Сорбенты для очистки воды: Статья на тему «сорбенты для очистки воды: для чего они нужны»

Статья на тему «сорбенты для очистки воды: для чего они нужны»

Проблема загрязнения природной среды в последнее время актуальна во всем мире. Стремительное развитие промышленности, увеличение числа автомобилей, использование воды в сельском хозяйстве приводит к повышенному загрязнению. Объем сбрасываемых загрязненных сточных вод достаточно высок. Наличие железа, солей жесткости и других примесей в воде способствуют развитию разных заболеваний у человека и появлению ржавых подтеков и разводов на поверхности сантехники и кафеля, коррозии деталей в бытовой технике, образованию накипи, зарастанию труб и развитию вредных микроорганизмов. Вследствие наличия всех этих проблем возникает необходимость в обязательной доочистке даже водопроводной воды, которая проходит водоподготовку прежде, чем отправиться к потребителю. Очистить воду можно различными методами с использованием специальных водоочистительных приборов. Существуют специальные сорбенты для очистки воды, которые используются для удаления примесей, растворенного железа, марганца, сероводорода, устранения цветности и мутности, взвешенных частиц, ржавчины, ила, песка, коллоидов, тяжелых металлов. Сорбенты это вещества способные поглощать газы и растворенные вещества на своей сильно развитой поверхности. Твердые сорбенты разделяют на гранулированные и волокнистые. Процесс поглощения примесей сорбентами называют сорбцией.

В качестве сорбентов в фильтрах применяют кварц, сорбент из голубой глины и другие. Некоторые способны очищать воду от солей жесткости и их называют сорбенты-умягчители – цеолит, ионообменные смолы. Преимуществом зернистых сорбентов для водоочистки является их способность к многократной регенерируемости, что позволяет значительно экономить при осуществлении обслуживания систем очистки. Процесс удаление из воды железа называется обезжелезиванием и для этого используют сорбенты-обезжелезиватели. Они способствуют очистке от растворенного и нерастворимого в воде железа и марганца. Этот процесс называется деманганация. Такие сорбенты способны очищать воду от сульфидов и сероводорода.

Решения BWT — фильтры с активированным углем:

Сорбенты для очистки воды представляют собой засыпку для сосуда, в котором проходит процесс сорбционной очистки. На протяжении рабочего цикла очищаемая вода проходит сквозь слой засыпки, где на гранулах превращается в нерастворимые и хорошо удаляемые хлопья. Помимо этого происходит окисление органических веществ и сероводорода, снижается цветность воды, и помимо этого устраняются неприятные вкус и запах. Правильно выбранный сорбент и режим фильтрации позволяет достичь желаемого результата – очистки воды от вредных примесей. Периодически необходимо проводить регенерацию засыпки, которую проводят либо водовоздушной промывкой вручную, или путем обратной промывки исходной водой через определенные промежутки времени в зависимости от состава примесей воды.

Сорбционные фильтры с активированным углем чаще всего используютв качестве сорбента для устранения неприятных запахов и привкуса, способен частично устранять мутность и цветность. Он обладает высокой способностью к сорбции хлора, органических соединений, растворенных газов, тяжелых металлов и других примесей.

Сорбенты для очистки воды из голубой глины представляют собой песок, искусственно спеченный из медицинской голубой глины, имеющий сильно развитую поверхность. Уникальный химический состав голубой глины характеризуется повышенным содержанием редкоземельных металлов и кремния, что и способствует появлению лечебных действий. Применяют их в фильтрах засыпного типа для очистки от механических частиц, взвесей, песка, коллоидных частиц, ржавчины, железа растворенного и в нерастворимой форме.

Графеновый сорбент или вспененный графит — разновидность углерода, имеющего определенную внутреннюю структуру. При использовании он отличается бактерицидными свойствами, не уменьшает содержания полезных солей и минералов, а также насыщает воду йодом и калием. Графеновый сорбент отлично очищает воду от свободного активного хлора, трехвалентного железа (ржавчины), органических соединений, жиров, мышьяка, хлорорганических соединений, цинка, взвешенных частиц, тяжелых металлов, цветности и мутности.

Сорбент МС с доставкой по лучшей цене!

Сорбент МС

Сорбент МС– каталитический фильтрующий наполнитель, применяющийся в качестве засыпки безреагентных станций обезжелезивания и деманганации воды. Является продуктом российской компании «Алсис». Сорбент МС представляет собой зернистый гранулированный материал, обладающий тёмно-коричневой окраской и размером гранул 0,3-0,7 и 0,7-1,4 мм. По своему составу, данная загрузка является алюмосиликатным сорбентом, в основе которого лежит природный минерал. Гранулы наполнителя Сорбент МС имеют однородную пористую структуру, где внутри пор размещены каталитически активные элементы, без дополнительного нанесения на поверхность оксидов марганца или другого метала.

Назначение и принцип работы Сорбента МС:

Сорбент МС является высокоэффективной природной средой, предназначенной для удаления из воды железа — до 10 мг/л, марганца — до 2,5 мг/л, и сероводорода. Также, при использовании фильтров с засыпкой Сорбент МС, в воде снижается количество фенолов, нефтепродуктов, алюминия, стронция, хрома и других металлов. Каталитические свойства фильтрующего материала Сорбент МС, то есть, его способность ускорять процесс реакции окисления, позволяют ему во время очистки воды преобразовывать растворённые примеси железа, марганца и сероводорода в нерастворённые, а затем, извлекать их и осаждать в гранулах фильтроматериала. При этом, следует учитывать и наличие окислителя, при отсутствии, или, малом количестве которого, данные реакции не осуществляются, или протекают медленнее. По этой причине, перед тем как купить Сорбент МС для нового, или ранее установленного фильтра обезжелезивания воды, следует обратить внимание не только на направленность материала, а также на его требования и условия применения.

Условия применения фильтрующего материала Сорбент МС:

• Прежде всего, следует обратить внимание на количественную концентрацию в воде удаляемых примесей, то есть содержание железа, марганца или сероводорода. Концентрация данных примесей, при очистке воды с помощью наполнителя Сорбент МС, не должна превышать: железа — 10 мг/л, а марганца – 2,5 мг/л. При этом, важным элементом, является наличие необходимости в окислительном реагенте. Когда, при концентрации железа до 2 мг/л, а марганца – не более 0,5 мг/л, допустимо использование фильтра без дополнительных элементов, в случае, когда концентрация данных примесей выше, рекомендуется добавление активного окислителя. Наиболее распространённым среди окислителей, в силу своей экономичности и безопасности, является кислород, подаваемый в воду с помощью эжектора, систем напорной или безнапорной аэрации воды. В ином случае, перед фильтром с загрузкой Сорбент МС, применяются системы дозирование гипохлорита натрия, перманганата калия или системы озонирования, используемые при повышенном микробном показателе, или органических соединениях. Сорбент МС особенно эффективен при высоком содержании марганца, и в силу высокой насыпной массы, часто применяется с более лёгким аналогом — Сорбентом АС.
• Водородный показатель. В отличии от некоторых каталитических наполнителей, где для эффективной работы материала уровень Ph должен превышать 7, Сорбент МС надёжно работает при уровне Ph от 5.
• Содержание в очищаемой воде полифосфатов, нефтепродуктов, сульфатов или хлоридов, при использовании наполнителя Сорбент МС, носят характер допустимых элементов, и на его работоспособность влияния не имеют. Подобным образом обстоит ситуация и с органическими соединениями, присутствие которых указывает лишь на необходимость в выборе правильного окислителя.
• Фильтрующий материал Сорбент МС является безреагентным наполнителем, и поэтому, для восстановления своих очищающих свойств, требует лишь периодическую промывку своего слоя обратным потоком поступающей воды. При этом, насыпная масса материала более высока чем у Сорбента АС, и для взрыхления слоя требует более высоких скоростей обратного тока. По этой причине, загрузка Сорбент МС часто используется вместе с Сорбентом АС.
• Перед вводом в эксплуатацию фильтра с загрузкой обезжелезивания воды Сорбент МС, необходимо произвести обратную промывку в течении 20 мин. При этом, и в том числе для нормального прохождения процесса регенерации, объём свободного пространства в корпусе фильтра должно составлять не менее 30% от общего объёма колонны.

