Хімія та хімічні технології

5. Фундаментальні проблеми створення нових матеріалів і технологій

Хромишева О.О., Хромишев В.О., Фесенко А.В., Збандуто Л.Є.

Мелітопольський державний педагогічний університет

імені Богдана Хмельницького, Україна

Очищення стічної води від поверхнево-активних речовин за допомогою комбінованого адсорбенту

Практичний досвід показав перспективність застосування адсорбції для очищення стічних вод, які містять поверхнево-активні речовини (ПАР), нафтопродукти, жири тощо.

Тому розробка нового ефективного адсорбенту на основі природної сировини є актуальною як з наукової, так і з практичної точки зору.

Досліди з визначення величини адсорбції ПАР на поверхні сорбенту проводили за розробленою методикою. У скляну колбу ємкістю 100 мл, що містить 50 мл модельного розчину (містить 100 мг/л натрій додецилсульфату (аніонна ПАР, АПАР)), вводили комбінований адсорбент (у певному співвідношенні компонентів), закривали колбу добре притертою скляною пробкою і струшували протягом 0,5 години на апараті для струшування АВС-6с до встановлення рівноваги. Розчин фільтрували за допомогою фільтру Шотта №4, аналізували на вміст у ньому АПАР і розраховували ступінь адсорбції.

Сорбент готували наступним чином: модифікували каолініт шляхом висушування протягом 1 години при температурі 110°С та після охолодження до температури 20°С просіювали на сіті діаметром 1 мм. Потім змішували модифікований каолініт із гідролізним лігніном у певних співвідношеннях та оцінювали ефективність адсорбції в залежності від складу сорбенту.

Проведеними дослідженнями встановлено, що ізотерми адсорбції натрій додецилсульфату на сорбенті відносяться до L-типу. Це відповідає мономолекулярної адсорбції, яка описуються рівнянням Ленгмюра [1].

Дослідження показали, що найефективнішим є сорбент, який містить каолініт та лігнін у співвідношенні 3:2, відповідно (300 мг/л каолініту та 200 мг/л). При адсорбції АПАВ спостерігається явище сінергізму, тобто матриця та наповнювач посилюють сорбційні властивості один одного. Таким чином, встановлено, що комбінований сорбент є більш ефективним у порівнянні із каолінітом та кількість сорбенту знизилась удвічі.

Таблиця

Визначення найефективнішого сорбенту для очищення води від натрій додецилсульфату в залежності від складу (за масою)

Зразок	Склад комбінованого сорбенту	Співвідношення компонентів за масою	Ступінь адсорбції натрій додецилсульфату, А %
1	Каолініт Лігнін	3 1	68-70
2	Каолініт Лігнін	2 1	72-75
3	Каолініт Лігнін	3 2	78- 85
4	Каолініт Лігнін	2 3	80-82

Досліди показали, що найефективнішім при вилученні натрій додецилсульфату із модельних розчинів є зразок сорбенту 3, в якому співвідношення каолініту:лігнін - 3:2.

Дослідження, спрямовані на з’ясування впливу температури розчину на ступінь адсорбції натрій додецилсульфату, на комбінованому сорбенті показали, що збільшення температури розчину від 10 до 50°С, при використанні зразка 3, підвищує ступінь адсорбції натрій додецилсульфату до 90% при температурі 25°С. Подальше підвищення температури не призводить до збільшення ступеня адсорбції аніонної ПАР. Це пов’язано на нашу думку з тим, що при підвищенні температури зростає інтенсивність молекулярно-теплового руху, що ускладнює фіксацію молекул на поверхні розділу фаз.

Зміна рН розчинів ПАР в інтервалі 2-12 супроводжується спочатку зменшенням, а потім збільшенням ступеня виділення ПАР, область значень рН, оптимальних для виділення натрій додецилсульфату, збігається з областю їх найбільшою поверхневою активності. Максимальний ступінь виділення натрій додецилсульфату спостерігається в кислому середовищі, де досліджувана ПАР перебуває у вигляді недисоційованих молекул, і в лужному середовищі, коли вони повністю або частково перебувають у розчині в колоїдному (міцелярному) стані. Отже, концентрація йонів Гідрогену впливає на ступінь дисоціації йоногенних груп ПАР і тим самим змінює їх гідратацію.

Таким чином, розроблений адсорбент, матрицею якого є каолініт, а наповнювачем гідролізований лігнін, показав свою ефективність при очищенні стічних вод від ПАР у співвідношенні 3:2, відповідно (300 мг/л каолініту та 200 мг/л). Максимальна адсорбція на комбінованому сорбенті становить 85-90% при температурі 25°С, та рН= 2 та рН= 9.

Література

1. Стрельцова Е.А., Тымчук А.Ф., Хромышева Е.А.Термодинамика адсорбции анионных ПАВ на границах раздела фаз жидкость – газ и жидкость – твердое тело / материалы XIV международной конференции по химической термодинамике. – Санкт-Петербург. – 2002. – С.410.