Современные сорбенты для очистки сточных вод от молибдат-ионов
- Авторы: Терехова М.В1, Горичев И.Г1, Русакова С.М1, Артамонова И.В1
-
Учреждения:
- Университет машиностроения
- Выпуск: Том 7, № 1-3 (2013)
- Страницы: 131-134
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/2074-0530/article/view/67834
- DOI: https://doi.org/10.17816/2074-0530-67834
- ID: 67834
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Исследованы адсорбционные способности отходов алюмосиликатного производства по отношению к молибдат-ионам. Предложен кислотный способ активации красного шлама и алюмосиликатного компонента (АСК), позволяющий увеличить их адсорбционные свойства.
Ключевые слова
Полный текст
Введение При производстве глинозема по методу Байера в качестве побочного продукта образуется красный бокситовый шлам – мелкодисперсное вещество. Из-за отсутствия эффективных технологий переработки основная масса красных шламов не используется и складируется в специальных шламохранилищах. В настоящее время количество депонированного красного шлама (из-за отсутствия переработки) исчисляется сотнями миллионов тонн. Ежегодный прирост только по одному из заводов составляет порядка 800 тысяч тонн, потому вопрос его переработки очень актуален на сегодняшний день и требует как можно скорейшего решения. Утилизация и переработка накопленных в избытке подобных отходов производства является важными научно-техническими задачами, так как красный шлам оказывает негативное воздействие на окружающую среду. В работе исследуется возможность красного шлама адсорбировать молибдаты из водных растворов. Цель работы: · Изучить адсорбционную способность красного шлама и алюмосиликатного компонента по отношению к молибдат-ионам. · Увеличить адсорбционную способность красного шлама и АСК путем активации их соляной кислотой. · Исследовать влияние рН раствора электролита на эффективность адсорбции молибдат-ионов. Методика эксперимента Красный шлам и алюмосиликатный компонент, используемые в данном исследовании, были произведены на Уральском Алюминиевом заводе (УАЗ). Этот неактивированный шлам без каких-либо изменений использовался в эксперименте. Активацию красного шлама и алюмосиликатного компонента проводили путем промывания раствором соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л, при этом уровень рН промывных вод снизился примерно с 12 до 8. Адсорбцию молибдат-ионов проводили при начальной концентрации молибдена в растворе от 0,0015 до 0,005 моль/л при постоянной концентрации фонового электролита КCl 0,1 моль/л. Масса адсорбента во всех случаях была равной 1грамм, и время контакта его с раствором молибдата составляло 1 час при непрерывном перемешивании на магнитной мешалке со скоростью вращения 350 об/мин. Для определения концентрации молибдат-ионов в растворе применяли роданидный метод, измерения оптической плотности испытуемых растворов по отношению к нулевому раствору проводили на спектрофотометре СФ-56 по методике[1]. Величина адсорбции определялась по разности начальной и конечной концентрации ионов, отнесенной к единице массы адсорбента и вычислялась по формуле: где: Г - величина адсорбции, С – концентрация молибдат-ионов в растворе, m – масса адсорбента. Результаты и их обсуждения Сравнение способности красного шлама и аморфных оксидов алюминия и железа адсорбировать молибдат-ионы В литературе накоплен некоторый экспериментальный материал по данной теме [2-4]. В данной работе использовались результаты исследований по адсорбции анионов на оксидах алюминия и железа, проведенные зарубежными авторами [2, 3]. Адсорбция молибдат-ионов на красном шламе выполнена по методике, использованной авторами в своих трудах [2]. Зависимость адсорбции от рН среды на красном шламе и оксидах железа и алюминия для молибдат-ионов представлены на рисунках 1 и 2. При анализе данных рисунков можно выделить следующие особенности: · С увеличением значения рН адсорбция молибдат-ионов уменьшается. · При адсорбции молибдат-ионов на красном шламе наблюдается уменьшение адсорбции при более высоких рН. · Адсорбция легко протекает в области рН от 4 до 8, где поверхность оксидов алюминия и железа имеет отрицательный заряд. · Кривая адсорбции молибдат-ионов на красном шламе, как и кривая адсорбции на аморфном оксиде алюминия, имеет похожую скачкообразную форму. · Скачок величины адсорбции наблюдается при рН = 4-5 для красного шлама и рН = 7-8 для оксида алюминия. Это связано с изменением рНтнз оксидов красного шлама. Рисунок 1. Зависимость адсорбции молибдат-ионов на красном шламе от рН, Снач.