Ключевые особенности наполнителя Сорбент МС:

• цена на Сорбент МС сравнительно ниже стоимости зарубежных аналогов;
• эффективен при удалении железа до 2 мг/л, сероводорода и марганца до 0,5 мг/л без добавления дополнительных окислителей, а при более высоком их содержании допускает как дозирование кислорода, так и гипохлорита натрия, озона, или перманганата калия;
• работоспособен при Ph от 5;
• особенно эффективен при высоком содержании марганца;
• широко применяется в комплексе с засыпкой Сорбент АС;
• промывается поступающей водой и требует более высоких скоростей потока при регенерации;
• не имеет химически активного покрытия, и в следствии, не теряет своих фильтрующих способностей при «истираемости».
• также эффективен при наличии в воде высокого содержания сероводорода.
• срок службы Сорбент МС в среднем составляет 3-5 лет, в зависимости от условий эксплуатации.

Необходимое количество засыпки Сорбент МС для фильтров:

 

Корпус фильтра:	0844	1044	1054	1248	1252	1354	1465	1665	1865	2162	2472	3072	3672
Сорбент МС, л:	20	30	40	50	50	60	80	100	150	180	260	400	540
Сорбент МС, кг:	30	45	60	75	75	90	120	150	225	270	390	600	810
Сорбент МС, мешков:	1	1,5	2	2,5	2	3	4	5	7,5	9	13	20	27

Данный наполнитель применяется в засыпных автоматических и механических фильтры для очистки от железа МС. В интернет-магазине «Аквасолюшн» вы можете купить Сорбент МС, как в розницу, так и по отдельным, оптовым ценам. Осуществляем доставку Сорбента МС по Москве, Московской области и в регионы России.

Очистка сточных вод природными сорбентами Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 622.793.5

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПРИРОДНЫМИ СОРБЕНТАМИ

Н.Д. Левкин, Н.Н. Афанасьева, А.А. Маликов, В.Л. Рыбак

Представлены результаты исследования эффективности очистки для фильтрата твердых отходов от ионов тяжелых металлов с использованием природных сорбентов. При отсутствии надежных защитных устройств тяжелые металлы поступают в почву, поверхностные и подземные воды, оказывая существенное воздействие на окружающую среду.

Ключевые слова: полигоны твердых отходов, загрязнение, природные воды, сточные воды, фильтрат, окружающая среда, тяжелые металлы, природные сорбенты.

Основным источником загрязнения территорий, окружающих полигоны твердых бытовых отходов, является фильтрат, образующийся в теле полигона и представляющий собой сложный насыщенный высокоминерализованный водный раствор различных загрязнителей, среди которых особо следует выделить фракцию тяжелых металлов. При отсутствии надежных защитных устройств тяжелые металлы поступают в почву, поверхностные и подземные воды, оказывая существенное воздействие на окружающую среду [1-2].

Большинство тяжелых металлов, поступающих с фильтратом во внешнюю среду, помимо своей токсичности способны аккумулироваться в организме человека, вызывая выраженные мутагенные, эмбриотоксические и канцерогенные эффекты [3]. Практическое использование известных технологий удаления из стоков тяжелых металлов на существующих полигонах, как правило, оказывается недостаточно эффективным.

Анализ существующих в настоящее время методов очистки природных и сточных вод от тяжелых металлов показал, что одним из перспективных является сорбционный метод с использованием в качестве сорбентов природных неорганических материалов.

Для изучения возможности очистки сточных вод полигона ТБО от тяжелых металлов методом сорбции нами были проведены экспериментальные исследования сорбционной способности местных природных известковых материалов (известняка и доломита) т Экспериментальным путем изучали закономерности сорбционного поглощения ионов Cu2+, 7п2+, и Мп2+. В качестве сорбентов использовали известняковую и доломитовую муку фракции 0,3 мм.

Лабораторные эксперименты проводили в статических условиях с водными растворами солей металлов при концентрации 0,05-0,2 г/л, t = 20 0С. Навеска сорбента составила 1 г на 20 мл раствора. Содержание ионов ТМ в порошковых пробах известняка и доломита в зависимости от времени отстаивания модельных растворов определяли рентгенофлуоресцент-ным методом согласно аттестованной методике [4]. Активность сорбентов (известняка и доломита) оценивали по величине сорбционной емкости, т.е. количеству ионов ТМ, поглощенных единицей массы сорбента [5].

Полученные в результате проведенных экспериментальных исследований изотермы сорбции тяжелых металлов природными сорбентами представлены на рис. 1, 2. Для исследуемых сорбентов наблюдается увеличение сорбционной емкости при возрастании концентрации ионов тяжелых металлов в исходном растворе.

Исходная концентрация ионов ТМ, мг/л

Рис. 1. Изотермы сорбции ионов ТМ известняком

Рис. 2. Изотермы сорбции ионов ТМ доломитом

Сравнительный анализ результатов сорбционной способности известняка и доломита на модельных растворах показал, что сорбционная ёмкость известняка существенно превышает аналогичную характеристику доломита: для Си2+ в 1,5 раза, для 7п2+ в 1,4 раза и для Мп2+ в 5,9 раз (рис. 3).

Степень очистки раствора, %

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

Изв естняк

Доломит

Марганец

Рис. 3. Сравнение сорбционной способности исследуемых природных сорбентов

С целью изучения возможности использования природных сорбентов для очистки сточных вод полигона ТБО нами была проведена серия экспериментальных работ по исследованию сорбции ионов тяжелых металлов из реальных фильтрационных стоков тульского полигона.

Для экспериментов были использованы образцы сточных вод полигона ТБО г. Тулы с концентрацией марганца 1,4-3,6 мг/л, меди 1,0-1,5 мг/л

и цинка 1,6-3,0 мг/л. Экспериментальные исследования сорбционной способности известняка и доломита в реальных стоках по отношению к ионам тяжелых металлов проводили аналогично предыдущим исследованиям с модельными растворами.

На рис. 5, 6 представлены результаты проведенных экспериментов в виде графических зависимостей концентрации тяжелых металлов от времени контакта раствора с сорбентом (на примере образца фильтрата с исходной концентрацией марганца 3,7 мг/л, цинка 2,3 мг/л и меди 1,5 мг/л).

Время, час

Рис. 4. Кинетика сорбции ионов марганца природными

сорбентами

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Время, час

Рис. 5. Кинетика сорбции ионов цинка природными сорбентами

Время, час

— Известняк Доломит

Рис. 6. Кинетика сорбция ионов меди природными сорбентами

Сравнение результатов показало, что в реальных стоках при одинаковых условиях сорбции марганец более чем в 2 раза и медь в 1,15 раза лучше сорбируются на известняке, тогда как цинк в 1,2 раза лучше сорбируется на доломите.

Результаты проведенных экспериментальных работ позволяют предложить исследуемые природные неорганические материалы, и в первую очередь известняк, для очистки сточных вод полигонов ТБО от тяжелых металлов.

Список литература

1. Качурин Н.М., Ефимов В.И., Воробьев С.А. Методика прогнозирования экологических последствий подземной добычи угля в России. Горный журнал. 2014. №9. С. 138-142.

2. Качурин Н.М., Воробьев С.А., Факторович В.В. Теоретические положения и модели воздействия на окружающую среду подземной добычи полезных ископаемых. Изв. ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3. С. 126 — 134.

3. Ершов Ю.А., Плетенева Ю.А. Механизмы токсического действия неорганических соединений. М.: Медицина, 1989. 272 с.

4. Методика выполнения измерений массовой концентрации ванадия, висмута, железа, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома, цинка в питьевых, природных и сточных водах рентгенофлуоресцентным методом после концентрирования на целлюлозных ДЭТАТА-фильтрах. СПб.: Спектрон, 1997. 11с.

5. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. Л.: Химия. 1982. 168с.

