Спосіб очищення природних та стічних вод від катіонів міді і свинцю

Спосіб очищення природних і стічних вод від катіонів міді й свинцю, що здійснюється шляхом контактування забрудненої води із сорбентом модифікованим довгополум'яним кам'яним вугіллям, який відрізняється тим, що вугілля модифікують нітратом кобальту й в отриманому аддукті вміст кобальту становить 2-5 %. (19) (21) u200806591 (22) 15.05.2008 (24) 25.11.2008 (46) 25.11.2008, Бюл.№ 22, 2008 р. (72) ЖЕРЯКОВА Г АЛИНА ІВАНІВН А, UA, СТУПІН ОЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ, UA, СУХАРЕВА СВІТЛАН А ПИЛИПІВНА, U A (73) ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИ 3 37251 105°С. В фільтраті визначали вміст кобальту атомно-абсорбційним методом (кількість непрореагованого нітрату кобальту). Характеристика 4 отриманих таким методом зразків модифікованого нітратом кобальту вугілля (аддуктів) приведена в таблиці 1. Таблиця 1 Характеристика зразків модифікованого вугілля Зразок №, аддукт вугілля с нітратом Со 1 2 3 Додаток Co(NO3)2·6H2O до вугілля, % 10,0 25,8 35,0 Кількість приєднаного Со, % Вміст Со в зразку, % 78,0 80,0 84,0 1,54 3,94 5,49 Для визначення сорбціонної ємності запропонованого сорбенту по міді й свинцю 1г сорбенту й 300мл води перемішували за допомогою струхувача типу 358S (Польща) при кімнатній температурі до встановлення рівноваги (3,5 години). Сорбент відфільтровували. У фільтраті визначали залишковий зміст міді й свинцю методом атомної абсорбції на спектрофотометрі С-115 ПКС у полум'ї ацетилен-повітря. Результати наведені в таблиці 2. У зв'язку з тим, що при дослідженнях використані води з різним змістом іонів міді й свинцю, дані СОЄ по NaOH, мгэкв/г 1,4 1,5 1,5 Йодне число, мг/г 5,0 5Д 5,3 про залишковий вміст в них металів порівнювати важко. Тому в таблиці представлені дані по адсорбції (А), що характеризує величину максимального поглинання міді й свинцю зразком. Адсорбція розрахована по формулі: А=(Сп-Ск ) V/m, (мкг/г), де Сп - початкова концентрація міді у воді, мкг/мл; Ск - концентрація міді в воді після адсорбції, мкг/мл; V - об'єм розчину, що очи щується, мл; m - маса адсорбенту, г. Таблиця 2 Сорбційні характеристики зразків Зразок 1 2 3 Аддукт вугілля з МА (прототип) Вугілля Д Вміст Сu у стічній воді, мт/л До очиПісля % очищення очищення рН щення 10,0 0,76 6,9 92,4 10,0 0,38 7,1 93,3 10,0 0,94 7,2 90,6 Вміст Рb у стічній воді, мг/л До очиПісля % очищення очищення рН щення 60,0 6,8 6,8 88,7 60,0 4,0 6,9 93,3 60,0 7,9 7,2 88,3 Адсорбція, мкг/г по Сu По Рb 2772 2950 2718 15960 16800 15630 4,4 1,33 3,8 69,8 39,0 7,0 3,5 82,0 921 9600 4,4 3,52 6,2 20,0 4,8 2,0 6,4 58,3 264 840 З таблиці 1 видно, що величина СОЄ (статична об'ємна ємність) по NaOH і поруватість по йоду зразків вугілля, модифікованого нітратом кобальту, значно нижчі, ніж ті ж параметри вихідного вугілля й прототипу. Отже висока сорбційна ємність обумовлена збільшенням загального заряду поверхні вугілля при утворенні кооперативних комплексів з переносом заряду донорно-акцепторного типу (аддуктів з нітратом кобальту). Поглинання металів з води аддуктом, пропонованим для використання як адсорбент, може бути обумовлено сукупністю процесів: утворенням донорно-акцепторних комплексів з переносом заряду, іонообміном з карбоксильними групами вугілля, утворенням асоціатів, хелатів, клатратів. У запропонованій корисній моделі величина адсорбції (А) найбільш велика в зразка зі змістом Co близько 4%. Вона майже в 2 рази перевищує адсорбційну ємність прототипу по свинцю й більш ніж в 3 рази - по міді. При цьому в кілька разів знижується СОЄ по NaOH і поруватість по йоду всіх зразків аддуктів вугілля з нітратом кобальту в порівнянні із прототипом. Збільшення вмісту Со у зразку до 5,5% приводить до деякого зниження адсорбційної ємності по міді й свинцю. Це обумовлено зниженням заряду поверхні адсорбенту, пов'язаним зі зменшенням частки органічної складової в комплексі (аддукті). При зменшенні вмісту Со у зразку до 1,5% величина адсорбції теж знижується, тому що знижується кількість донорно-акцепторних зв'язків в аддукті і, як наслідок, загальний заряд поверхні. Таким чином, запропонований як корисна модель аддукт вугілля з нітратом кобальту проявляє значно більше високу активність стосовно іонів міді й свинцю при очищенні природних і стічних вод у порівнянні з аддуктом вугілля з малеїновим ангідридом. Спосіб одержання його простий. Він не знижує рН води після її очищення. Його не потрібно регенерувати. Невисокий вміст Со в аддукті 5 37251 дозволяє утилізувати відпрацьований адсорбент спалюванням в опалювальних котельнях. Джерела інформації, використані при складанні заявки: 1. Тарковская И.А. Окисленный уголь. - Киев: Наук. Думка, 1981. - 197с. 2. Ознобихин Л.М., Дударев В.И. Использование нефтяных коксов для получения углеродных адсорбентов / Химия твердого топлива, 1999. №2. С.25-32. 3. Стрелко В.В., Герасименко Н.В., Картель Н.Т. и др. Формирование пористой структуры при Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 6 активировании термохимически обработанного антрацита / Химия твердого топлива, 2003. - №1. С.77-82. 4. Патент 7782 Україна, МПК З02F 1/62. Спосіб очищення природних та стічних вод від катіонів полівалентних металів / Ступін О.Б., Жерякова Г.І., Манько К.І. Опубл. 15.07.2005. Бюл. №7. (Прототип). 5. Жерякова Г.И., Манько К.И., Ступин А.Б., Кочканян P.O. Катионообменные свойства модифицированного карбоксильными групами угля / Химия твердого топлива, 2006. - №2, - с.13-20. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601