clay blend prepared using water as solvent, J. Appl. Polym. Sci., v. 66, 1997, p. 573-581.
45. Parfitt R.L., Greenland D.J., Adsoфtion of poly(ethylene glycols) on montmorillonites, Clay Mineral, v.8. 1970. p. 305-323.
46. Zhao X., Urano K., Ogasawara S., Adsoфtion of polyethylene glycol from aqueous solutions on montmorillonite clays. Colloid Polym. Sci., v. 67, 1989, p. 899-906.
47. Ruiz-Hitzky E., Aranda P., Casal В., Galvan J.C., Nanocomposite materials with controlled ion mobility, Adv.Mater., v. 7, 1995, p. 601 - 620.
48. Billingham J., Breen C, Yarwood J., Adsoption of polyamine, polyacrylic acid and polyethylene glycol on montmorillonite: an in situ study using ATRFTIR, Vibr. Spectrosc, v. 14, 1997, p. 19-34.
49. Levy R., Francis C.W., Interlayer adsoфtion of polyvinylpyrrolidone on montmorillonite, J. Colloid Interface Sci., v. 50, 1975, p. 442-450.
50. Weimer M., Chen H., Giannelis E., Sogah D. J. Am. Chem. Soc., 1999, v. 121, p. 1615.
51. Ke Y., Long C., Qi Z. J. Appl. Polym. Sci., 1999, v. 71, p. 1139.
52. Sekelik D.J., Nazarenko S.S., Schiraldi D, Hiltner A., Baer E. J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys., 1999, v. 37, p. 847.
53. Davis C.H., Mathias L.J., Gilman J.W., Schiraldi D.A., Shields J.R., Trulove P., Sutto T.E., Delong H.C. Ibid., 2002, v. 40, p. 2661.
54. Imai Y., Nishimura S., Abe E. е.а. Chem. Mater., 2002, v. 14, p. 477.
55. Leu C.M., Wu Z.W., Wei K.H. Ibid., 2002, v. 14, p. 3016.
56. Messersmith P.B., Giannelis E.P. Ibid., 1994, v. 6, p. 1719.
57. Lan T., Pinnavaia T.J. Ibid., 1994, v. 6, p. 2216.
58. Lan T., Kaviratna P.D., Pinnavaia T.J. Ibid., 1995, v. 7, p. 2144.
59. Wang Z., Lan T., Pinnavaia T.J. Ibid., 1996, v. 8, p. 2200.
60. Wang Z., Pinnavaia T.J. Ibid., 1998, v. 10, p. 1820.
61. Burnside S.D., Giannelis E.P.//Chem.Mater.1995. V.7. P. 1596.
62. Arada P., Ruiz-Hitzky E.//Adv.Mater.1990. V.2. P.545.
63. Arada P., Ruiz-Hitzky E.//Chem.Mater.1992.V.4.P.1395.
64. Wu J., Lerner M.M.// Chem. Mater. 1993. V.5. P.835.
65. Tunney J.J., Detellier C.// Chem. Mater. 1996. V.8. P.927.
66. Jeon H.G., Jung H.T., Hudson S.D.// Polym. Bull.1998. V.41. P.107.
67. Fisher H.R. , Gielgens L.H.//Acta Polymerica. 1999. B.50. S.122.
68. Vaia R.A., Ishii H., Giannelis E.P.//Chem.Mater.1993. V.5. P.1694.
69. Vaia R.A., Vasudevan S., Krawiec W., Scanlon L.G., Giannelis E.P.//Adv.Mater. 1995. V.7. P.154.
70. Vaia R.A., Jandt K.D., Kramer E.J., Giannelis E.P.//Macromolecules.1995.V.28.P.8080.
71. Forte C., Geppi M., Giambertini S., Ruggeri G.,Veracini C.A., Mondez B.// Polymer.1998.V.39.№12. P.2651.
72. Nikolaeva G. Yu., Prokhorov K.A., Pashinin P.P., Gordeev S.A. Analysis of the orientation of macromolecules in crystalline and noncrystalline areas of polyethylene by means of Raman scattering spectroscopy. // Laser Physics. 1999. V. 9. No. 4. P. 955-958.
