Возможность использования отработанного кизельгура для очистки сточных вод от меди

для рекультивации почв, загрязненных нефтью [6]. Путем кислотной или щелочной активации из отработанного кизельгура получают адсорбент для очистки промышленных стоков, например от гербицидов [7-10].

Цель исследования – определение возможности использования отработанного кизельгура для очистки сточных вод от меди. Задачи исследования – изучение влияния различных способов сушки и термохимической активации отработанного кизельгура на процесс очистки сточных вод от меди.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе использовали отработанный кизельгур влажностью 45-50 %, полученный на одном из пивоваренных предприятий Самарской области.

Высушивание влажного отработанного кизельгура проводили при температуре 25-200 °C до постоянной массы. Для термохимической активации 10-30 г сухого отработанного кизельгура смешивали со 100 мл 0,5-2,5 М раствора гидроксида натрия и выдерживали при температуре 60 °C и 100 °C в течении 20-60 минут. После термохимической модификации отработанный кизельгур пять раз отмывали 100 мл дистиллированной воды, воду сливали после отстаивания. Влажный отработанный кизельгур после термохимической активации высушивали при температуре его первоначального высушивания до постоянной массы.

Очистку модельного раствора сточных вод проводили по методу Lu и соавт. [11] в нашей модификации [12]. Для этого в плоскодонной колбе вместимостью 250 мл на лабораторных весах взвешивали 5 г отработанного кизельгура, добавляли цилиндром 70 мл 1%-ного раствора CuSO4. Содержимое колбы перемешивали на магнитной мешалке при комнатной температуре в течение 30 мин. Содержание ионов меди определяли иодометрическим методом [13].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Данные лабораторных исследований воздействия температуры сушки на степень удаления меди из модельного раствора сточных вод показывают, что адсорбционные свойства отработанного кизельгура больше всего увеличиваются в результате его высушивания при температуре 105 °C (рис. 1).

Термохимическая активация 10 г отработанного кизельгура со 100 мл 0,5 М раствора гидроксида натрия в течении 30 минут при температуре 60 °C позволяет увеличить адсорб- ционные свойства отработанного кизельгура (рис. 2). Наибольшая степень удаления меди из модельного раствора сточных вод отмечена при использовании отработанного кизельгура, высушенного при температуре 50 °C. При этом у активированного отработанного кизельгура, высушенного при температуре 50 °C способность удалять ионы меди из модельного раствора сточных вод увеличивается в 11,26 раза.

Адсорбционные свойства отработанного кизельгура, высушенного при 105 °C и прошедшего термохимическую активацию в течении 60 минут при температуре 100 °C зависят от концентрации раствора гидроксида натрия, использованного для проведения активации (рис. 3). С увеличением концентрации раствора гидроксида натрия адсорбционные свойства отработанного кизельгура повышаются в 10,18 раза.

Результаты исследований зависимости степени удаления меди из модельного раствора сточных вод от продолжительности обработки

Рис. 1. Зависимость степени удаления меди от температуры сушки отработанного кизельгура

Температура сушки, град. С

Рис. 2. Зависимость степени удаления меди от температуры сушки отработанного кизельгура при активации 30 мин. при 60 °C (10 г отработанного кизельгура / 100 мл 0,5 М NaOH)

Рис. 3. Зависимость степени удаления меди от концентрации NaOH (10 г отработанного кизельгура / 100 мл NaOH)

10 г отработанного кизельгура, высушенного при 105 °C, с 2,5 М раствором гидроксида натрия при температуре 100 °C (рис. 4) показывают, что адсорбционные свойства отработанного кизельгура возрастают с увеличением продолжительности термического воздействия.

Лабораторные исследования зависимости степени удаления меди из модельного раствора сточных вод от соотношения отработанный кизельгур, высушенный при температуре 105 °C, к 2,5 М раствору гидроксида натрия свидетельствуют об увеличении адсорбционных свойств отработанного кизельгура по отношению к меди при возрастании этого соотношения (рис. 5).

Проведенные исследования показали, что отработанный кизельгур, образовавшийся в процессе фильтрации пива, можно использовать для получения адсорбента для очистки сточных вод от меди. Установлено, что наибольшая адсорб- ционная способность проявляется у адсорбента, полученного из 30 г отработанного кизельгура, высушенного при температуре 105 °C, подвергнутого термохимической активации со 100 мл 2,5 М раствора гидроксида натрия при температуре 100 °C в течении 60 минут. При использовании такого адсорбента степень очистки модельного раствора сточных вод от меди достигает 98,70 %.

Известно, что кизельгур на 87-91 % состоящий из оксида кремния, с примесями оксидов алюминия и железа, обладает высокой пористостью, поэтому его используют в различных отраслях промышленности в качестве фильтрующего материала, но имеет слабую адсорбционную активность [14]. Отмечено, что адсорбирующая способность отработанного кизельгура превышает данный показатель у чистого кизельгура. Это обусловлено наличием в отработанном кизельгуре дополнительных адсорбирующих областей

Рис. 4. Зависимость степени удаления меди от продолжительности обработки 10 г отработанного кизельгура при температуре 100 °C со 100 мл 2,5 М NaOH

60 го

40 ф Е Ф

• ⁰     10|100       15|100       20|100       25|100       30|100

Соотношение отработанный кизельгур / NaOH, г/мл

Рис. 5. Зависимость степени удаления меди от соотношения отработанный кизельгур / 2,5 М NaOH при температуре 100 °C вследствие высокого содержания органических веществ, связанных с кизельгуровой матрицей [10]. Исследования, проведенные Tsai и соавторами [7-10, 14] показали, что адсорбционные свойства отработанного кизельгура увеличиваются при его кислотной и щелочной модификации и проверили эффективность адсорбента, полученного путем модификации 5 г отработанного кизельгура со 100 мл 2,5 М раствора NaOH при 100 °C в течении 2-х часов, при очистке сточных вод, содержащих гербицид, применяемый для уничтожения посадок марихуаны [9]. Результаты наших исследований не противоречат данным, полученным Tsai и соавторами [7-10, 14], но позволяют оптимизировать процесс термохимической модификации отработанного кизельгура с целью получения адсорбента для очистки сточных вод от меди.

ВЫВОДЫ

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что отработанный кизельгур после термохимической активации можно применять для очистки сточных вод от меди. Эффективность очистки модельного раствора сточных вод от меди при использовании отработанного кизельгура, подвергнутого термохимической модификации с гидроксидом натрия, достигает 98,70 %.