Сорбенти на основі ксерогелів оксигідроксидів цирконію, алюмінію і марганцю
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.48.2016.14Ключові слова:
ємність сорбенту, ксерогель, оксигідроксид алюмінію, оксигідроксид цирконію, оксигідроксид марганцюАнотація
Актуальною проблемою водопостачання в світі, і в Україні зокрема, є високий рівень забруднення водних ресурсів і недостатній ступінь очищення питної води. Разом зі стічними водами промислових підприємств в навколишнє середовище скидається значна кількість забруднюючих речовин, у тому числі завислих частинок, сульфатів, сполук заліза, важких металів тощо. Мета: Метою дослідження є визначення впливу добавок іонів алюмінію і марганцю в процесі отримання сорбентів на основі оксигідроксиду цирконію на їх поверхневі і сорбційні властивості. Матеріали і методи: Сорбенти на основі ксерогелів оксигідроксидів цирконію, алюмінію і марганцю були отримані золь-гель методом в результаті гідролізу хлоридів металів (оксихлорид цирконію ZrOCl2, хлориди алюмінію AlCl3 і марганцю MnCl2) в присутності карбаміду. Результати: Досліджено поверхневі і сорбційні властивості сорбентів на основі ксерогелів оксигідроксидів цирконію, алюмінію і марганцю. Отримані ксерогелі характеризуються переважно рентгеноаморфною структурою і розвиненим гідроксильно-гідратним покривом. Двокомпонентні сорбенти на основі ксерогелів оксигідроксиду цирконію з добавками оксигідроксидів алюмінію (aS=537 м2/г) і марганцю (aS=356 м2/г) мають більш розвинену питому поверхню, ніж однокомпонентні ксерогелі оксигідроксидів цирконію (aS=236 м2/г) і алюмінію (aS=327 м2/г). Максимальна сорбційна ємність за SO42--іонами у сорбента на основі ксерогелю оксигідроксидів цирконію і марганцю, який поглинає в 1,5 рази більше SO42--іонів, ніж промисловий аніоніт АН-221. Сорбенти на основі ксерогелю оксигідроксидів цирконію мають сорбційну ємність за іонами Fe3+ у 1,5…2 рази більшу за ємність промислового катіоніту КУ-2-8. Ємність зразків за Na+-іонами становить 1,47…1,56 ммоль/г для всіх сорбентів. Висновки: З проведеного дослідження можна зробити висновок щодо ефективності запропонованого методу отримання сорбентів на основі ксерогелів оксигідроксидів цирконію, алюмінію і марганцю з подальшим їх застосуванням для видалення як полівалентних аніонів, так і важких металів з водних розчинів.
Завантаження
Посилання
Вергун, О.М. Аналіз актуальних чинників погіршення якості джерел питного водопостачання в контексті екологічної безпеки України / О.М. Вергун // Екологічна безпека та природокористування. — 2014. — Вип. 15. — С. 22—30.
Долина, Л.Ф. Сточные воды предприятий горной промышленности и методы их очистки / Л.Ф. Долина; ред.: П. Хазан. — Д.: Молодеж. комиссия УЭА "Зел. світ", 2000. — 42 c.
Касимов, А.М. Перспективные процессы переработки и утилизации некоторых отходов производства минеральных удобрений / А.М. Касимов, Е.Е. Решта // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2011. — № 4/6 (52). — С.66—70.
Barakat, M.A. New trends in removing heavy metals from industrial wastewater / M.A. Barakat // Arabian Journal of Chemistry. — 2011. — Vol. 4, Issue 4. — PP. 361—377.
Exceptional arsenic (III,V) removal performance of highly porous, nanostructured ZrO2 spheres for fixed bed reactors and the full-scale system modeling / H. Cui, Y. Su, Q. Li, et al. // Water Research. — 2013. — Vol. 47, Issue 16. — PP. 6258—6268.