Лёвкин Николай Дмитриевич, д-р техн. наук, доц., зав. кафедрой, [email protected], Россия, Тула, ГОУ«Учебно-методический центр по гражданской обороне и чрезвычайным ситуациям Тульской области»,

Афанасьева Наталья Николаевна, канд. техн. наук, доц., galina_stas@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Маликов Андрей Андреевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, galina stas @,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Рыбак Владимир Львович, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет

TREATMENT OF WASTE WATER BY NATURAL SORBENTS N.D. Lyevkin, N.N. Afanaseva, A.A. Malikov, V.L. Ribak

Results of researching environmental efficiency by cleaning solid wastes filtrate from heavy metals ions with using natural sorbents were submitted. Heavy metals migrate into soil, surface and underground waters making influence upon environment if reliable technical protection devices are absent.

Key words: refuse dump, polluting, natural waters, waste waters, filtrate, environment, heavy metals, natural sorbent.

Lyevkin N.D., Doctor of Technical Science, Docent, Head of Department, [email protected], Russia, Tula, State Educational Institution «Learning and Teaching Centre of Civil Defense and Emergency Situations of Tula region»,

Afanaseva N.N., Candidate of Technical Science, Docent, galina_stas@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Malikov A.A., Doctor of Science, Full Professor, Head of a Department galina stas @,mail.ru, Russia, Tula City, Tula State University,

Ribak V.L., Post Graduate Student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University

Сорбент для очистки воды

На любом производстве являются актуальными проблемы обеспечения экологической безопасности окружающей среды. Особенно важным это является на тех предприятиях, где происходит подготовка воды к отправлению конкретному потребителю. В таком случае применяется специальное средство – сорбент для очистки воды.

Польза сорбентов

С каждым годом проблемы загрязнения окружающей среды становятся все более насущными. Это связано с постоянным увеличением промышленных выбросов в атмосферу и водные ресурсы, использованием данной воды в сельском хозяйстве и, как следствие, получение небезопасных продуктов.

Сейчас многие предприятия начинают проводить работы по снижению выброса из производства грязных сточных вод. Однако данные объемы все равно велики. Поэтому в питьевой воде зачастую присутствуют примеси железа и различных частиц, которые приводят к появлению заболеваний у людей. Кроме этого данные примеси способствуют образованию ржавчины на сантехнике, накипи в устройствах и прочее.

Для того, что бы избавить потребителей от многих проблем, на точках водоподготовки следует тщательно и качественно очищать воду. Одним из действенных способов проведения данного процесса является использование специальных сорбентов. Они удаляют из жидкости разные примеси, марганец, растворенное железо, сероводород, песок, ржавчину, тяжелые металлы и прочее. Кроме этого они устраняют мутность воды и наличие какого-либо нехарактерного цвета.

Виды и принцип действия сорбента

Твердые очистители могут быть волокнистыми и гранулированными. Преимуществами второго вида сорбентов является долгий срок их службы. Данные вещества можно использовать много раз, при этом процесс их естественной убыли происходит достаточно медленно. Это позволяет существенно экономить при осуществлении очистных водных мероприятий.

Сорбенты – специальная засыпка для емкости, в которой осуществляется очистной процесс. Рабочий цикл заключается в том, что очищаемая жидкость пропускается сквозь слой засыпки. После этого на гранулах остаются твердые частички грязи и различных примесей. Эти отходы легко удаляются из сорбента. В результате этого процесса вода становится очищенной от вредных соединений и веществ, а также приобретает нормальную цветность, приятный запах и вкусовые качества.

Для того, что бы получить наиболее качественный результат следует правильно подобрать сорбент, а также режим фильтрации. Такая засыпка со временем стирается (посредством трения гранул друг о друга), поэтому ее периодически следует досыпать до нужного объема. В результате использования данного сорбента достигается экономное, но тщательное очищение жидкости.

На сайте www.ecoservis.info можно ознакомиться с проектированием очистных сооружений сточных вод

Очистить воду от антибиотиков поможет новый сорбент

Исследователи из СПбГУ разработали сорбенты, очищающие сточные воды от антибиотиков. Благодаря их инновационной структуре, эти вещества также можно использовать для химического анализа биологических жидкостей.

Сегодня в животноводстве широко применяются антибиотики тетрациклинового ряда. Они неизбежно попадают в окружающую среду вместе с продуктами жизнедеятельности животных. Присутствие в воде антибиотиков в различной, порой высокой концентрации приводит к размножению опасных бактерий.

Сорбент, созданный российскими химиками, ускорит и удешевит процесс очистки сточных вод. Это поможет снизить число устойчивых к антибиотикам супербактерий в почве и воде.

Разработка учёных экологически безопасна. В качестве основы для сорбента был взят биоразлагаемый материал гидроксиапатит. Также благодаря новой методике время синтеза этого материала значительно сократилось.

Чтобы этот материал мог сорбировать (поглощать) антибиотики в больших количествах, химики прикрепили к поверхности наночастиц гидроксиапатита молекулы модификаторов.

Эти модификаторы могут не только захватить больше молекул загрязняющих веществ, но и «отпустить» их при определённых условиях. Эта особенность позволяет позднее вернуть сорбент в работу в первоначальной форме.

Кроме того, такой механизм позволяет выделять антибиотики в высоких концентрациях, что облегчает их идентификацию в сточных водах.

Также новый метод синтеза и модификации наночастиц сорбента, основанный на компьютерном моделировании, позволяет учёным уменьшать затраты на исследования и сокращать химические отходы лаборатории.

Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, было опубликовано в научном издании Journal of Hazardous Materials.

К слову, ранее мы рассказывали о том, что благотворной средой для возникновения супербактерий является микропластик. Также мы писали о разработке учёных из МГУ: сорбенте, который позволяет с высокой точностью определять состав напитков.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Уфимские ученые изобрели эко-сорбент для очистки воды от нефтепродуктов — Поволжье |

Уфа. 29 апреля. ИНТЕРФАКС-ПОВОЛЖЬЕ — Ученые Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) разработали экологически безопасный сорбент для очистки воды от нефтепродуктов, сообщила пресс-служба правительства Башкирии.

«Разработчики из УГАТУ запатентовали собственный способ получения нового сорбента. В его основе — свекловичный жом (отходы от переработки сахарной свеклы)», — говорится в сообщении.

Авторы разработки отмечают, что у их продукта имеется ряд существенных преимуществ перед уже используемыми сорбентами в нефтяной отрасли. Так, по их словам, он изготавливается из дешевого и доступного сырья, экологически чистый, а по своим качествам «сопоставим и во многом превосходит имеющиеся на рынке сорбенты на основе вермикулита и мха».

«Мы предлагаем использовать природный легкодоступный материал, который по своим характеристикам не уступает существующим на рынке аналогам, среди которых органические и неорганические сорбенты. Но у нас преимущество не только в органике: при производстве используются отходы, а это двойная польза с точки зрения экологии», — цитирует пресс-служба одного из авторов разработки Наталью Кострюкову.

Новый сорбент очищает воду от нефтепродуктов по стандартному принципу: загрязненный участок ограждают бонами и посыпают им. Через определенное время порошок поглощает нефтепродукт, а смесь собирают и утилизируют.

Продукт разработан в рамках нацпроекта «Наука».

В настоящее время область применения разработки расширяется. Ученые попробовали использовать новый сорбент для очистки загрязненной почвы, и «он показал отличные результаты».

Авторы разработки сообщили, что идея использовать свекольный жом для создания нового сорбента пришла случайно, в ходе опытов, которые молодые ученые проводили вместе со школьниками.

В настоящее время ведутся переговоры по заключению лицензионного договора с Главным управлением МЧС по Башкирии. В дальнейшем планируется активное взаимодействие с предприятиями нефтегазовой отрасли.

«Сорбент АС» — адсорбент для физико-химической очистки воды. — Экономика, финансы, рынки

Разработана и промышленно реализована технология производства адсорбента «Сорбент АС» для удаления из воды (питьевой, производственной оборотной, сточной) тяжелых цветных металлов, нефтепродуктов, фенола, железа, марганца, хрома, алюминия, радионуклидов.

