Студент Разиньков Д.Ю., студент Будыкина Д.В., к.х.н. Бурыкина О.В.

Юго-Западный государственный университет

Использование нетрадиционных сорбентов для очистки сточных вод промышленных предприятий

Данная статья посвящена изучению влияния древесных опилок ольхи и березы на очистку сточных вод от различных классов промышленных красителей.

В настоящее время все более актуальной становится проблема очистки сточных вод от различных загрязнителей. Основными загрязнителями водных объектов являются выбросы промышленных предприятий, в том числе и предприятий текстильной и легкой промышленности, значительная доля общего объема сточных вод которых приходится на красильно-отделочные производства.

Сточные воды красильно-отделочных производств отличаются чрезвычайной сложностью их качественного и количественного составов и характеризуются большим содержанием красителей.

Эффективным и относительно дешевым методом очистки сточных вод от различных органических соединений является сорбционный метод с использованием нетрадиционных сорбентов.

Представляло интерес исследовать сорбционную способность древесных опилок ольхи и березы по отношению к различным классам промышленных красителей, так как эти материалы являются отходом деревообрабатывающей промышленности, не всегда утилизируется и доступны в больших количествах.

В данной работе исследовали четыре класса промышленных красителей: кислотные (краситель кислотный ярко-голубой), катионные ( краситель катионный красный) , хромовые ( краситель хромовый синий 2 К) и активный (активный оранжевый).

Для определения остаточной концентрации использовали фотометрический метод - метод калибровочного графика. По результатам исследований были построены изотермы сорбции. Для определения сорбционной емкости красителей готовилась серия растворов с концентрациям 0,001-0,1 г/л, масса сорбента во всех случаях была одинакова и составляла 2 г, объем анализируемых растворов составлял 50 мл, время контакта фаз составляло 30 минут. Полученные данные представлены в таблицах 1-4.

Таблица 1 – Сорбция красителя кислотного ярко-голубого опилками ольхи

С исх, г/л	С ост, г/л	А	Г,10^-3	Г,%
0,100	0,059	1,134	1,025	41
0,050	0,026	0,490	0,600	48
0,010	0,009	0,164	0,025	10
0,005	0,004	0,068	0,025	10

Таблица 2 – Сорбция красителя хромового синего опилками ольхи

С исх, г/л	С ост, г/л	А	Г,10^-3	Г,%
0,100	0,0804	1,929	0,4900	19,6
0,050	0,0367	0,882	0,3325	26,6
0,010	0,010	0,229	0	0
0,005	0,005	0,151	0	0

Таблица 3 – Сорбция красителя катионного красного опилками ольхи

С исх, г/л	С ост, г/л	А	Г,10^-3	Г,%
0,100	0,077	1,841	0,575	23
0,050	0,036	0,858	0,350	28
0,010	0,010	0,229	0	0
0,005	0,005	0,151	0	0

Таблица 4 – Сорбция красителя активного оранжевого опилками ольхи

С исх, г/л	С ост, г/л	А	Г,10^-3	Г,%
0,100	0,078	1,705	0,550	22
0,010	0,010	0,374	0	0
0,005	0,004	0,169	0,025	20
0,001	0,000	0,115	0,025	100

Данные таблиц 1-4 показывают, что 100% сорбция достигается за 30 минут только для красителя активного оранжевого с концентрацией 0,001 г/л.

Таблица 5 – Сорбция красителя кислотного ярко-голубого

С исх, г/л	С ост, г/л	А	Г,10^-3	Г,%
0,100	0,061	1,163	0,9750	39
0,050	0,032	0,612	0,4500	36
0,010	0,008	0,153	0,0500	20
0,005	0,0045	0,086	0,0125	10

Таблица 6 – Сорбция красителя хромового синего

С исх, г/л	С ост, г/л	А	Г,10^-3	Г,%
0,100	0,0804	1,929	0,4900	19,6
0,050	0,0367	0,882	0,3325	26,6
0,010	0,010	0,229	0	0
0,005	0,005	0,151	0	0

Таблица 7 – Сорбция красителя катионного красного

С исх, г/л	С ост, г/л	А	Г,10^-3	Г,%
0,100	0,004	0,104	2,400	96
0,050	0,008	0,202	1,050	84
0,010	0,002	0,047	0,200	80
0,005	0,003	0,069	0,050	40

Таблица 8 – Сорбция красителя активного оранжевого

С исх, г/л	С ост, г/л	А	Г,10^-3	Г,%
0,100	0,074	1,605	0,650	26
0,010	0,010	0,319	0	0
0,005	0,004	0,188	0,025	20
0,001	0,000	0,068	0,025	100

Данные таблиц 5-8 показывают, что 100% сорбция достигается за 30 минут только для красителя активного оранжевого с концентрацией 0,001 г/л.

По результатам исследований были построены изотермы сорбции.

Рисунок 1 Изотермы сорбции промышленных красителей опилками ольхи.

Рисунок 2 Изотермы сорбции промышленных красителей опилками березы

По рисункам видно, что изотермы сорбции красителей относятся к изотермам сорбции типа S. В этом случае молекулы растворенного вещества стремятся расположиться на поверхности в виде цепей. Такому их положению способствует сильная адсорбция растворителя и монофункциональный характер растворенного вещества.

По классификации, данной Брунауэром, Эмметом и Теллером (БЭТ), изотермы, характеризующие процесс сорбции промышленных красителей напоминают изотермы IV типа. S-образные изотермы сорбции относятся к изотермам переходно-пористого сорбента. Выпуклые участки изотермы сорбции указывают на наличие в сорбентах микропор, но, кроме того, имеют ещё и макропоры, на которые указывают вогнутые участки. Чем круче изотерма, тем мельче микропоры. Нижняя часть S-образной кривой от начала координат до точки перегиба соответствует образованию мономолекулярного слоя, а затем происходит полимолекулярная сорбция, объясняющая дальнейший подъем кривых и, соответственно, увеличение сорбции красителей. Из полученных данных можно сделать вывод, что древесные опилки ольхи обладают избирательной сорбционной способностью по отношению к различным классам промышленных красителей.