АДСОРБЦИЯ ХРОМА (VI) НА БЕРЁЗОВЫХ ОПИЛКАХ

Россия богата водными ресурсами. Однако проблема чистой воды в нашей стране стоит очень остро. Это обусловлено не только неравномерностью распределения водных ресурсов по регионам, но и высоким уровнем загрязнённости водных объектов, основными источниками которого являются сточные воды, то есть воды, использованные промышленными или коммунальными предприятиями и населением, подлежащие очистке от различных примесей.

Многообразие производств, огромное число химических продуктов, применяемых и получаемых в технологических процессах, приводит к образованию большого количества загрязнённых сточных вод. Степень их экологической опасности зависит от токсичности загрязняющих веществ.

В последнее время особую опасность приобрело накопление в окружающей среде тяжёлых металлов, попадающих в неё с выбросами и сбросами промышленных предприятий.

Сточные воды гальванических цехов содержат большое количество ионов тяжёлых металлов, которые представляют большую экологическую угрозу для биосферы.

Хромсодержащие гальванические стоки содержат хром (VI) в виде анионов Cr₂O₇^2- и утилизируются обычно двухстадийным методом. Сначала хром (VI) восстанавливают до хрома(III), затем реакционный раствор подщелачивают и выделяют хром(III) в виде гидроксида, который, однако, трудно осаждается и фильтруется.

В последнее время при очистке хром(VI)-содержащих сточных вод всё большее значение завоёвывают сорбционные методы очистки.

При выборе сорбентов обычно учитываются такие параметры, как невысокая стоимость, доступность, эффективность, возможность использования для этой цели отходов различных производств: древесных опилок, коры хвойных деревьев, перьев, шерсти [2, 3].

Брянская область богата лесными ресурсами, на её территории функционирует много деревообрабатывающих предприятий, и образуются различные древесные отходы в больших количествах, которые в большинстве случаев сжигаются.

Целью данной работы являлось изучение сорбционных свойств берёзовых опилок по отношению к хромсодержащим сточным водам.

В работе использовали берёзовые опилки с размером частиц 2-2,5 мм, сорбцию проводили в статическом режиме при комнатной температуре из растворов K₂Cr₂O₇ с концентрацией хрома (VI) 104 мг/л (2*10^-3моль/л).

К опилкам, помещённым в коническую колбу, прибавляли 100 мл модельного раствора хромсодержащих сточных вод, доводили pH до требуемой величины, закрывали пробками и перемешивали в течение трех часов, затем оставляли реакционную смесь на сутки при комнатной температуре.

В реакционных растворах определяли остаточную концентрацию хрома (VI) через 1,2,3 часа и через сутки спектрофотометрически:

• с дифенилкарбазидом [1];
• экспресс-методом по собственной окраске раствора хрома (VI) [4].

В работе была исследована зависимость сорбции хрома (VI) от кислотности среды, массы сорбента, времени сорбции.

При изучении влияния кислотности среды на сорбцию шестивалентного хрома рН изменяли от 2 до 5 добавлением серной кислоты или гидроксида натрия, масса сорбента составляла 2г на 100 мл раствора, температура - комнатная. Экспериментальные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Влияние pH раствора на конверсию процесса сорбции.

Из данных таблицы 1 следует, что процесс сорбции шестивалентного хрома березовыми опилками лучше протекает в кислой среде (степень извлечения хрома достигает 82 %), поэтому все дальнейшие эксперименты проводили в кислой среде. Далее было изучено влияние массы сорбента на процесс сорбции. Соотношение сорбент: раствор изменяли от 1:50 до 1:10, рН раствора составлял 2, температура - комнатная. Экспериментальные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Влияние массы сорбента на конверсию процесса сорбции.

Из данных, представленных в таблице 2, следует, что лучшим соотношением сорбент: раствор является 1:20, а лучшим временем сорбции - сутки.

В результате проведённых исследований были определены оптимальные условия сорбци хрома (VI) берёзовыми опилками: показатель pH среды- 2, соотношение сорбент - раствор- 1: 20, температура – комнатная, время сорбции- 24 часа, степень извлечения хрома - до 82 %. Следует отметить, что после сорбции в реакционных растворах не был обнаружен трехвалентный хром, кислотность среды также не изменялась. Можно предположить, что в данном случае происходила физическая адсорбция хрома (VI) березовыми опилками.

Для полного удаления шестивалентного хрома из сточных вод была проведена вторая стадия сорбции с использованием свежей порции березовых опилок. Реакционный раствор после первой стадии сорбции фильтровали через бумажный фильтр, а в маточник добавляли свежую порцию березовых опилок. Процесс сорбции проводили в оптимальных условиях: рН равное 2, соотношение сорбент: раствор = 1:20, время сорбции 24 часа, температура процесса комнатная. В реакционном растворе хром (VI) обнаружен не был.

Список литературы:

1. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод., М.: Химия, 1984 – с.152-156.
2. Пашаян А.А., Зеркаленкова М.В. Новые бесшламовые и регенерационные методы очистки воды от соединений хрома. Экология и промышленность России, №9, 2014. – с. 7-9.
3. Пашаян А.А., Зеркаленкова М.В. Регенерационные технологии очистки сточных вод от соединений хрома без образования гальваношлама. Вода: химия и экология, №1 (79), 2015, с. 86-91.
4. Тимофеева С.С., Лыкова О.В. Извлечение металлов из сточных вод гальванических производств адсорбцией на отходах деревообрабатывающей промышленности. Иркутский политехнический институт. Иркутск, 1985. – 38 с.