Одним из наиболее простых и экономичных методов улучшения качества воды, не требующих капитальных затрат, следует признать применение сорбентов в качестве финишной, глубокой стадии очистки, при замене инертных загрузок в системах водоснабжения. По своим свойствам, сорбент предназначен для загрузки осветлительных фильтров в системах промышленного водоснабжения, в качестве замены фильтрующего слоя двухслойных (антрацито — кварцевых) напорных фильтрах серии ФОВ, или других аналогичных по конструкции отечественных и зарубежных фильтрах. Сорбент эффективен для доочистки сточных вод объектов нефтегазовой отрасли, основных и вспомогательных цехов металлургического производства, в том числе чистых циклах, при применении на таких объектах, как автобазы, АЗС, нефтебазы, локомотивные депо и т. д., при замене углеродных материалов (АУ, антрациты, кокс), инертных загрузок в скорых напорных и безнапорных фильтрах. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Насыпная плотность, кг/м3: 680 — 720,

Удельная поверхность, м2/г: 120 — 180,

Истираемость, %: 0,06,

Измельчаемость, %: 0,14,

Условная механическая прочность, %: 0,79,

Межзерновая пористость, %: 42 — 56,

Коэффициент формы зерна, 1,65 — 1,71,

Скорость фильтрации, м/ч: 10 — 17,

Интенсивность промывки, л с/м2: 9,2 — 9,8,

Емкость по нефтепродуктам в динамических условиях, мг/г: 170,

Коэффициент распределения радионуклидов: 103 — 104,

Фракции, мм: 0,5-1,0; 0,7-1,2; 0,7-1,5; 1,0-2,0; 2,0-5,0 или по требованию заказчика.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И РЕШЕНИЯ:

Применяется, в промышленных системах оборотного водоснабжения, водоподготовки и очистки воды, практике хозяйственно-питьевого водоснабжения,

Фильтрующая среда для отделения взвешенных и коллоидных веществ,

Замена инертных загрузок (кварц, кварцевый песок, отсев гранитных производств, горелых пород и т. д.), увеличивает барьерную роль водоочистных объектов без капитальных затрат на реконструкцию сооружений,

Тонкая очистка от нефтепродуктов, фенола (замена АУ, сульфоугля, антрацита),

Удаление железа, марганца, тяжелых цветных металлов (медь, цинк, кадмий, свинец и т. д.),

Увеличение эффективности работы сооружений за счет снижения объемов промывной воды до 60%, увеличение фильтроцикла в два-три раза, Перекачка воды — самая энергоемкая операция, в себестоимости очистки воды до 20% — это расходы на электроэнергию. Пристальное внимание к данной проблеме может дать в результате существенную и быструю экономию.

Увеличение производительности сооружений на 20-30% без капитальных затрат,

Снижение расходных реагентов на водоподготовку (коагулянты, флокулянты).

Процесс модернизации комплексов подготовки и очистки воды промышленных предприятий до современных норм вполне реально можно произвести без существенных капитальных затрат, в сжатые сроки, и с реальной экономической отдачей. Одним из вариантов достижения этих целей является применение адсорбента «Сорбент АС».

Более 200 объектов очистки воды с производительностью до 1000 м3/ч за четыре года.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Применение адсорбентов для очистки питьевой воды: обзор характеристик, оценка эффективности и безопасности различных адсорбентов

Чистая питьевая вода — одно из безусловных условий здорового человеческого населения. Однако растущая индустриализация и широкое использование химикатов для решения различных задач увеличили бремя нежелательных загрязнителей в питьевой воде в развивающихся странах, таких как Индия.Поступление потенциально опасных веществ в биоту увеличивается день ото дня. В отсутствие возможного прекращения использования этих, в противном случае, полезных химикатов, единственный способ сохранить более безопасные водные объекты — это разработать эффективные технологии очистки. Одна из таких чрезвычайно полезных процедур, которая использовалась, — это очистка воды с помощью «адсорбентов». Местные минералы и продукты из натуральных растений обладают потенциалом для удаления многих загрязнителей, а именно. фторид, мышьяк, нитраты, тяжелые металлы, пестициды, а также тригалометаны.Адсорбенты, полученные из углерода, глинозема, цеолита, глинистых минералов, железных руд, промышленных побочных продуктов и природных продуктов, а именно. части растений, трав и биомассы водорослей обладают многообещающим потенциалом удаления. В последние годы внимание было обращено на разработку процесса, включающего просеивание / предварительную обработку / активацию / пропитку с использованием щелочей, кислот, квасцов, извести, диоксида марганца, хлорида железа и других химикатов, которые, как было обнаружено, повышают их адсорбционную эффективность. Химическая характеристика этих адсорбентов повторяет механизм процесса.Обязательно обратите внимание на то, что емкость адсорбентов может варьироваться в зависимости от характеристик, химических модификаций и концентрации отдельного адсорбента. Установлено, что кинетика удаления основана на экспериментальных условиях, а именно. pH, концентрация адсорбата, количество адсорбента и температура. Предполагается, что модель изотермы является подходящим инструментом для оценки адсорбционной способности в периодическом и колонном режимах. Оценка безопасности и оценка риска процесса / продукции могут быть полезны для предоставления руководящих принципов по их устойчивой утилизации.

Сельскохозяйственные отходы как недорогие адсорбенты для очистки воды

Сельскохозяйственные отходы как недорогие адсорбенты для очистки воды

Стр. 382-412 (31)

DOI: 10.2174 / 978160805269111201010382

Автор (ы): Али Ахмадпур, Тахере Рохани Бастами, Самира Хожабр Араги Кафедра химической инженерии, инженерный факультет, Мешхедский университет Фирдоуси, Мешхед, Иран, Иран

Место работы:

Аннотация

В этой главе мы рассмотрели результаты различных исследований по удалению загрязнений водной среды, особенно тяжелых металлов и органических веществ, различными биосорбентами.Среди несколько сорбентов, используемых разными исследователями, только твердые сельскохозяйственные отходы без каких-либо рассматривается химическая обработка, то есть идентифицируемая как «недорогие адсорбенты». в процесс адсорбции, влияние различных параметров, таких как: pH, доза адсорбента, начальная Концентрация загрязняющих веществ, время контакта, размер частиц адсорбента, температура и т. д. были исследованы. Среди них было обнаружено, что pH играет важную роль в удалении загрязняющие вещества биосорбентами.Сообщается оптимальное значение pH для максимальной адсорбции. по результатам различных исследований. В некоторых случаях лучшие изотермы адсорбции и кинетические модели также вводятся для предсказания поведения адсорбента. Это резюме информация поможет в выборе и выборе подходящих дешевых биосорбентов на основе местных сельскохозяйственные отходы для удаления общих загрязнителей во всем мире.

Ключевые слова:

Очистка воды, Сельскохозяйственные отходы, Биосорбенты, Тяжелые металлы, Органические загрязнители, красители, фенольные соединения, пестициды, функциональные группы, Адсорбция, изотермы, кинетика, адсорбат, емкость, механизм адсорбции, Изотерма Ленгмюра, изотерма Фрейндлиха, Внешний массоперенос, Внутричастичный диффузия, эффект pH.

российских ученых разработали умный сорбент для очистки воды

Предоставлено: Южно-Уральский государственный университет.

Ученые Южно-Уральского государственного университета занимаются созданием многофункционального углеродного сорбента. Материал сможет поглощать как несколько видов вредных веществ, образующихся в промышленном производстве, так и избирательно сорбировать отдельные органические вещества. Оригинальный сорбент может быть нацелен на наиболее опасные загрязнители, поглощение которых будет для него приоритетной задачей.На эту тему была опубликована научная статья в журнале Огнеупоры и промышленная керамика .

Ученые уже запатентовали углеродный сорбент избирательного действия по отношению к фенолу — органическому веществу, оказывающему токсическое воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Фенол относится ко второму классу опасности, легко проникая в организм через кожу и легкие, отрицательно влияя на работу нервной и сердечно-сосудистой систем.Важнейшая задача, которую ставят перед собой ученые, — разработать материалы, которые в максимальных объемах «поглощают» определенные виды токсичных примесей, попадающих в окружающую среду.