=1,0 ммоль/л Рисунок 2. Зависимость адсорбции молибдат-ионов на аморфных оксидах железа и алюминия, Снач.=1,0 ммоль/л Данные исследования позволяют сделать вывод, что при адсорбции молибдат-ионов на красном шламе в качестве основного сорбента выступает оксид алюминия, который содержится в его составе. Сравнение способности неактивированного, активированного красного шлама и алюмосиликатного компонента адсорбировать молибдат-ионы В данной работе экспериментально изучена способность красного шлама и АСК к сорбции молибдат-ионов из водных растворов. Из рисунка 3 видно, что зависимость величины адсорбции от рН как для неактивированного красного шлама, так и для активированного кислотой имеет аналогичную тенденцию: чем выше рН, тем ниже величина адсорбции. Значительное увеличение адсорбционной мощности достигается при рН от 2 до 4. Рисунок 3. Зависимость адсорбции молибдат-ионов на неактивированном (1) и активированном кислотой HCl (2) красном шламе от рН, Снач.= 0,004 моль\л Рисунок 4 Зависимость адсорбции молибдат-ионов на активированном красном шламе (1) и активированном алюмосиликатном компоненте (2) от рН, Снач..= 0,005 моль\л Из экспериментальных наблюдений становится ясно, что неактивированный шлам при очень низких значениях рН обладает такой же способностью адсорбировать молибдат-ионы, как и обработанные кислотой образцы и могут использоваться как сорбенты. Также в данной работе была изучена адсорбция молибдат-ионов на активированном красном шламе и активированном алюмосиликатном компоненте. Из данных рисунка 4 видно, что адсорбционное поведение и шлама, и АСК в одинаковых условиях практически идентично. Так и в первом, и во втором случаях при рН = 4 наблюдается скачкообразное увеличение адсорбции до значения, равного 0,002 моль/г∙л. Зависимость адсорбции молибдат-ионов от значения рН В ходе эксперимента была изучена адсорбция молибдат-ионов на активированном красном шламе при различных значениях рН. Ясно, что адсорбционная способность красного шлама имеет тесные отношения с величиной рН. Полученные результаты представлены на рисунке 5. Рисунок 5. Зависимость адсорбции молибдат-ионов на красном шламе от рН при разных начальных концентрациях раствора: 1-0,004; 2-0,002; 3-0,0015 моль/л Очевидно, что сорбция молибдат-ионов наиболее эффективна в кислой среде и с увеличением рН она уменьшается. Так при значении рН выше 5 удаление анионов из раствора происходит незначительно. Из графика также видно, что оптимальное значение рН для максимальной адсорбции находится в области 3-4. Предельная адсорбция не зависит от рН и при его значении свыше 3 практически не изменяется. Выводы С увеличением рН адсорбция молибдат-ионов уменьшается. Оптимальное значение рН для максимальной адсорбции – 3-4. Предельное значение адсорбции не зависит от рН. Для описания адсорбционных закономерностей применима кислотно-основная модель. Сорбция молибдат-ионов на красном шламе происходит за счет входящего в его состав оксида алюминия.×
Об авторах
М. В Терехова
Университет машиностроения
И. Г Горичев
Университет машиностроенияд.х.н. проф.
С. М Русакова
Университет машиностроенияк.х.н.
И. В Артамонова
Университет машиностроенияк.х.н. доц.
Список литературы
- Марченко З. Фотометрическое определение элементов. Пер. с польск. под ред. Ю.А. Золотова. - М. – Мир - 1971.502 с.
- Sabine Goldberg, Cliff T. Johnston, Donald L. Suarez, Scott M. Lesch. Mechanism of Molybdenum Adsorption on Soils and Soil Minerals Evaluated Using Vibrational Spectroscopy and Surface Complexation Modeling. - Developments in Earth & Environmental Sciences, 7. – 2008
- Bruce A. Manning, S. Goldberg. Modeling Competitive Adsorption of Arsenate with Phosphate and Molybdate on Oxide Minerals. - Soil Science Society of America Journal. - 1996
- Sara J. Palmer, Mitchell Nothling, Kathleen H. Bakon, Ray L. Frost. Thermally activated seawater neutralised red mud used for the removal of arsenate, vanadate and molybdate from aqueous solutions. - Journal of Colloid and Interface Science 342 - 2010 Р. 147–154