ИОНИТЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ СОРБЦИИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Ергожин Е. Е., Чопабаева Н. Н., Никитина А. И., Таирова Б. Т., Институт химических наук имени А. Б. Бектурова, Алматы, Казахстан

Отечественные предприятия цветной металлургии ежесуточно потребляют около 10 млн м³воды. Из этого количества 8 % расходуется на хозяйственно-бытовые и 92 % — на промышленные нужды, которые на 50 % обеспечиваются свежей водой и на 50 % – использованием промышленных сточных вод в системе оборотного водоснабжения. Это свидетельствует об актуальности проблемы очистки сточных вод от ионов цветных металлов.

Для решения этой задачи можно использовать различные технологические приемы: экстракцию, осаждение, электродиализ, электролиз, упаривание и т. д. Экономическую целесообразность и эффективность того или иного способа очистки определяют свойства очищаемого раствора, прежде всего его концентрация и кислотность. При содержании токсичного компонента не более 1 г/л наиболее перспективным и экономически выгодным признан ионообменный метод. Его существенное преимущество состоит в том, что при правильном выборе сорбента ионы металла можно выделять практически полностью.

Однако полномасштабное внедрение ионообменных технологий и совершенствование производственных схем водоподготовки сдерживается острым дефицитом эффективных ионитов, что требует разработки новых сорбционных материалов, обладающих улучшенными свойствами по сравнению с известными. Многолетний опыт использования некоторых марок промышленных ионообменников не в полной мере оправдал ожидания — сорбенты либо обладают высокой стоимостью, что ограничивает их применение для детоксикации многотоннажных сточных вод, либо имеют недостаточно высокие емкостные и кинетические характеристики.

Один из путей решения этой проблемы — создание дешевых эффективных сорбентов на основе доступного природного сырья и отходов местных производств по сравнительно простым экологически чистым и малостадийным технологиям.

Нами разработаны новые азотсодержащие сорбенты на основе отходов деревообрабатывающей промышленности республики Казахстан — опилов древесины — путем их химической модификации ортофосфорной кислотой с последующей обработкой катионообменника сополимером глицидилметакрилата (ГМА) и N-винилпирролидона, а также прививочной полимеризацией непредельного α-оксидного мономера ГМА на древесину с дальнейшим аминированием полученного эпоксидного производного различными аминами (полиэтиленимином, полиэтиленполиамином и 2-винилпиридином).

Исследована сорбция ионов Pb²⁺ и Cr⁶⁺ из модельных растворов нитрата свинца и бихромата калия полученными фитосорбентами. Установлено, что основные параметры, оказывающие влияние на эффективность удаления ионов металлов, — рН среды и концентрация ионов металла в растворе. Высокая сорбционная активность анионитов проявляется как в разбавленных (0,1–0,3 г/л), так и концентрированных (0,5–5 г/л) растворах. Полнота извлечения Pb²⁺ достигает 95–96 %, а сорбционная емкость (СЕ) 230–485 мг/г. При сорбции хрома СЕ варьирует в пределах 260–426 мг/г. Емкости поглощения сохраняются стабильно высокими и в сильнокислых средах. Например, оптимальная кислотность, которая должна поддерживаться для обеспечения эффективной сорбции ионов хрома, соответствует рН = 1,2. Для аминофункционализированных фитосорбентов характерна высокая скорость извлечения Cr⁶⁺. Полное сорбционное равновесие устанавливается в течение 15 минут.

Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что глубокая химическая переработка отходов растительного сырья позволяет получать сорбенты с высокими емкостными и кинетическими показателями по ионам цветных металлов. Применение таких ионитов в технологии безреагентного сорбционного выделения шестивалентного хрома позволяет проводить очистку хромсодержащих кислотных сточных вод гальванического производства в одну стадию, в отличие от химического способа извлечения, включающего восстановление Cr⁶⁺до Cr³⁺и последующее осаждение его в виде гидроксида. Использование для синтеза сорбентов древесных отходов решает задачи их утилизации, регенерации сточных вод, улавливания ценных высокочистых солей, снижает стоимость процесса очистки.

IONITES MADE OF WOOD WASTE FOR SORPTION OF NON-FERROUS METALS

Ergozhin E. E., Chopabaeva N. N., Nikitina A. I., Tairova B. T., A. B. Bekturov Institute of Chemical Sciences, Almaty, Kazakhstan

The proposed method is based on the use of modified nitrogen-containing wood sawdust as cheap and effective sorbent for nonferrous metal ions (Pb²⁺ and Cr⁶⁺). The conditions have been defined that ensure their most complete extraction from model solutions containing lead and chromium.

Главная страница

Сведения об авторах

Ергожин Едил Ергожаевич, д-р хим. наук, академик НАН Республики Казахстан, зав. лабораторией ионообменных смол, Институт химических наук имени А. Б. Бектурова, ул. Ш. Уалиханова, 106, Алматы,
050010, Казахстан. Тел./факс (727) 291-30-74
Чопабаева Назира Набиевна, канд. хим. наук, ст. науч. сотр., лаборатория ионообменных смол, Институт химических наук имени А. Б. Бектурова, ул. Ш. Уалиханова, 106, Алматы, 050010, Казахстан. Тел./факс (727) 291-30-52. E-mail
Никитина Анна Ивановна, ст. науч. сотр., лаборатория ионообменных смол, Институт химических наук
имени А. Б. Бектурова, ул. Ш. Уалиханова, 106, Алматы, 050010, Казахстан. Тел./факс (727) 291-30-52
Таирова Бахтинур Тельмановна, мл. науч. сотр., лаборатория ионообменных смол, Институт химических
наук имени А. Б. Бектурова, ул. Ш. Уалиханова, 106, Алматы, 050010, Казахстан. Тел./факс (727) 291-30-52

Последние изменения внесены 21.09.08