«Мы занимаемся углеродными сорбентами. По современным представлениям, за их адсорбцию отвечает пористая структура, то есть макропоры и микропоры материала. Если размеры пор относительно равны размеру молекул, материал будет хорошо получаться. сорбирующие свойства, то есть молекулы вредного вещества проникают в структуру сорбента и остаются в ней.Однако ключевая проблема заключается в том, что в одном случае молекулы различных веществ схожего размера сорбируются, а в другом — нет. Кроме того, если в одном углеродном материале есть две поры одинакового размера, то в одной из них может происходить адсорбция какого-то вещества, а в другом адсорбция не наблюдается. Это главное противоречие нынешней теории », — говорит Александр Солдатов, кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности Политехнического института ЮУрГУ.

Ученые исходят из предположения, что пористая структура определенно влияет на адсорбцию, но химическая структура ее поверхности учитывает наиболее значительный вклад в адсорбционную способность углеродного сорбента.В зависимости от структуры углеродного материала он будет проявлять сорбирующие свойства по отношению к определенному классу органических соединений в большей или меньшей степени.

Предоставлено: Южно-Уральский государственный университет.

В связи с этим научная группа изучает различные сорбенты, оценивая их сорбирующие свойства, а затем химически модифицируя структуру поверхности материала. Далее проводится испытание сорбента, цель которого — проверить, увеличилась ли сорбционная способность материала.Таким образом, структура поверхности сорбента, а также его пористость определяют эффективность такого материала при взаимодействии с загрязнителями.

На сегодняшний день проведены эксперименты с различными вредными веществами, включая фенол, полифенолы, альдегиды, кетоны, поли- и гетероароматические соединения и другие.Исследование показало, что каждый класс веществ абсорбируется сорбентом с разной степенью интенсивности. В связи с этим ученые поставили перед собой другую задачу.

«В промышленных условиях конкретное предприятие обладает определенным (довольно ограниченным) списком загрязняющих веществ. Исходя из этого, мы можем производить сорбенты, которые будут избирательно сорбировать определенную группу компонентов. Поскольку емкость любого сорбирующего материала ограничена, приоритет для нас — это поглощение наиболее опасных для окружающей среды веществ.Если сорбент поглощает в основном одни вещества и исключает другие, мы сможем более эффективно очищать, например, воду от наиболее вредных примесей. Другими словами, мы сможем регулировать селективность сорбентов, генерировать их для поглощения определенных групп веществ «под заказ» », — сказал Александр Солдатов.

Сорбционные процессы используются не только для решения экологических проблем, но и в промышленном производстве. Поэтому результаты исследования углеродных сорбентов могут найти применение как в охране окружающей среды, так и в производстве различной продукции военного и гражданского назначения.Известно, что углеродная связь обладает исключительной прочностью, а углеродные материалы с такой же прочностью намного легче большинства металлов. Кроме того, углеродное волокно усиливает и укрепляет многие композитные материалы. Другое возможное применение — создание новых сульфидных литиевых батарей, которые будут на 20-30% эффективнее тех, что используются в настоящее время.

---

Очистка воды от отходов

---

Дополнительная информация: А.И. Солдатов и др. Влияние свойств поверхности углеродного сорбента на адсорбционные поли- и гетероциклические ароматические углеводороды, НОВЫЕ ОГНЕУПОРЫ (2019). DOI: 10.17073 / 1683-4518-2019-2-65-69 Предоставлено Южно-Уральский государственный университет

Ссылка : Российские ученые разработали умный сорбент для очистки воды (2019, 26 августа) получено 1 ноября 2021 г. с https: // физ.org / новости / 2019-08-russian-scientific-smart-sorbent-purification.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Оценка новых наночастиц для очистки воды в качестве сорбента для удаления мышьяка

Был синтезирован новый сорбент — наночастицы, остающиеся после очистки воды (nWTR), которые использовали для удаления As (V) из водных растворов.Оценивали кинетику и равновесие адсорбции As (V) с помощью nWTR. Кинетические данные для nWTR при 3 различных значениях pH показывают, что сорбция As (V) является двухфазной, предпочтительной при низких значениях pH и соответствует степенной функции и моделям кинетики первого порядка. Результаты исследования периодической адсорбции показали, что nWTR был эффективен при удалении As (V), а его способность к удалению была в 16 раз выше, чем у объемного WTR. Инфракрасное пропускание Фурье (FTIR), SEM-EDX-спектры и результаты фракционирования As указывают на решающую роль поверхностных гидроксильных групп в удерживании As на nWTR и на высокую способность nWTR иммобилизовать As (V).Стабильность поверхностных комплексов As-nWTR предполагается, поскольку менее 2% адсорбированного As (V) высвободилось из nWTR после 4 последовательных циклов десорбции.

1. Введение

Мышьяк (As) внесен в список приоритетных загрязнителей Агентства по охране окружающей среды США с известными неблагоприятными последствиями для здоровья человека и окружающей среды. Применение пестицидов и твердых биологических веществ на основе As, удаление промышленных отходов и горнодобывающая деятельность являются основными источниками антропогенного мышьяка в почвенных и водных экосистемах.Сильная способность As накапливаться в пищевых цепях может привести к токсичности живых организмов и создать больший риск для нашего здоровья и окружающей среды [1, 2].

Существует несколько технологий восстановления для снижения концентрации As в почве и водных системах с высоким содержанием As [3–6]. Однако многие из этих технологий показали ограничения в удалении токсичных загрязнителей из загрязненной воды до безопасных уровней, и они являются дорогостоящими, трудоемкими и требуют много времени [7, 8]. Исследования по разработке недорогих и экологически чистых методов восстановления остаются проблемой.

Остатки водоподготовки (WTR), отходы очистных сооружений питьевой воды, в последнее время привлекают повышенное внимание как экологически чистый и недорогой адсорбент. Из-за своей аморфной природы WTR показали сильное сродство к P, As, Ni, Cu и Pb [9–13]. Более того, убедительные предварительные исследования показали, что меньшая доля WTR сильно влияет на его активную площадь поверхности и приводит к увеличению его адсорбционной способности [12–14]. Недавно Elkhatib et al.[13] разработали метод получения наночастиц сорбента из остатков водоподготовки с использованием прецизионного помола. Они сообщили, что сорбционная емкость полученных наночастиц по фосфору была в 30 раз выше, чем сорбционная емкость по фосфору остатков очистки воды. Сравнительно более высокая адсорбционная способность и стабильность остаточных наночастиц при очистке воды (nWTR) предполагают их использование в качестве очень многообещающего и практического решения для устранения различных загрязнителей окружающей среды. Насколько нам известно, в литературе отсутствует информация о потенциальном использовании наноразмерных WTR для удаления мышьяка из водных сред.Цели этого исследования состояли в том, чтобы (1) определить адсорбционную способность остаточных наночастиц при очистке воды и изучить соответствующий механизм адсорбции и (2) изучить влияние рабочих параметров, включая дозировки адсорбента, pH раствора и сосуществующие катионы на удаление примесей. Как по nWTR. Такое исследование важно для практического руководства и для получения будущего признания использования СВО в качестве средства восстановления сточных вод и пресной воды.

2. Экспериментальная

2.1. Синтез и характеристика nWTR

Основная масса WTR (mWTR) была получена на заводе по очистке питьевой воды в Кафр-эль-Даваре, Эль-Бехейра, Египет. Завод использует сульфат алюминия для флокуляции. Образцы WTR были собраны, доставлены в лабораторию и высушены на воздухе. Части образцов измельчали ​​и пропускали через два разных сита с диаметром пор 2 мм (mWTR) и 51 мкм (WTR). Синтез WTR в нанометровом масштабе был достигнут путем измельчения подвыборок WTR (<51 м) с использованием планетарной мельницы Fritsch Planetary Mono Mill [13].Характеристики и содержание элементов в nWTR, mWTR и WTR были исследованы с помощью просвечивающей электронной микроскопии (TEM), рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM) с энергодисперсионным рентгеновским излучением (INCAx-Sight модель 6587, Oxford. Instruments, Великобритания) и анализатора площади поверхности autosorb iQ (Quantachrome, США), а результаты были опубликованы в другом месте [15].

