Abstracts
апрель 2019

Вилучення сполук As(V) із природних вод модифікованим палигорськітом


Бондарєва Антоніна Ігорівна Бондарєва А. І. , Холодько Ю. М. , Тобілко В. Ю.
Chemistry and modern technologies
Abstract / Full Text

До одних із найбільш небезпечних неорганічних токсикантів, які забруднюють природні води, належать сполуки арсену. Цей хімічний елемент зустрічається в гірських породах, мінералах, грунтах, поверхневих та підземних водах. Забруднення водних об’єктів сполуками арсену обумовлене природними факторами − проходженням процесів геохімічного вилуговування грунтів та антропогенним навантаженням на навколишнє середовище гірничо-збагачувальної, фармацевтичної галузей, підприємств з виробництва кераміки, скла, фарб, нафтопереробних, металургійних заводів та ін.

Арсен в природних водах знаходиться в основному в неорганічних формах As(III) и As(V), співвідношення між якими обумовлюється окисно-відновлювальним потенціалом та величиною рН водного середовища. Вміст сполук As(V) у поверхневих водах коливається від 1 до 10 мкг/дм3. Проте у підземних водах регіонів, що зазнають впливу стічних вод гірничо-збагачу-вальних та металургійних комбінатів, його концентрація значно вища.

Очищення вод від аніонів металів (арсену, хрому) природними силікатами є складним завданням, адже їх поверхня, головним чином, негативно заряджена. Відомо, що композиційні сорбенти на основі глинистих мінералів та оксидів заліза мають підвищену адсорбційну здатність порівняно з вихідними глинистими мінералами та набувають аніонообмінних властивостей, зберігаючи при цьому катіонообмінну здатність.

Метою даної роботи було вивчити основні фізико-хімічні особливості вилучення As(V) композиційним матеріалом на основі палигорськіту, модифікованого сполуками (окси)гідроксиду заліза(ІІІ).

Одержання композиційного сорбенту полягало у нанесені шару залізовмісного матеріалу на поверхню очищеного від домішок палигор-ськіту Черкаського родовища. Для цього до водної суспензії шарувато-стрічкового мінералу додавали певний об’єм солі тривалентного заліза та осаджували сполуки (окси)гідроксиду заліза(ІІІ) розчином гідроксиду калію. Процес синтезу вели при постійному перемішуванні. Після багатора-зового відмивання від надлишку солей, одержаний матеріал висушували при 80°С, розтирали та просіювали.

Відомо, що тривалість встановлення сорбційної рівноваги обумов-люється природою сорбенту та типом його поруватої структури. Тому для визначення оптимальних умов вилучення іонів арсену отриманими матеріалами була вивчена кінетика сорбції. Показано, що стан рівноваги досягається швидше при використанні модифікованого палигорськіту і складає менше, чим 30 хвилин.

На ефективність вилучення іонів металів глинистими мінералами та сорбентами на їх основі суттєво впливає рН водного середовища. Проте отримані результати вказують на те, що величина рН не впливає на ступінь вилучення сполук арсену композиційними залізовмісними сорбентами в широкому діапазоні.

Одержані ізотерми сорбції на модифікованому палигорськіті в нейтральному діапазоні величин рН вказують на те, що максимальні значення величин сорбції для композиційного сорбенту становлять 8 мг/г, що значно перевищує такі для природного палигорськіту (0.18 мг/г).

Дослідження впливу фосфатів, хімічна поведінка яких у водних розчинах аналогічна арсенатам, на сорбційну здатність композиційного матеріалу щодо As(V) при рН 6,5 та вихідній концентрації 8 мг/дм3 показало, що ступінь вилучення арсену несуттєво зменшується навіть при мольному співвідношенні HPO42: H2AsO4 рівному 5:1 і становить 95%.

На основі проведених досліджень показана ефективність очищення вод від забруднення сполуками арсену композиційними силікатними залізовмісними матеріалами. Встановлено, що застосування сорбційних технологій із використанням матеріалів на основі глинистих мінералів є ефективним при доочищенні вод від забруднення іонами важких металів.