ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД НА ШЕЛУХЕ ПОДСОЛНЕЧНИКА

Очистка сточных вод различных промышленных предприятий от ионов тяжелых и цветных металлов - одна из важнейших проблем сегодняшнего времени.

Медьсодержащие сточные воды образуются в гальваническом производстве, где проводят меднение комплексными соединениями меди для более прочных покрытий. Способы очистки медных гальваностоков предусматривают разрушение комплексов и удаление из реакционных растворов катионов меди (II) [1].

В последнее время возрос интерес к сорбционным методам очистки с использованием в качестве сорбентов различных отходов производства (шелуха риса, гречки, скорлупа орехов, отходы бумажной промышленности).

В России в процессе производства подсолнечного масла образуются отходы в виде шелухи от семечек в количестве 11-16 %, что соответствует 20 – 150 тоннам отходов в сутки. Наиболее частый способ утилизации шелухи от семечек – вывоз ее на отвалы. Проблемы, возникающие при утилизации шелухи от семечек, заключаются в их низкой насыпной массе, способности к возгоранию и тлению, в процессе которого образуются неприятные запахи, а так же в процессе гниения, что в целом негативно влияет на экологическую обстановку. Естественно ввиду небольшой насыпной массы предприятие затрачивает большие денежные средства на транспортировку шелухи к месту утилизации [4]. В связи с этим предприятия готовы сбывать шелуху подсолнечника по очень низким ценам: за 1 тонну необработанной шелухи подсолнечника 5 рублей, гранулированной - 9 рублей, брикетированной - 16 рублей.

Целью настоящей работы явилось изучение сорбционных свойств шелухи подсолнечника по отношению к ионам меди (II).

В работе использовали немодифицированную шелуху подсолнечника с размером частиц 0,25 - 2 мм. Сорбцию осуществляли в статистических условиях, при комнатной температуре на искусственных образцах сточной воды, которые готовили из кристаллогидрата СuSO₄·5Н₂О марки «хч».

К порции шелухи подсолнечника, помещенной в коническую колбу, прибавляли определенный объем модельного раствора меди (II), доводили pH до требуемой величины и встряхивали в течение 1, 2, 3 часов, затем оставляли на сутки при комнатной температуре. Далее отфильтровывали раствор с сорбентом, в полученный фильтрат добавляли 2 г нового сорбента и также отбирали пробы через 1, 2, 3 и через сутки. Остаточную концентрацию меди (II) в смеси определяли фотометрически на КФК-3, используя окраску аммиакатов меди и настоя шелухи подсолнечника с водой. По полученным результатам рассчитывали конверсию процесса.

Было исследовано влияние на процесс сорбции следующих факторов: кислотности среды, соотношение сорбент:раствор, времени сорбции, температуры, концентрации Cu (II) в сточных водах.

Ранее нами [5] был исследован процесс сорбции раствора меди (II) с концентрацией 100 мг/л. Были определены оптимальные условия процесса, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты исследования сорбции ионов Cu (II) шелухой подсолнечника в две стадии: С(Cu²⁺) = 100 мг/л

Из полученных данных следует, что после двухстадийной очистки модельного раствора C (Cu(II))=100 мг/л конверсия процесса достигла 89 %.

Было изучено влияние концентрации меди на процесс сорбции шелухой подсолнечника. Концентрацию Cu (II) увеличили до 150 мг/л. Изучали влияние на процесс кислотности среды, соотношение сорбент:раствор, времени сорбции. рН раствора изменяли от 3,5 до 5,5. В реакционных растворах определяли остаточную концентрацию Cu (II) и рассчитывали конверсию. Экспериментальные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты исследования сорбции ионов Cu (II) шелухой подсолнечника: С(Cu²⁺) = 150 мг/л

Оказалось, что кислотность среды также не влияет на процесс сорбции, поэтому в дальнейшем в экспериментах сорбцию проводили в слабокислой среде при рН=5.5.

При изучении соотношения сорбент: раствор массу сорбента изменяли от 2 г до 7 г (2, 3, 5, 7г) на 100 мл раствора. Остаточную концентрацию меди (II) контролировали через 1,2,3 часа, затем реакционный раствор оставляли на сутки при комнатной температуре. Экспериментальные данные представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Результаты исследования сорбции ионов Cu (II) шелухой подсолнечника: С(Cu²⁺) = 150 мг/л

Из полученных данных следует, что при исходной концентрации ионов меди (II) в сточных водах 150 мг/л оптимальные условия процесса сорбции следующие: рН = 5,5, соотношение сорбент: раствор = 1:50, время сорбции - 24 часа при комнатной температуре. Конверсия процесса достигает в этом случае 81%.

В этом случае также была проведена двухстадийная очистка модельного раствора, с концентрацией меди (II) 150 мг/л. Экспериментальные данные представлены в таблице 6.

Таблица 6.

Результаты исследования сорбции ионов Cu (II) шелухой подсолнечника в две стадии: С(Cu²⁺) = 150 мг/л

При данных условиях проведения сорбции после второй стадии очистки конверсия процесса достигла 92,50 %.

При изучении влияния температуры на процесс сорбции было установлено, что повышение температуры не приводит к увеличению конверсии процесса.

Достигнутая степень очистки достаточна для сточных вод с концентрацией меди (II) 100 мг/л и 150 мг/л, которые далее могут быть возвращены в производственный процесс.

Список литературы:

1. Пашаян А. А., Пашаян Ал.А., Щетинская О.С. Способ регенерационной очистки медно-аммиачных травильных растворов. Пат РФ № 2334023,2008.
2. Собгайда Н. А. Технологические рекомендации по изготовлению фильтров из отходов агропромышленного комплекса. Экологические проблемы промышленных городов: сб. науч. трудов.-Саратов: Саратовский государственный технический ун-т, 2011. -с.180-183.
3. Шайхиев И. Г., Хасаншина Э. М. Очистка водных сред от ионов тяжелых металлов отходами льноперерабатывающей промышленности. Промышленная экология и безопасность. Материалы IIIнауч. конференции. Казань, 2008.-с.151-152.
4. Утилизация шелухи от семечек с выгодой [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://semechek.net/archives/utilizacija-sheluhi-ot-semechek/ (дата обращения: 08.12.17).
5. Щетинская О.С., Зевацкая А.А. Изучение сорбционной активности шелухи подсолнечника по отношению к ионам меди (II) // Научное сообщество студентов XXI столетия. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XLIX междунар. студ. науч.-практ. конф. -Новосибирск: Изд. АНС «СибАК». -2017. -№ 2(48). -С.41-44.