В доповіді наведено декілька способів активації мінерального сорбенту. Продемонстровано можливість використання активованого глауконіту Амвросіївського родовища для очищення стічних вод, зокрема для очищення від іонів амонію.
Ключові слова: СТІЧНІ ВОДИ, ГЛАУКОНІТ, ХІМІЧНА АКТИВАЦІЯ, ІОНИ АМОНІЮ, СТУПЕНЬ ОЧИЩЕННЯ.
In the report shown a few ways to activation of the mineral Is demonstrated the use of activated glauconite deposits of Amvrosiivkа for wastewater treatment in particular for cleaning of the ammonium ions.
Keywords: WASTEWATER, GLAUCONITE, CHEMICAL ACTIVATION, AMMONIUM IONS, THE DEGREE OF PURIFICATION.
Постановка задачі. При очищенні стоків сорбційними методами традиційно як адсорбент використовують активоване вугілля. Доцільно та раціонально замінити його на природні сорбенти, використання яких обумовлено досить високою ємністю, вибірковістю, порівняно низькою вартістю і доступністю [1].
Одним з промислово цінних мінералів в Донецькій області є глауконіт, поклади якого знаходяться у Амвросіївському родовищі.
З метою підвищення сорбційної здатності неорганічних природних сорбентів проводиться активація задля спрямованої зміни їх властивостей. В сучасній науковій літературі наводяться різні дані щодо впливу хімічної активації на сорбційну здатність природних глинистих сорбентів. За даними Івченко В.Д. (2012), загалом, проведення модифікування глинистих сорбентів можна вважати малоефективним, а його застосування в промислових умовах недоцільним, спостерігається незначне збільшення збільшення сорбційної ємності. Інші автори (Є.О. Бовсуновський та співав.) демонструють значне збільшення сорбційної здатності відносно іонів хрому. Але на даний час проблема взаємодії глинистих сорбентів з іншими речовинами вимагає подальшого вивчення.
Метою даної роботи є дослідження впливу хімічної модифікації природного глинистого мінералу глауконіту Амвросіївського родовища на сорбційну здатність відносно іонів амонію.
Експериментальна частина. Обробка природних сорбентів хімічно активними речовинами — один з найважливіших способів отримання високоякісних активованих адсорбентів, що застосовуються в різних галузях.
Зразки природного сорбенту, що піддавали активації, розділили на дві групи.
Хімічна активація першої та другої груп зразків глауконіту у режимі кипіння проведена за наступною методикою: дослідний зразок очищали від сторонніх включень (механічних домішок), подрібнювали до однорідного фракційного складу; додавали соляну кислоту або розчин гідроксиду натрію, ретельно перемішували; активацію проводили протягом 30 хв. та 1 годинa.
Для зразків другої групи додатково проводили промивку дистильованою водою за наступною методикою [2]: дослідний зразок очищали від сторонніх включень (механічних домішок), подрібнювали до однорідного фракційного складу; додавали соляну кислоту або розчин гідроксиду натрію, ретельно перемішували; витримували суспензію, яка утворилася при нормальних умовах протягом 30 хв. та 1 годину, проводили промивку дистильованою водою.
Активовані сорбенти висушувалися в нормальних умовах.
Визначення вмісту іонів амонію у воді проводили колориметричним методом [3], що ґрунтується на реакції взаємодії іонів NH4+ з лужним розчином іодомеркуріата калію K2[HgI2], так званим реактивом Неслера. В результаті цієї взаємодії утвориться іодістий меркурамоній. Схема реакції зображена на рисунку 1.
Рисунок 1 — Схема реакції
Визначення проводили у присутності подвійної калієво-натрієвої солі винної кислоти для запобігання побічних реакцій між іонами Mg2+ і Ca2+, присутніми у воді, з іонами ОН-, що вносяться реактивом Неслера.
Оптичну густину отриманих розчинів визначали за допомогою фотоколориметричного методу (при довжині хвилі — 440 нм, товщина кювети — 30 мм). Вихідний модельній розчин NH4Cl з концентрацією іонів NH4+ 0,1 г/дм+3.
Час контакту адсорбенту з модельним розчином — 20 хвилин, маса наважки сорбенту — 0,5 г.
Результати досліджень. Результати експерименту наведено у таблиці 1 та на рисунку 1.
