СОЗДАНИЕ НОВЫХ СОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЦЕОЛИТОВ ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
Аннотация
Статья посвящена разработке полифункциональных сорбентов на основе модификации природных цеолитов для очистки сточных вод. В качестве исходного сырья рассмотрены цеолитсодержащие туфы клиноптилолитового типа Холинского месторождения Восточного Забайкалья. Выбор данного месторождения обосновывается его экономико-географическим положением, запасами сырья и его физико-химическими свойствами. Природные цеолиты обладают рядом уникальных свойств, среди которых адсорбционная способность по отношению к различных веществам, диаметр молекул которых соизмерим с размером входных окон. С целью улучшения адсорбционных свойств цеолитов была проведена модификация поверхности высококремнеорганическими соединениями – гексаметилдисилазаном [(CH3)3Si-]2NH (ГМДС) и тетраэтоксисиланом С2H5O)4Si (ТЭОС), а также серным полимером, получаемым из отходов производства эпихлоргидрина, основным компонентом которого является 1,2,3-трихлорпропан При этом увеличение адсорбционной емкости по отношению к нефтепродуктам и ионам тяжелых металлов происходит за счет гидрофобизации поверхности. Для изучения природы взаимодействия предлагаемых модификаторов с поверхностью природных цеолитов были сняты ИК спектры. По появлению новых полос поглощения при 2852,03; 2921,60; 2960,75 см-1 (C–H из ГМДС) и 3625,57; 3702,58 см-1 (ОН–группы из ТЭОС) доказана фиксация высококремнеорганических соединений на поверхности природного цеолита. Обоснованы механизмы протекающих процессов. Сорбция нефтепродуктов реализуется по смешанному механизму с преобладанием физической адсорбции. Сорбция ионов металлов протекает одновременно по ионообменному и донорно-акцепторному механизму. На стадии доочистки нами предлагается использовать адсорбер с неподвижным слоем адсорбента. В зависимости от того, какой тип загрязняющих веществ преобладает в сточных водах, в аппарате можно использовать загрузку слоев из разных модификаций природного цеолита. Представлены результаты расчета эколого-экономической эффективности исследуемых сорбционных материалов. Рассчитана величина предотвращенного экологического ущерба водным ресурсам.
Литература
Aung Pyae, Kolesnikova O.Yu., Hein T.A., Kolesnikov V.A. Electroflotation extraction of a mixture of copper and zinc ions from aqueous solutions in the presence of NH3. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 10. P. 119-124 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216410.6322.
Inamuddin Dr., Mohammad Luqman. Ion exchange technology I. Theory and materials. Dordrecht. Heidelberg. New York. London: Springer Science & Business Media Springer. 2012. 550 p. DOI: 10.1007/978-94-007-1700-8.
Moskvicheva A.V., Moskvicheva E.V., Shcherbakov A.V., Olefimenko L.V., Radchenko O.P., Boronina L.V. Some aspects of using zeolite for posttreatment of waste wa-ter from ions of metal. Inzh.-Stroit. Vestn. Prikaspiya. 2019. V. 27. N 1. P. 33-37 (in Russian).
Chuppina S.V., Zhabrev V.A. Organosilicate materials. SPb.: Izd. “Liteo”. 2016. 182 p. (in Russian).
Obuzdina M.V., Rush E.A. Theoretical Objectives and Development of Methods to Protect the Water Resources of the Angara Region from Heavy Metals Pollution. IOP Conf. Ser.: Earth and Environ. Sci. 2020. V. 459. DOI: 10.1088/1755-1315/459/3/032021.
Deryagina E.N., Levanova E.P., Grabelnykh V.A., Su-khomazova E.N., Russavskaya N.V., Korchevin N.A. Thiylation of polyelectrophiles with sulfur in the hydrazine hydrate - amine system. Zhurn. Obshch. Khim. 2005. V. 75. N 2. P. 220-226 (in Russian).
Zaporozhskikh T.A., Russavskaya N.V., SilinskayaYa.N., Korabel I.V., Korchevin N.A. Granular sulfur-containing sorbents for the recovery of heavy metals from wastewater. Zhurn. Prikl. Khim. 2008. V. 81. P. 849-852 (in Russian).
Grabelnykh V.A., Levanova E.P., Redinova A.V., Russavskaya N.V., Ignatova O.N., Korchevin N.A. A new type of sorbent based on sodium polysulfide from epichlorohydrin production waste for the extraction of heavy metal compounds. Khimiya Inter. Ustoych. Razvitiya. 2012. V. 20. N 2. P. 199-203 (in Russian).
Redinova A.B., Grabelnykh V.A., Levanova E.P., Korchevin N.A. Extraction of heavy metal ions from aqueous solutions with sulfur-containing polymer sorbents. Vestn. IrGTU. 2013. N 1. P. 113-117 (in Russian).
Chernysheva E.A., Grabelnykh V.A., Levanova E.P., Russavskaya N.V., Rozentsveig I.B., Korchevin N.A. A new approach to realization of the adsorption properties of lignin: obtaining sulfur-containing sorbents for ions of heavy metals. Khimiya Inter. Ustoych. Razvitiya. 2017. N 25. P. 327-332 (in Russian).
Obuzdina, M. V., Rush, E. A., Shalunz, L. V. Solution of environmental issues of wastewater treatment by means of design of sorbent based on zeolite. Ecol. Indust. Russia. 2017. V. 21. N 8. P. 20–25. DOI: 10.18412/1816-0395-2017-8-20-25.
Kotov P.A. Deposits of Transbaikalia. M.: Geoinformmark. 1995. 280 p. (in Russian).
Obuzdina M., Rush E. New sorption materials based on modification of natural zeolites in metal wastewater treatment processes. In: E3S Web of Conferences. 2019. V. 140. DOI: 10.1051/e3sconf/201914008001.
Obuzdina M.V., Rush E.A., Makarov A.V. Intensification of waste water treatment processes at railway transport enterprises. Transport infrastructure of the Siberian region: Materials of the interuniversity scientific-practical. conf. with int. May 13-17, 2013. Irkutsk: IrGUPS. 2013. P. 201-206 (in Russian).
Obuzdina M.V., Rush E.A. Prospects for the Production and Application of New Zeolite-Like Sorption Materials for Waste Water Treatment in Railway Enterprises. Ecol. Indust. Russia. 2020. V. 24. N 6. P. 4–9. DOI: 10.18412/1816-0395-2020-6-4-9.
Beregovaya N.G., Gerasimenko V.V., Molchanov S.A., Morozov M.M. Prospects for the secondary use of spent zeolite of NaX type of the Orenburg gas chemical complex. Vestn. Orenburg. Gos. Un-ta. 2015. V. 185. N 10. P. 334-336 (in Russian).
Burkhanov I.R. Modern technologies for road construction with using zeolite. Tekhnika Tekhnol. Transporta. 2020. V. 17. N 2. P. 15-19 (in Russian).
Smith A. Applied IR spectroscopy. M.: Mir. 1982. 327 p. (in Russian).
Obuzdina, M.V., Rush E.A. Investigation of sorption characteristics of modified klinoptilolites by the method of infrared energy and differential X-ray spectroscopy. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Eng. 2020. V. 760. DOI: 10.1088/1757-899X/760/1/012046.
Makarov A.V., Rush E.A., Ignatova O.N. Modern adsorption technologies for wastewater treatment of railway transport enterprises. Sovr. Tekhnol., Sistem. Analiz Modelir. 2012. V. 33. N 1. P. 153-159 (in Russian).