2.2. Кинетика адсорбции

Эксперименты по кинетике адсорбции проводили при комнатной температуре (23 ° C) с использованием периодического метода.Дозу растворов nWTR (100 мг) и 20 мл As (V) с начальной концентрацией 350 мг / л помещали в центрифужные пробирки емкостью 50 мл и встряхивали с помощью встряхивающего устройства для встряхивания в течение различных интервалов времени (5–24 ч) с интервалом 3 часа. разные уровни pH (pH 5, 7 и 9). PH каждой суспензии поддерживали постоянным путем добавления HCl или NaOH с использованием автоматического титратора. Суспензии As-nWTR центрифугировали при 4000 об / мин в течение 10 минут, а растворы супернатантов фильтровали через мембранный фильтр (0,45 мкм; Millipore Corp.). Концентрации As в надосадочных растворах анализировали методом атомно-абсорбционной спектрометрии (AAS, Perkin Elmer Optima 2000 DV). Растворы мышьяка (V) готовили из исходного стандартного раствора Na ₂ HAsO ₄ (1000 мг ^-1 ). Кинетика адсорбции As на образцах nWTR была исследована путем подгонки данных сорбции к степенной функции, параболической диффузии, кинетическим моделям первого порядка и модели Еловича.

2.3. Изотермы адсорбции

Исследования равновесия сорбции мышьяка (V) были выполнены для трех размеров WTR (2 мм (объемный WTR), <51 микрон (WTR) и <100 нм (nWTR)) при концентрациях As (V) в диапазоне от 0 до 160 мг. / L.Исследования адсорбции проводили при нормальном pH (7,2) с использованием 0,01 М K ₂ SO ₄ в качестве фонового электролита. Смеси WTR-As уравновешивали на встряхивателе для встряхивания в течение 24 часов (заданное время равновесной адсорбции) и центрифугировали при 4000 об / мин в течение 10 минут, а растворы супернатантов фильтровали через мембранный фильтр (0,45 мкм; Millipore Corp.). Все эксперименты проводили в трех повторностях, и растворы анализировали на содержание As с помощью AAS. Затем данные сорбции были подогнаны к семи различным моделям изотерм, и модель наилучшего соответствия была использована для расчета максимальной сорбционной емкости [15].Твердый материал nWTR, использованный в этих экспериментах по сорбции, извлекали и исследовали на сорбированный As с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), снабженной рентгеновским энергодисперсионным спектрометром (SEM-XED).

Влияние pH на адсорбцию As (V) наноразмерными WTR изучалось в диапазоне pH 3–11 при комнатной температуре. Дозу растворов nWTR (0,1 г) и 20 мл As (V) с начальной концентрацией 150 мг / л помещали в центрифужные пробирки объемом 50 мл и встряхивали с помощью встряхивающего устройства «конец за концом» в течение 15 минут при различных уровнях pH (3–11). ).PH каждой суспензии поддерживали постоянным путем добавления HCl или NaOH с использованием автоматического титратора. Суспензии As-nWTR центрифугировали при 4000 об / мин в течение 10 минут и надосадочные растворы фильтровали через 0,45 мкм мембранные фильтры Millipore. Концентрации As в надосадочных растворах анализировали с помощью AAS.

Для определения оптимальной дозировки nWTR три массы (0,02, 0,05 и 0,10 г) встряхивали с 10 мл каждой из различных концентраций As (V) (0-500 мг ^-1 ), содержащихся в 50 мл центрифужных пробирках в течение 24 часов. с помощью встряхивающего устройства для встряхивания.Затем суспензии центрифугировали при 4000 об / мин в течение 10 минут и надосадочные растворы фильтровали.

Влияние начальной концентрации As (V) на степень адсорбции было исследовано при начальных концентрациях As 5, 20, 40, 80 и 160 мг / л. Эксперименты проводили путем добавления 0,10 г образца nWTR к 20 мл растворов As. Смеси встряхивали на орбитальном шейкере в течение 24 часов, а затем удаляли для центрифугирования. После центрифугирования надосадочные растворы переносили в чистые пробирки и хранили в холодильнике (-4 ° C) до анализа.Чтобы оценить влияние сосуществующих ионов на адсорбцию As с помощью nWTR, аналогичный набор экспериментов был проведен в присутствии двух конкурирующих катионов (Hg и Cr) при концентрациях, равных концентрации As (V). Все эксперименты проводили в трех повторностях, и растворы анализировали на содержание As с помощью AAS.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Характеристика nWTR

SEM-анализ образцов nWTR показал, что наночастицы WTR имеют сферическую форму с размерами в диапазоне от 45 до 96 нм, а EDX-анализ выявил преобладание железа, кремния, кальция и алюминия в nWTR (рис. )).Рентгеноструктурный анализ (рис. 2) подтвердил результаты EDX и установил, что во всех nWTR преобладают аморфное железо, (гидр) оксиды алюминия и оксид кремния, без видимых кристаллических (гидр) оксидов железо-Al. СЭМ-изображения nWTR до и после насыщения ионами As показаны на рисунках 1 (а) и 1 (б). На рисунках показан слой покрытия из адсорбированного мышьяка на поверхности nWTR после адсорбции мышьяка. Спектр анализа SEM-EDX (рисунок 1 (b)) подтвердил появление пика As (7.52%) среди элементов, обнаруженных в nWTR, насыщенном As. Важной особенностью результатов EDX является явное снижение интенсивности пика железа в nWTR, насыщенном As, что свидетельствует об обмене арсената на FeOH в водной системе.

3.2. Адсорбция мышьяка в зависимости от времени

Было оценено влияние времени контакта (от 15 минут до 24 часов) на адсорбцию As (V) с помощью nWTR при значениях pH 5, 7 и 9, и результаты представлены на рисунке 3. Адсорбция As ( V) с помощью nWTR был двухфазным, состоящим из немедленной фазы сорбции, за которой следует гораздо более медленная фаза сорбции.Быстрая адсорбция As (V) nWTR может быть связана с наличием активных сайтов адсорбции. На рисунке 3 также показано, что адсорбция As (V) на nWTR снижалась при увеличении pH с 5 до 9. Это можно было объяснить увеличением участков отрицательного заряда на поверхности nWTR при высоких значениях pH. При pH> 9 это доминирующая разновидность As (V), которая может конкурировать с отрицательным участком поверхности nWTR для снижения адсорбционной способности из-за электростатического отталкивания [16]. Примерно 89% As адсорбировалось nWTR в течение первых 15 минут и медленно предшествовало 100% сорбции к концу 24-часового периода.Следовательно, использование nWTR для удаления As (V) практично и высокоэффективно. Аналогичные данные по кинетической сорбции двухфазного As были получены для Fe-WTR [17].

Данные кинетической адсорбции As (V) при трех значениях pH раствора (5, 7 и 9) были подогнаны к моделям первого порядка, Elovich, внутричастичной диффузии и модели степенной функции [18]. Модель степенной функции лучше всего описывает адсорбцию As (V) на nWTR, поскольку значения модели были довольно высокими (значимые при <0,01), а значения SE были самыми низкими (таблица 1 и рисунок 4).Кинетика адсорбции арсената на адсорбенте бинарного оксида Fe-Si также следует модели степенной функции [19]. Модель кинетики первого порядка удовлетворительно соответствует экспериментальным данным по адсорбции, о чем свидетельствуют значения и SE. Значительно более высокие значения SE для параболических моделей и моделей Еловича, чем для моделей степенной функции и моделей первого порядка, указывают на то, что предсказательная способность этих моделей описывать данные о сорбции неудовлетворительна (Таблица 1). Параметры модели степенной функции сорбции As (V) nWTR в зависимости от pH раствора приведены в таблице 1.Уменьшение скорости адсорбции () модели степенной функции с 6,22 · 10 ⁴ до 1,99 · 10 ⁴ мин ⁻¹ при увеличении pH системы от 5 до 9 свидетельствует о том, что сорбция As (V) предпочтение отдается при низких значениях pH.

