Публикация доступна для обсуждения в рамках функционирования постоянно

действующей интернет-конференции “Бутлеровские чтения”. http:///readings/

УДК 628.543. Поступила в редакцию 15 февраля 2014 г.

Сорбенты в очистке сточных вод

красильно-отделочного производства

© , Меньшова*+ Ирина Игоревна,

и Чупартинова Эльзята Мутлаевна

Кафедра химической технологии волокнистых материалов. Московский государственный университет дизайна и технологии. Ул. Садовническая, д. 33, стр. 1. г. Москва, 117997. Россия.

Тел.: [phone]. E-mail: [e-mail]

_______________________________________________

*Ведущий направление; +Поддерживающий переписку

Ключевые слова: адсорбция, активированный уголь, шунгит, синтетические красители, сточные воды.

Аннотация

Исследован природный шунгитовый сорбент в сравнении с активированным углем для очистки сточных вод содержащих водорастворимые красители. Изучены физико-химические характеристики сорбентов, сорбционная активность сорбентов и равновесные изотермы адсорбции. Показано, что шунгит способен эффективно извлекать краситель из водных растворов.

Введение

В настоящее время проблема рационального использования природных ресурсов, ох-рана окружающей среды в частности обезвреживание сточных вод красильно-отделочного производства остается весьма актуальной [1]. В связи с этим, в частности, ведется поиск новых экономически-приемлемых сорбентов способных эффективно очищать сточные воды красильно-отделочного производства от содержащихся в них красителей [2-4].

В результате ранее выполненных на кафедре ХТВМ исследований было показано, что для очистки водорастворимых красителей пригодны природные и модифицированные сор-бенты [5-7].

Экспериментальная часть

В качестве объектов исследования были выбраны активированный угль марки БАУ (соот-ветствует нормам ГОСТ 6217-74 [8]) производства ТД АкваХим, шунгит фракционный 1-5 мм (ГОСТ 8267-93 [9]) месторождения г. Петрозаводск, различающихся своими физико-химическими характе-ристиками (табл. 1).

Модельные красители: Прямой красный 2С (C. I. Direct Red 54) 1, Прямой зеленый светопрочный (C. I. Direct Green 26) 2, Кислотный желтый светопрочный (C. I. Acid Yellow 11) 3, Кислотный синий К (C. I. Acid Blue 120) 4, Кислотный ярко-красный (C. I. Acid Red 1) 5, Катионный красный 5Ж (C. I. Basic Red 18) 6, Катионный оранжевый Ж (C. I. Basic Orange 21) 7, производства Тамбовский лакокрасочный завод.

Определение активности активированного угля марки БАУ и шунгита по метиленовому голу-бому проводили в соответствие с ГОСТ 4453-74 [10].

Адсорбционную емкость сорбента Гi, мг/г, определяют по формуле:

где: Со – исходная концентрация красителя, мг/л; Сi – концентрация красителя в растворе после сорбции, мг/л; Мс – масса навески сухого сорбента, г; V – объем исследуемого раствора взятого для опыта, л.

Текущую эффективность Эi, %, определяют по формуле:

Для определения коэффициентов уравнения Ленгмюра необходимо построить график в коорди-натах Гi / Сi = f(Сi)

Линейная форма уравнения Ленгмюра имеет вид:

где: Г – удельная адсорбция, мг/г; Гпр – предельная адсорбция, мг/г; С – равновесная концентрация адсорбата, мг/л; К - адсорбционная константа.

Результаты и их обсуждение

В настоящей работе изучена возможность применения природных сорбентов (шунгит и активированный угль марки БАУ) в очистке сточных вод после крашения полушерстяных тканей прямыми, кислотными и катионными красителями адсорбционным методом [5, 6].

Первоначально для сравнения физико-химических характеристик сорбентов проводили оценку их сорбционных свойств, полученные экспериментальные данные представлены в табл. 1.

Из полученных физико-химических характеристик исследуемых сорбентов следует, что шунгит по сорбционным свойствам близок к традиционному сорбенту – активированному углю марки БАУ.

Табл. 1. Сравнительный анализ сорбционных характеристик сорбентов

Наименование сорбента	Показатели
Влажность, %	Суммарный объем пор, см3/г	Насыпная плотность, г/см3	Сорбционная активность по метиленовому голубому, мг/г
Активированный уголь БАУ	6.4	1.2	0.2	241
Шунгит	2.04	0.018	1.1	238

Исследование сорбционной активности природных сорбентов проводилось на модельных раст-ворах красителей: Прямой красный 2С (C. I. Direct Red 54) 1, Прямой зеленый светопрочный (C. I. Direct Green 26) 2, Кислотный желтый светопрочный (C. I. Acid Yellow 11) 3, Кислотный синий К (C. I. Acid Blue 120) 4, Кислотный ярко-красный (C. I. Acid Red 1) 5, Катионный красный 5Ж (C. I. Basic Red 18) 6, Катионный оранжевый Ж (C. I. Basic Orange 21) 7.