Zirconium doped nano-dispersed oxides of Fe, Al and Zn for destruction of warfare agents / V. Štengl, V. Houšková, S. Bakardjieva, et al. // Materials Characterization. — 2010. — Vol. 61, Issue 11. — PP. 1080—1088.
Shan, C. Efficient removal of trace arsenite through oxidation and adsorption by magnetic nanoparticles modified with Fe–Mn binary oxide / C. Shan, M. Tong // Water Research. — 2013. — Vol. 47, Issue 10. — PP. 3411—3421.
Zhang, G. Simultaneous removal of arsenate and arsenite by a nanostructured zirconium–manganese binary hydrous oxide: Behavior and mechanism / G. Zhang, A. Khorshed, J. Paul Chen // Journal of Colloid and Interface Science. — 2013. — Vol. 397. — PP. 137—143.
Сорочкина, Е.А. Исследование характеристик пористой структуры сорбентов на основе гидратированных оксидов циркония и алюминия / Е.А. Сорочкина, Р.В. Смотраев // Пр. Одес. політехн. ун-ту. — 2013. — Вип. 3(42). — С. 253—256.
Перевощикова, Н.Б. К вопросу о гидролизе ионов железа(III) в водных растворах / Н.Б. Перевощикова, В.И. Корнев // Вестник Удмуртского университета. Серия «Физика и химия». — 2006. — № 8. — С. 189—198.
Чалый, В.П. Гидроокиси металлов (Закономерности образования, состав, структура и свойства) / В.П. Чалый. — К.: Наукова думка, 1972. — 160 с.
Evaluation of the acid properties of porous zirconium-doped and undoped silica materials / D. Fuentes-Perujo, J. Santamaría-González, J. Mérida-Robles, et al. // Journal of Solid State Chemistry. — 2006. — Vol. 179, Issue 7. — PP. 2182—2189.
Эволюция гидратной оболочки гидроксида системы ZrO2–3%Y2O3–xOHn в условиях высокого гидроскопического давления / О.А. Горбань, С.А. Синякина, С.В. Горбань и др. // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. — 2009. — Т. 7, № 4. — С. 1195—1199.
Кислотно-основные свойства поверхности сферически гранулированных сорбентов на основе гидратированных оксидов циркония и алюминия / Е.А. Сорочкина, Р.В. Смотраев, Ю.В. Калашников, Е.В. Груздева // Вопросы химии и химической технологии. — 2013. — № 6. — С. 102—104.
Сорочкина, Е.А. Исследование электроповерхностных свойств сорбентов на основе гидратированных оксидов циркония и алюминия / Е.А. Сорочкина, Р.В. Смотраев // Вестник БГУ. Сер. 2. — 2014. — № 2. — C. 20—25.
Strong adsorption of phosphate by amorphous zirconium oxide nanoparticles / Y. Su, H. Cui, Q. Li, et al. // Water Research. — 2013. — Vol. 47, Issue 14. — PP. 5018—5026.
Печенюк, С.И. Исследование сорбционных свойств аморфных оксигидроксидов металлов по отношению к анионам / С.И. Печенюк // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2013. — № 3. — С. 20—34.
Печенюк, С.И. Сорбция анионов на оксигидроксидах металлов (обзор) / С.И. Печенюк // Сорбционные и хроматографические процессы. — 2008. — Т. 8, Вып. 3. — С. 380—429.
Печенюк, С.И. О природе сорбционного комплекса на поверхности оксигидроксидов металлов / С.И. Печенюк, Л.Ф. Кузьмич // Сорбционные и хроматографические процессы. — 2008. — Т. 8, Вып. 5. — С. 779—789.
Исследование кинетики совместной сорбции ионов индия и железа на полифункциональном катионите / К.Л. Тимофеев, А.В. Усольцев, С.С. Набойченко, Г.И. Мальцев // Вестник Омского университета. — 2015. — № 3(77). — С. 55—61.
