Влияние характеристики торфа на его адсорбционную способность

ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОРФА НА ЕГО АДСОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ

Научный руководитель  , канд. хим. наук, доцент

Научный руководитель  , канд. биол. наук, доцент

Вологодский  государственный университет

г. Вологда

Известно, что торф является природным адсорбентом, который используется для очистки техногенных сред от газовых и жидких загрязняющих веществ. В зависимости от его пористости и природного происхождения он может адсорбировать как органические, так и неорганические примеси. Показателем эффективности очистки торфом является степень его адсорбции, которая зависит от  клеточного строения и особенностей его химического состава [1], [2].

Гетеропористость торфа, которая является основным показателем определения его адсорбционных свойств зависит от характера связи между его компонентами. При этом в структуре торфа за счёт длительных процессов торфообразования всегда присутствуют не разложившиеся остатки растений образующие его минеральный каркас, а также разложившиеся части растений в виде новых соединений гуминовых кислот и других перекисных и надперекисных составляющих.

Согласно литературным данным выделяют макроструктуру и микроструктуру, которые в свою очередь влияют на свойства торфа, определяющие его адсорбционные свойства: плавучесть, гидрофобность, зольность,  намокаемость, влажность, содержание органических компонентов и pH среды. 

Цель исследования - экспериментальное определение основных свойств торфа, влияющих на его адсорбционных свойства.

Для выполнения указанной цели решаются следующие задачи:

1. Аналитически литературный поиск;

2. Определение характеристик торфа, влияющих на адсорбционную способность;

3. Анализ полученных результатов и практические выводы.

Выполненные научные исследования свидетельствуют, что при определении адсорбционных свойств торфа исследуется только процесс адсорбции не проводя предварительных опытов по определению его физико-химических характеристик, с помощью которых можно моделировать процессы сорбции, что является существенной новизной данной работы.

Предметом исследования является свойства, определяющие его адсорбционные свойства; объект исследования - образцы торфа из торфяников Грязовецкого и Нюксенского районов Вологодской области, где по разному происходит процессы торфообразования за счёт различий видового состава растений.

В ходе работы используются современные физико-химические методы анализа: фотоэлектроколориметрические, титриметрические, гравиметрические и потенциометрические.

На первом этапе работы были приготовлены 12 образцов торфа во влажном состоянии и 12 образцов торфа после предварительной термообработки при интервале температур 105–110°С.

После термолиза экспериментальным путем определяли их характеристики: влажность, зольность, содержание органических соединений и pH среды.

Для определения химических характеристик торфа использовали результаты собственных исследований.

Такие показатели, как влажность, зольность, содержание органических веществ, потенциальную кислотность определяют на основании стандартных методик. Зольность и содержание органического вещества определяли в соответствии с ГОСТом 27784-88 и ГОСТ 26213-91.

Массу образцов определяли гравиметрическим методом на аналитических весах с точность до 0,001 г. Потенциальная кислотность, зависящая от содержания карбоксильных групп, определяется потенциометрическим методом с помощью иономера.

Влажность и плавучесть определяли гравиметрическим способом в соответствии с методикой  ГОСТа 24160-80. Сорбционную ёмкость торфа по отношению к нефтепродуктам определяли гравиметрическим методом. Концентрация катионов кальция определяется титриметрическим способом анализа; концентрацию катионов железа (III) определяют фотометрическим способом на фотоколориметре КФК-2 МП в соответствии стандартной методике с сульфосалициловой кислотой.

Результаты исследования определения влажности, зольности и содержания органических веществ. На рисунках 1, 2, 3 и 4 представлены результаты исследования образцов торфа из Грязовецкого и Нюксенского районов.

Рисунок 1 – Характеристики торфа из Грязовецкого района.

Рисунок 2 – Характеристики торфа из Грязовецкого района.

Рисунок 3 – Характеристики торфа из Нюксенского района.

Рисунок 4 – Характеристики торфа из Нюксенского района.

Результаты исследования свидетельствуют, что влажность верхового торфа из Грязовецкого района в среднем составляет 16,545 %, влажность низинного торфа 23,26 %. Средняя зольность верхового торфа составляет 3,8 %, низинного торфа 4,6 %; соответственно содержания органических фракции в верховом торфе больше, чем в низинном.

Анализ данных из Нюксенского района свидетельствует, что влажность верхового торфа в среднем составляет 17,91 %, низинного – 24,06 %; зольность верхового торфа равна 4,24 %, низинного – 5,19 %; содержание органических веществ в верховом торфе в среднем составляет 95,89 %, низинного – 96,05 %. Для всех образцов торфа pH водной вытяжки после встряхивания торфа в дистиллированной воде 10 г на 100 см3  из Грязовецкого и Нюксенского районов меньше 7 и имеют кислую среду.

Таким образом, на основании полученных экспериментальных данных следует, что значения влажности образцов торфа из Нюксенского района превышает значении образцов из Грязовецкого месторождений торфа. Значение pH образцов торфа из Нюксенского района больше, чем в сравнении образцов из Грязовецкого района, то есть растворы становятся менее кислыми.

1. Сорбенты на основе торфа для очистки загрязняющих сред / , // Химия твёрдого топлива. - 2008. - №4.- С. 64-77.

2. Исследование свойств торфа для решения экологических проблем / , , В. П.  Середина // Химия растительного сырья. – 2009. - №3. - С. 157-160.

3. Адсорбционные свойства модифицированного торфа по отношению к органическим соединениям и тяжелым металлам / , , // Химия твердого топлива. – 2013 – № 5 – С. 36–39.