Таблиця 1 — Вплив параметрів хімічної активації на сорбційну здатність глауконіту Амвросіївського родовища
| № зразка | Відомості про спосіб активації | Вихідна концентрація NH4+ мг/дм3 | Залишкова концентрація NH4+ мг/дм3 | Ступінь очищення, % |
| Зразок 1 | не піддавався активації | 0,1 | 0,0152 | 84,84 |
| Зразок 2 | 0,1Н NaOH просочення/ час активації 30 хв./ промитий | 0,1 | 0,0130 | 87,02 |
| Зразок 3 | 0,1Н NaOH просочення/ час активації 30 хв./ не промитий | 0,1 | 0,0150 | 85,02 |
| Зразок 4 | 0,1Н NaOH просочення/ час активації 60 хв./ промитий | 0,1 | 0,0130 | 87,05 |
| Зразок 5 | 0,1Н NaOH просочення/ час активації 60 хв./ не промитий | 0,1 | 0,0111 | 88,88 |
| Зразок 6 | 0,1Н NaOH кипіння/ час активації 60 хв./ промитий | 0,1 | 0,0082 | 91,84 |
| Зразок 7 | 0,1 Н NaOH кипіння/ час активації 60 хв./ не промитий | 0,1 | 0,0046 | 95,44 |
| Зразок 8 | HClконц просочення/ час активації 60 хв./ промитий | 0,1 | 0,0020 | 98,02 |
| Зразок 9 | HClконц кипіння/ час активації 60 хв./ промитий | 0,1 | 0,0019 | 98,11 |
| Зразок 10 | HClконц кипіння/ час активації 30 хв./ промитий | 0,1 | 0,0020 | 98,02 |
1 — глауконіт природній, 2 — глауконіт активований 0,1Н NaOH (просочення — 30 хв., промитий), 3 — глауконіт активований 0,1Н NaOH (просочення — 30 хв., не промитий), 4 — глауконіт активований 0,1Н NaOH (просочення — 60 хв., промитий), 5 — глауконіт активований 0,1Н NaOH (просочення — 60 хв., не промитий), 6 — глауконіт активований 0,1Н NaOH (кипіння — 60 хв., промитий), 7 — глауконіт активований 0,1 Н NaOH (кипіння — 60 хв., не промитий), 8 — глауконіт активований HClконц (просочення — 60 хв., промитий), 9 — глауконіт активований HClконц (кипіння — 60 хв., промитий), 10 — глауконіт автивований HClконц (кипіння — 30 хв., не промитий)
Рисунок 2 — Гістограма ступеню очищення від іонів амонію
Варто відзначити, що всі хімічно модифіковані зразки проявили збільшення адсорбційної здатності до іонів амонію, відносно неактивованого глауконіту того ж родовища.
Результати модифікації природного сорбенту глауконіту свідчать про те, що модифікація глауконіту двома найбільш розповсюдженими засобами — лужна та кислотна активація глауконіту за різними способами проведення призводить до зміни адсорбційної здатності щодо іонів амонію, аналіз показав, що кращими адсорбційними властивостями відносно іонів амонію володіє хімічно модифікований зразок, який активований за допомогою концентрованої соляної кислоти, що піддавався кипінню з часом активації 60 хв та промивався (зразок № 9) відносно не активованого глауконіту ступінь очищення зросла на 13,3%. Серед зразків, що піддавалися лужній активації найкращу сорбційну здатність показав зразок, що активований за допомогою 0,1Н NaOH, що піддавався кипінню з часом активації 60 хв та не промивався. Ступінь очищення при зіставленні з неактивованим глауконітом зріс на 10,6%.
Висновок: в результаті експериментального дослідження вперше проведена хімічна активація сорбенту Амвросіївського родовища глауконіту. Показано високу ступінь очищення від іонів амонію активованим сорбентом глауконітом. Все зазначене визначає доцільність застосування хімічної модифікації природного сорбенту Амвросіївського родовища глауконіту для очищення стічних вод.
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
Литвин Т.С. Сорбційна активність глауконіту Амвросіївського родовища/ Т.С. Литвин, І.В. Качур, О.А. Трошина// Охорона навк. середовища та раціональне використання природних ресурсів/ Матерiали ХХIIІ Всеукраїнської наукової конференцiї аспiрантiв і студентів. — Донецьк, ДонНТУ — 2013, Том 1, с. 80–81.
Бовсуновський, Є.О. Вплив параметрів кислотної активації суглинку темно-бурого на його сорбційні властивості щодо іонів хрому (ІІІ)/ Є.О. Бовсуновський, О.В. Рябчевський, Ю.Я. Годовська, О.Г. Личманенко// Вісник НАУ. — Х:НАУ —2012. № 4 с.123–125
Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Метод определения ионов аммония : ГОСТ 23268. 10–78 [действующий от 01.01.74 ]. — М. : ИПК Издательство стандартов, 2010. — 6 с. — (Межгосударственный стандарт).