Показано, что скорость процесса адсорбции и степень извлечения красителей шунгитом фракции 1-5 мм зависит от массы сорбента, температуры и рН среды модельных растворов, продолжительности статической обработки и природы извлекаемого красителя (табл. 2).

Как видно из таблицы 2 красителям с различной структурой и молекулярной массой необходимо для наилучшего извлечения соответствующее количество сорбента – 0.8-2.0 г, время – 30 мин., тем-пература – 15-20 °С и рН среды – 5-6.

Табл. 2. Условия максимального извлечения красителей шунгитом из модельных растворов

Краситель	Молекулярная масса	Масса сор- бента, г/л	Время, мин	Температура, °С	рН среды	Текущая эффек- тивность Эi, %
Прямой красный 2С	1060	1.4	30	20-30	6	95
Прямой зеленый светопрочный	1310	1.0	10	15-20	6	97
Кислотный желтый светопрочный	380	2.0	>45	15-20	5	51
Кислотный синий К	695	0.8	10	15-20	5	100
Катионный красный 5Ж	501	5	30	20	7	95
Катионный оранжевый Ж	350	5	30	20	7	91
Кислотный ярко-красный	509	6.0	30	15-20	5	99

Рис. 1. Изотерма адсорбции красителя Прямой красный 2С

Рис. 2. Изотерма адсорбции красителя Кислотный синий К

Рис. 3. Изотерма адсорбции катионных красителей (1-Катионный красный 5Ж, 2- Катионный оранжевый Ж) шунгитом

Основные сведения о сорбционных свойствах материала и характере адсорбции на нем определенных веществ могут быть получены из изотерм адсорбции. Для построения равно-весных изотерм адсорбции красителей была определена величина адсорбции компонента Гi, (мг/г) [11, 12].

Изотермы адсорбции красителей на шунгите и активированном угле для наглядности приведены на рис. 1-3.

Полученные изотермы адсорбции красителей шунгитом свидетельствуют о мономоле-кулярной адсорбции на микропористых сорбентах. Выпуклые участки соответствуют пре-дельному заполнению поверхности мономолекулярного слоя.

Выводы

Сравнение полученных равновесных изотрем адсорбции показало, что механизм сорб-ции шунгитом и активированным углем различен. Так активированным углем лучше сорби-руется те красители, которые имеют небольшую молекулярную массу и легче проникают в поры сорбента. У сорбента шунгит в силу его глобулярной структуры пор наилучшая сорбция из водных растворов наблюдается у красителей, имеющих большую молекулярную массу.

Литература

[1]  , , Булулукова шунгитового сорбента в адсорбционном способе очистки сточных вод содержащих водорастворимые красители. Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 2013. №2. С.84-87.

[2]  Ласков Ю. М., , Пальгунов H. Н. Очистка сточных вод от красителей и ПАВ. Водоснабжение и санитарная техника. 1997. №3. С.11-15.

[3]  , , Коновалова проблемы отделочного производства. М.: РИО МГТУ. 2002. 284с.

[4]  , , Башаева эффективности красильно-отделочного производства посредством улучшения экологических показателей технологического процесса Безопасность жизнедеятельности. 2009. №2. С.34-39.

[5]  , , Пыркова эффективности извлечения красителей из сточных вод с помощью ПГМГ. Безопасность жизнедеятельности. 2004. №12. С.36-39.

[6]  , Пыркова анионных красителей из водных растворов с помощью препаратов Биопаг и Цеопаг. Сборник научных трудов аспирантов. МГТУ им. . 2002. №5. С.41-46

[7]  , , Пыркова анионных красителей из сточных вод сорбцией на модифицированном. Изв. ВУЗов. Текстильная промышленность. 2002. №2. С.27-28.

[8]  ГОСТ 6217-74 Уголь активный древесный дробленый. Технические условия. М.: Изд-во Стандартов. 1974.

[9]  ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. М.: Изд-во Стандартов. 1995.

[10]  ГОСТ 4453-74 Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия. М.: Изд-во Стандартов. 1976.

[11]  , , Лапин защита поверхностных вод от промышленных стоков. М.: Высшая школа, 2003. 344с.

[12]  S. Syafalni. Treatment of dye wastewater using granular activated carbon and zeolite filter. Modern Applied Science. 2012. Vol.6. No.2. P.37-51.