α мин −1 2 9022 9022 9023 21 0,00 Модели Параметр pH 5 pH 7 pH 9 2.11 × 10 23 7,32 × 10 26 1,25 × 10 12 β мг г. SE 1100 536 619 Первый заказ In = min −1 −0.008 −0,007 −0,008 µ г г −1 8,59 8,50 8,24 9022 9022 0,32 0,25 0,28 Параболическая диффузия µ г г -1 мин.52 130,67 119,15 μ г г −1 6580 5570 2240 0,58 902 9023 9023 9022 9022 9022 0,58 902 1200 1380 Степенная функция мин −1 6,22 × 10 4 5,33 × 10 32 1 1 99 × 10 4 0,020 0,017 0,040 0,88 0,94 0,91

или As адсорбируется (мг кг -1 ) за время, адсорбируется As (мг кг -1 ) в равновесии, является кажущимся коэффициентом скорости сорбции, α — начальная адсорбция скорость (мг г -1 мин -1 ), β — константа, связанная со степенью покрытия поверхности (мг г -1 ), является константой; — кажущийся коэффициент скорости диффузии, адсорбируется As (мг кг -1 ), — начальная концентрация As (мг · л -1 ), — время реакции (мин), — коэффициент скорости сорбции (мин -1 ), и постоянно.- коэффициент детерминации, SE — стандартная ошибка оценки.

3.3. Исследования равновесной адсорбции

Исследования равновесия были выполнены для определения максимальной сорбционной способности наночастиц WTR по сравнению с mWTR и WTR. Данные изотермы адсорбции для трех различных размеров частиц WTR были подогнаны к семи моделям изотерм (Фрейндлих, Ленгмюр, Елович, Темкин, Киселев, Фаулер-Гуггенхайм и Хилл-де Бур) [15, 20, 21] для надежного предсказания параметры адсорбции, включая максимальную сорбционную емкость.Протестированные модели и связанные с ними параметры представлены в таблице 2. Коэффициенты детерминации () для всех протестированных моделей были довольно высокими. Однако значения SE моделей Фрейндлиха, Фаулера-Гуггенхайма, Хилла-де Бура, Еловича и Киселева были намного выше, чем значения SE моделей Ленгмюра и Темкина. Это указывает на низкую прогностическую способность моделей Фрейндлиха, Фаулера-Гуггенхайма, Еловича и Киселева для описания даты сорбции (таблица 2). Поэтому модели Фрейндлиха, Фаулера-Гуггенхайма, Хилла-де Бура, Еловича и Киселева в дальнейшем не анализировались.

902 902 902 902 902 902 9023 9023 9023 9018 5000001 9023 9023 9018 9023 9018 ) 9023 9022 9022 9022 9023 9226 −1 ) Модели Параметр mWTR μ WTR nWTR 194,377 251,137 132,32 × 10 3 1/ 0,3759 1.0005 6,143 0.91 0,93 0,98 SE 0,36 0,40 0,23 Langmuir 50000 (L мг -1 ) 1,8 144,44 250 0,95 0,95 0,97 0,97 0,97 0,001 0,0001 Elovich ( μ г г −1 ) 2000 33733 0,044 0,146 0,432 0,93 0,97 0,98 SE 0,10 0,08 9022 9022 9022 9022 2 0,08 902 902 (кДж моль -1 ) 13.584 14,372 1,639 (L г −1 ) 7,930 1,426 1,94 0,91 0,91 0,91 0,91 0,06 0,02 Фаулер-Гуггенхайм (FG) (кДж моль -1 ) 12,816 5,2309 90,232 90,2329852 (L мг -1 ) 1,6093 1,0899 1,0849 0,97 0,96 0,97 Киселев (L мг -1 ) 0,288 22,118 44,17 5,5737 90,232776 5,48 0,95 0,95 0,95 SE 0,996 119,55 225,03 4.371 1.785 1.303 (кДж моль −1 ) 54.22 14.841 4.037 87 0,94 0,98 SE 1,74 0,38 0,07

граммовый адсор (мг адсор) мг л -1 ) — равновесная концентрация P в растворе, — константа, связанная с адсорбционной способностью адсорбента (л мг -1 ), — константа, (мг г -1 ) — максимальная адсорбционная способность адсорбента, (L мг -1 ) — постоянная Ленгмюра, связанная со свободной энергией адсорбции, θ — частичное покрытие, — универсальная газовая постоянная (кДж моль -1 K -1 ), равно температура (K) — это (-) изменение энергии адсорбции (кДж · моль -1 ), — постоянная Темкина (L мг -1 ), — постоянная Фаулера-Гуггенхайма (L мг -1 ), — энергия взаимодействия между адсорбированными молекулами (кДж · моль −1 ), — Кисе константа lev (L мг -1 ), представляет собой константу комплексообразования между адсорбированными молекулами, представляет собой константу Хилла-де Бура (L мг -1 ) и (кДж-моль -1 ) представляет собой константу, связанную с взаимодействие между адсорбированными молекулами.Положительное значение означает притяжение между адсорбированными частицами, а отрицательное значение означает отталкивание.

Изотерма Ленгмюра Модель . и значения SE моделей Ленгмюра для всех систем сорбент-As представлены в таблице 2. Данные по сорбции мышьяка соответствовали модели Ленгмюра во всем диапазоне концентраций для всех трех размеров частиц WTR изученных, о чем свидетельствуют высокие значения () и низкие значения SE модели Ленгмюра (рисунок 5). Соответствие данных по адсорбции модели Ленгмюра предполагает гомогенный и однослойный режим адсорбции.Коэффициент Ленгмюра, приписываемый сродству между сорбентом и As, для mWTR, WTR и nWTR составлял 1,8, 144,4 и 250 (mgg ^-1 ), соответственно. Ясно, что сродство к сорбции As, выраженное значениями Ленгмюра, следует последовательности nWTR> WTR> nWTR. Максимальная адсорбционная емкость () для mWTR, WTR и nWTR составляла 3,33, 5,0 и 50 мг Asg ^-1 соответственно (таблица 2). Интересно отметить, что WTR наночастиц в 16 раз выше, чем Bulk WTR.Это может быть связано с меньшим размером и большей площадью поверхности (129 м ² г ^-1 ) наночастиц WTR по сравнению с объемным WTR (53,1 м ² г ^-1 ). Большая площадь поверхности приводит к высокой адсорбционной способности и поверхностной реакционной способности [20].

Изотерм Temkin Модель . Данные по сорбции As (V) на трех размерах частиц WTR были проанализированы в соответствии с линейной формой изотермы Темкина, и линейные графики показаны на Фигуре 5.и значения SE моделей Темкина показывают, что модель Темкина удовлетворительно соответствует данным сорбции As для всех трех исследованных размеров частиц WTR (Таблица 2). Однако модель Ленгмюра лучше соответствует данным адсорбции, чем модель Темкина. Модель Темкина предполагает, что энтальпия адсорбции линейно уменьшается с увеличением покрытия поверхности и взаимодействий адсорбент-адсорбат [21]. Результаты (таблица 1) показали, что реакции адсорбции As (V) на mWTR, WTR и nWTR являются экзотермическими, поскольку значения для всех изученных WTR отрицательны.

3.4. Выбор рабочих условий для исследования адсорбции

3.4.1. Доза адсорбента

Влияние дозы адсорбента на адсорбцию As (V) с помощью nWTR показано на рисунке 6. Изотермы показывают большие различия в сорбционной способности As между различными дозами. Адсорбция As быстро увеличивается с увеличением дозы адсорбента nWTR с 0,020 до 0,10 г / л. Изотерма дозы 0,10 г / л показывала почти вертикальную линию и была классифицирована как изотерма H-типа, что указывает на очень сильное взаимодействие металла с поверхностью nWTR [22].Повышение эффективности удаления As с увеличением дозы адсорбента можно отнести к большей площади поверхности, доступной с увеличением дозы адсорбента. В последующих исследованиях использовалась доза адсорбента 0,10 г / л.

