Сорбция ионов меди (II) на различных материалах в модельных условиях.
ВВЕДЕНИЕ
На территории Российской Федерации находится большое количество запасов пресных вод – это реки и озера. Однако практически все они загрязнены вредными веществами. К числу наиболее опасных загрязнителей окружающей среды относятся ионы тяжелых металлов. Медь является одним из распространенных тяжелых металлов, которая относится к 3 классу опасности. Основным источником поступления ионов Cu (II) в природные воды являются сточные воды предприятий химической, металлургической промышленности, шахтные воды. Это происходит из-за регулярной добычи меди, плавки, производства латуни и гальваники, а также в результате коррозии медных трубопроводов и других сооружений, используемых в системах водоснабжения. Следовательно, из-за частоты использования меди в промышленности, необходимо контролировать поступление ионов Cu (II) в окружающую среду.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….. 5
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………… 7
1.1 Тяжелые металлы ………………………………………………….….. 7
1.2 Формы существования тяжелых металлов в водных растворах….… 8
1.3 Методы очистки воды от тяжелых металлов ……..…………………. 11
1.3.1 Физические методы очистки воды …………………………...... 12
1.3.2 Химические методы очистки воды ………………………...….. 14
1.3.3 Физико-химические методы очистки воды……………………. 17
1.3.4 Сорбционные методы очистки воды…………………………… 21
1.3.5 Метод ионного обмена. Типы ионитов………………………… 31
1.3.5.1 Закономерности ионного обмена………………….……….. 36
1.3.5.2 Кинетика ионного обмена……………………………..……. 40
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………………… 48
2.1 Реагенты и оборудование …………………………………………… 48
2.1.1 Реагенты…...…………………… ……………………………… 48
2.1.2 Оборудование ………………..………………………………… 48
2.2 Объекты исследования ……………………………,,,………………. 48
2.3 Методика проведения эксперимента ………………………………. 52
2.3.1 Приготовление модельного раствора ………………….………. 52
2.3.2 Получение кинетических кривых и определения адсорбции… 52
2.3.3 Определение концентрации ионов Cu (II)……………...……… 52
2.3.4 Определение порядка реакции………………………………….. 53
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ ………………………………… 60
3.1 Исследование кинетики адсорбции ионов Cu (II) на алюмосиликатных сорбентах …………..…..……………………………… 60
3.2 Исследование кинетики адсорбции ионов Cu (II) на
активированных углях …..…………………………………….…………… 63
3.3 Исследование кинетики адсорбции ионов Cu (II) на ионообменных смолах………………………………………………………..………………. 69
3.4 Эффективность сорбентов различной химической природы для удаления ионов Cu(II) в модельном растворе …………………..… 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………….……………….. 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………... 75
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. СанПиН 2.1.4.1074 - 01 "Питьевая вода и водоснабжение населенных мест".
2. Бочкарев, Г.Р. Комбинированная технология извлечения ионов тяжелых металлов из техногенных растворов и сточных вод / Г.Р. Бочкарев, Г.И. Пушкарева, А.И. Маслий, А.Г. Белобаба // Цветные металлы, – 2008. – No 1. – С. 19–22.
3. Курс неорганической химии, т. 2, /Реми Г. // М.: Мир, – 1966, – С. 836
4. Калюкова E.H. Свойства металлов и их соединений / Учебное пособие. Ульяновск, 2009, 156 с.
5. Стайлс В. Микроэлементы в жизни растений и животных, М., 1949, 145 с.
6. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии, М.: Химия, 1989. 448 с.
7. Подчайнова В.Н., Симонова Л.Н. Медь (аналитическая химия элементов), М.: Наука, 1990, 279 с.
8. Боковикова, Т.Н. Концентрирование и извлечение следов металлов из природных и сточных вод / Т.Н. Боковикова, Л.А. Марченко, А.С. Шабанов // Успехи современного естествознания, – 2001. – No 9. – С. 88.
9. Минаков, В.В. Новые технологии очистки от нефтяных загрязнений / В.В. Минаков, С.М.Кривенко, Т.О. Никитина // Экология и промышленность России, – 2002. – No 5. – С. 7–9.
10. Катраева, И.В. Современные анаэробные аппараты для очистки концентрированных сточных вод / И.В. Катраева // Известия КазГАСУ, - 2011. - No2 (16). – С. 179-184.
11. Ильин С.В. Разработка технологических решений по очистке промышленных сточных вод до предельно допустимых концентраций / В.И. Ильин // Экология промышленного прозводства, - 2011. – С. 66-68.
12. A.C. 1291549 МКИ С02 F 1/ 62. Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. / Б.Н.Ровут. // опубл. 23.02.87.
13. Теплая, Г.А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды / Г.А. Теплая // Астраханский вестник экологического образования. - 2013. - № 1. - С. 182-192. - (20)
14. Изучение сорбционных свойств природных сорбентов по отношению к ионам меди (ІІ) E. / Ф. Лозинская, Т. Н. Митракова, н. А. Жиляева //– 2013.
15. Патент РФ
Для очистки сточных вод наиболее распространены следующие типы адсорберов: адсорберы с неподвижным слоем адсорбента и адсорберы с плотно движущимся слоем (адсорбция в динамическом режиме), аппараты с псевдосжиженным слоем сорбента, а также аппараты, где происходит интенсивное перемешивание очищаемой воды с мелкодисперсным сорбентом (адсорбционное извлечение в статических условиях) [39].
Для выбора определенного типа адсорбера и схемы сорбционной очистки учитываются различные факторы, такие как состав сточных вод, вид и размер сорбента, область применения метода сорбционной очистки, расположение адсорберов в комплексе очистных сооружений и другие параметры.
Ионитовый фильтр с неподвижным слоем сорбционного материала представлен на рисунке 2.