ИЗУЧЕНИЕ СОРБЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ ШЕЛУХИ ПОДСОЛНЕЧНИКА ПО ОТНОШЕНИЮ К ИОНАМ МЕДИ (II)

Одной из важнейших экологических проблем сегодняшнего дня является очистка сточных вод (СВ) от ионов тяжелых металлов.

Ионы меди (II)попадают в СВ от гальванических цехов. Меднение проводят, как правило, различными комплексами меди для получения более прочных покрытий. Способы очистки медных гальваностоков обычно заключаются в разрушении комплексов меди и удалении катионов меди (II) различными методами [1].

Одним из наиболее перспективных методов очистки СВ от катионов меди (II)является сорбция на различных отходах производств (шелуха риса, гречихи, отходы бумажной промышленности) [2, 3].

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. Остаточную концентрацию меди (II) в смеси определяли фотометрически на КФК-3, используя окраску аммиакатов меди. По полученным результатам рассчитывали конверсию процесса.

Было исследовано влияние на сорбцию кислотности среды, массы сорбента, времени сорбции, концентрации катионов меди (II). При исследовании влияния кислотности на процесс сорбции рН среды изменяли от 3,5 до 5,5 (кислотность исходного раствора меди с шелухой подсолнечника). Условия эксперимента были следующие: концентрация катионов меди (II) - 100мг/л, соотношение сорбент:раствор=1:50, время сорбции 24 часа, температура комнатная. Экспериментальные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты исследования сорбции ионов Cu (II) шелухой подсолнечника: t - комнатная, pH = 3,5 - 5,5, исходная концентрация Cu²⁺- 100 мг/л

Как следует из данных эксперимента, кислотность среды практически не влияет на процесс сорбции двухвалентной меди шелухой подсолнечника, поэтому все дальнейшие эксперименты проводили в слабокислой среде при рН=5,5, что соответствует собственной кислотности реакционных растворов.

Далее было изучено влияние на процесс сорбции массы сорбента-шелухи подсолнечника. Массу сорбента изменяли от 2 г до7 г на 100 мл раствора. Остаточную концентрацию меди (II) контролировали через 1, 2, 3 часа, затем реакционный раствор оставляли на сутки при комнатной температуре. Поданным эксперимента рассчитывали конверсию процесса.

Данные представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты исследования сорбции ионов Cu (II) шелухой подсолнечника: t - комнатная, pH = 5,5, исходная концентрация Cu²⁺- 100 мг/л

Из полученных данных следует, что лучшим соотношением сорбент:раствор является 1:20, конверсия в этом случае достигала почти 76% уже за 3 часа и при выдерживании реакционных растворов при комнатной температуре в течение суток она практически не изменялась.

В результате проведенных исследований установлены оптимальные условия сорбции ионов меди (II) шелухой подсолнечника из растворов с концентрацией меди (II) 100 мг/л: pH среды - 5,5, соотношение сорбент - раствор - 1:20, температура комнатная, время сорбции – 3 часа, степень извлечения ионов меди (II) - до 76%.

Далее было изучено влияние концентрации меди на процесс сорбции шелухой подсолнечника. Концентрацию увеличили до 150 мг/л. Оказалось, что кислотность среды также не влияет на процесс сорбции, поэтому в дальнейших экспериментах сорбцию проводили в слабокислой среде при рН=5,5. Массу сорбента изменяли от 2 г до 7 г (2, 3, 5, 7г) на 100 мл раствора, температура комнатная. 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: t -  комнатная, pH = 5,5, исходная концентрация 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 практически не отличаются от условий сорбции из растворов с концентрацией меди 100 мг/л по кислотности рН = 5,5, по соотношению сорбент: раствор = 1:20, но время сорбции составляет 24 часа при комнатной температуре, конверсия процесса достигает в этом случае лишь 73%.

При проведении второй стадии сорбции в маточник с первой стадии добавляли новую порцию сорбента-шелухи подсолнечника, процесс проводили в соответствии с определенными ранее оптимальными условиями. Конверсия по меди (II) составила 95% из растворов с исходной концентрацией меди 100 мг/л и 92% при концентрации 150 мг/л.

Такая степень очистки вполне достаточна для очистки производственных сточных вод.

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.