3.4.2. Влияние pH раствора

Влияние pH на адсорбцию As (V) наноразмерными WTR в диапазоне pH от 3 до 11 показано на рисунке 7. Можно видеть, что адсорбция As (V) с помощью nWTR сильно зависела от pH. . Максимальная эффективность удаления As (V) с помощью nWTR была при pH 3 (88%), а наименьшая эффективность удаления As с помощью nWTR была при pH 11 (14.9%). Эти результаты ясно показывают, что As может легко адсорбироваться nWTR в кислом диапазоне pH. Поскольку частицы As (V) (,, и) существуют в виде отрицательных анионов при исследованных значениях pH (3–11) [23, 24], низкая эффективность удаления As (V) при высоких значениях pH может быть связана с увеличением в кулоновской силе отталкивания между поверхностью наночастиц nWTR и As (V) при увеличении pH раствора от 3 до 11 [25].

3.4.3. Начальная концентрация As и конкурирующие ионы

Влияние начальной концентрации As (V) на степень адсорбции nWTR было исследовано при начальных концентрациях As в диапазоне 5–160 мг / л, и результаты показаны на Рисунке 8.Когда исходные концентрации As (V) были изменены с 5 до 160 мг / л при комнатной температуре, количество, сорбированное на единицу массы, показало увеличение с увеличением исходных концентраций As (V). Это связано с увеличением массовой движущей силы, которая позволяет большему количеству молекул As (V) переходить из раствора на поверхность адсорбента. При низкой начальной концентрации As (V) отношение As (V) в растворе к доступным центрам сорбции невелико, и, следовательно, сорбция зависит от начальной концентрации, но по мере увеличения концентрации As (V) конкуренция для сорбционных сайтов становится жесткой [26].

На удаление (As) с помощью nWTR заметно влияло присутствие Hg и Cr (рис. 8). Эффективность удаления As значительно снизилась с 99% до 16,7–18,3% из-за конкурентного влияния Hg и Cr на участки адсорбции, доступные для As. Сообщалось о подобном неблагоприятном влиянии на адсорбцию мышьяка смешанными наночастицами магнетита и маггемита через механизм конкурентной адсорбции [27].

3.5. Фракционирование насыщенного As nWTR и подвижность As

Анализы SEM-EDX и XRD подтвердили, что три исследованных сорбента (nWTR, WTR и mWTR) содержали два элемента (Fe и Al), которые имеют сильное сродство к As (рисунки 1 и 2).Следовательно, чтобы оценить потенциальную подвижность As, сорбированного на nWTR, по сравнению с mWTR и WTR, схема фракционирования Tessier et al. Работа [28] выполнена на сорбентах, насыщенных As. Согласно схеме, лабильные металлы извлекаются в виде пяти фракций: обменных, карбонатов, оксидов, органических веществ и остаточной фракции. Металлы, связанные с остаточной фракцией (RS), менее подвижны, чем металлы, связанные с неостаточной фракцией (NORS) (сумма всех фракций, кроме остаточной фракции).Результаты фракционирования As (рис. 9) показывают, что As, адсорбированный на mWTR, в основном ассоциировался с более подвижной неостаточной фракцией (67%), тогда как 80% As на nWTR был связан с остаточной фракцией (RS), менее подвижной фракцией. Связь гораздо большего процента As в остаточной фракции nWTR указывает на более высокую способность nWTR иммобилизовать As, чем объемный WTR (mWTR). Эти наблюдения подтверждают гипотезу о том, что меньший размер и большая площадь поверхности наночастиц WTR значительно улучшают его сорбционные характеристики и стабильность.

3.6. Инфракрасная спектроскопия с пропусканием Фурье (FTIR)

Спектроскопический анализ FTIR выполняли на FTIR-спектрофотометре Model 4400 (Shimadzu Corporation, Япония) для исследования механизма адсорбции As (V) на nWTR. Твердый адсорбент смешивали с KBr в соотношении 1:10 и прессовали под давлением 10 тонн в таблетку и измеряли инфракрасные спектры. FTIR-спектры nWTR до и после адсорбции As показаны на фиг.10. FTIR-спектр наночастиц WTR до адсорбции As показывает (1) растяжение HOH (3427 см ^-1 ) и изгибные (1631 см ^-1 ) колебания H ₂ O и (2) изгибные колебания гидроксильных групп на оксидах металлов (Al OH) при 1046 см ^-1 [29].После адсорбции As полоса на 3416 см ⁻¹ (изгибное колебание ОН) и четыре небольших пика, расположенных между 3416 и 4012 см ⁻¹ (приписываемые оборванным связям ОН на поверхности слоя H ₂ O в nWTR) полностью исчезли (рисунок 10 (а)). Спад вышеупомянутых пиков подтвердил, что поверхностная гидроксильная группа на поверхности nWTR принимает участие в реакции с As.

Сдвиги пиков при 1626 и 1448 см ^-1 на поверхности nWTR в сторону более высоких волновых чисел 1637 и 1462 см ^-1 были замечены после адсорбции As, что указывает на молекулярные взаимодействия между As (V) и nWTR [30, 31].Однако из-за того, что более прочные связи обычно колеблются быстрее, чем более слабые связи [32, 33], пики при 1091 и 545 см ^-1 (валентные колебания O-Al-O) на поверхности nWTR были смещены в сторону более низких волновых чисел. 1033 и 534 см ^-1 соответственно после адсорбции арсената.

На основании вышеупомянутого обсуждения адсорбции As (V) наночастицами WTR предлагаются следующие механизмы адсорбции As (V).

(1) На железных площадках . Арсенат-анион прочно связан с двумя соседними структурными катионами Fe ³⁺ через поверхностные гидроксильные группы и образует бидентатный поверхностный комплекс.Исследование моделирования поверхностного комплексообразования, проведенное Фукуши и Сверженски [34], предсказало, что доминирующими видами арсената на поверхности гематита будет полностью депротонированный мостиковый бидентатный комплекс при более низких значениях pH и более высоком покрытии поверхности, чем у моноядерных частиц, как показано на схеме 1.

(2) На алюминиевых площадках . Адсорбция арсенат-ионов на узлы гидроксида алюминия может быть объяснена образованием внутрисферных комплексов между арсенатом и однокоординированными гидроксильными группами, которые представлены следующими уравнениями: Поскольку арсенат не сильно связан с Al (OH) ₃ , что касается Оксиды Fe, предполагается, что образование монодентатного комплекса или внешнесферного комплекса может быть возможным механизмом связывания на сайтах Al.Недавние данные о рассеянии рентгеновских лучей подтверждают наличие внутрисферного и внешнесферного As (V) на аналогичных алюминольных участках в корунде [35].

3,7. Поведение при десорбции

Для определения стабильности As, удаленного nWTR, изучали поведение десорбции загруженного As nWTR при различных концентрациях As. Порции воды высокой чистоты (10,0 мл) добавляли к 0,1 г загруженного мышьяком nWTR и встряхивали. Через 24 часа раствор фильтровали, фильтрат подкисляли и анализировали на содержание As.Процентное содержание As, десорбированного после четырех последовательных циклов, показано на Фигуре 11. Количество высвобожденного As увеличилось с 0,49 до 1,73%, когда концентрации As увеличились с 5 до 500 мг / л (при pH 7,0). Ясно, что As, адсорбированный на nWTR, не претерпел значительных изменений, поскольку менее 2% адсорбированного As выделялось при максимальной концентрации As после 4 последовательных циклов десорбции. Эти результаты свидетельствуют о стабильности поверхностных комплексов As-nWTR.

4. Заключение

Недорогой адсорбент, остаточные наночастицы водоочистки, доказал свою эффективность при удалении As (V) из водного раствора.Данные кинетики показывают, что 89% As (V) адсорбировалось nWTR в течение первых 15 минут и медленно предшествовало 100% сорбции к концу 24-часового периода. Данные о равновесии хорошо соответствовали моделям Ленгмюра и Темкина, а максимальная адсорбционная способность () наночастиц WTR была в 16 раз выше, чем у Bulk WTR.