73. Kurauchi T., Okada A., Nomura T., Nishio T., Saegua S., Deguchi R.// SAE Technical Paper. Japan, 1991. Ser.910584.
74. Giannelis E.P., Metrova V., Tse O., Vaia R.A., Sung T.// Proc. Int. Conf. Synthesis and Processing of Ceramics: Scientific Issues. Pittsburg, PA, 1992.
75. Wang M.S., Pinnavaia T.J.//Chem.Mater. 1994. V.6.P.468.
76. Vavia R.A. Giannelis E.P.//Macromolecules.1997.V.30. P.8000.
77. Ruiz-Hizky E.// Adv.Mater.1993. V.3. P.334.
78. Lan Т, Kaviratna P.D., Pinnavaia T.J., On the nature of polyimide-clay hybrid composites, Chem. Mater., v. 6, 1994, p. 573-575.
79. Yano К., Usuki A., Okada A., Synthesis and properties of polyimide-clay hybrid films, J. Polym. Sci., A: Polym. Chem., v. 35, 1997, p, 2289-2294.
80. Tortora M., Gorrasia G., Vittoriaa V., Gallib G., Ritrovatib S., Chiellinib E., Structural characterization and transport properties of organically modified montmorillonite/polyurethane nanocomposites. Polymer, v. 43,2002, p. 6147-6157.
81. Микитаев А.К., Каладжян А.А., Леднев О.Б., Микитаев М.А., Давыдов Э.М.. Нанокомпозитные полимерные материалы на основе органоглин с повышенной огнестойкостью // Пластич.массы. - 2005. - №4. - C. 26-31.
82. Ломакин С.М., Заиков Г.Е. Высокомолек. Соед. Б.2005.-Т47.№1- С.104-120.
83. Евсикова О.В., Стародубцев С.Г., Хохлов А.Р. Синтез, набухание и адсорбционные свойства композитов на основе полиакриламидного геля и бентонита натрия. Высокомолек. Соед. Сер.А.2002. Т.44.№5 с.802-808.
84. Ф. Д. Овчаренко. Гидрофильность глин и глинистых минералов. Киев, изд-во АН УССР, 1961.
85. Г. В. Цицишвили, М. С. Шуакришвили, Д. Н. Барнабишвили. Адсорбнционные свойства химически модифицированных глин. В кн. В.Т. Быкова «Природные сорбенты». М.: Наука, 1967. с. 45-55.
86. Р. В. Михалюк. Сб. «Бентонитовые глины Украины», ч. 2. Киев, Изд-во АН УССР, 1958, стр. 205.
87. Сб. «Рентгеновские методы определения и кристаллическое строение минералов глин». М., ИЛ, 1955.
88. Сб. «Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов». М., изд-во «Мир», 1965, стр. 189.
89. Г. В. Цицишвили, Д. Н. Барнабишвили. ДАН СССР, 92, 633 (1953).
90. М. С. Шуакришвили, Г. В. Цицишвили. Труды Ин-та физической и органической химии им. П. Г. Меликишвили, 17, 25 (1963).
91. R. М. Ваrrer, К. Вrummеr. Trans. Faraday Soc, 59, 959 (1963).
92. Г. В. Цицишвили, М. С. Шуакришвили. Поверхностные явления на алюмосиликатах. Тбилиси, изд-во «Мецниереба», 1965.
93. Д. Н. Барнабишвили, Г. В. Цицишвили, К. А. Бежашвили. Труды Ин-та физической и органической химии АН ГрузССР, 17, 37 (1968).
94. Сб. «Бентонитовые глины Грузинской ССР». Под ред. проф. А. А. Твалчрелидзе. Тбилиси, 1970.
95. Грунтоведение / Под ред. Е.М.Сергеева. М.: Изд-во МГУ, 1983.389 с.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|
