апрель 2017

Флотоекстракція барвника легкозмиваємого червоного з водних розчинів


Галась М. А. , Холмецька Ю. М.
Chemistry and modern technologies
Abstract / Full Text

Галась М. А., Холмецька Ю. М. Флотоекстракція барвника легкозмиваємого червоного з водних розчинів / Chemistry and modern technologies : Метериалы VIII International Scientific Technological Conference of Students, Postgraduates and Young Scientists «Химия и современные технологии», 2017. – C. 137-138


Значну частку забруднювачів, що скидаються підприємствами у промислову каналізацію, складають продукти органічного синтезу. Серед таких забруднювачів чільне місце займають органічні барвники, які широко застосовуються у різних галузях промисловості та в побуті. У випадку потрапляння до водойм вони спричиняють згубну кумулятивну дію на живі організми та мають негативний вплив на органолептичні властивості води. Недосконалість існуючих технологій очищення стічних вод, забруднених барвниками, зумовлює актуальність пошуку нових альтернативних методів. Одним з перспективних методів очищення стічних вод від барвників є метод флотоекстракції, який забезпечує одночасне розділення і концентрування та є ефективним при очищенні стічних вод від органічних та неорганічних полютантів.

Мета роботи – вибір збирача і екстрагенту для флотоекстракції кислотного барвника легкозмиваємого червоного, дослідження процесу в залежності від молярного співвідношення барвник:ПАР, тривалості процесу та вихідної концентрації барвника.

Процес флотоекстракції проводився у циліндричній скляній колонці діаметром 35 мм, дном якої слугував фільтр Шотта. Через пористу перегородку подавався газ (азот) під тиском з балону. Витрати азоту контролювалися ротаметром. Вихідна концентрація барвника – 10 мг/дм3. Витрата газу – 40 см3/хв. Об’єм модельного розчину 200 см3, об’єм органічної фази 5 см3. Процес флотоекстракції відбувався до встановлення постійної залишкової концентрації барвника, яку визначали фотометричним методом. Мірою ефективності процесу флотоекстракції слугував показник ступеня вилучення барвника Х, %.

Вважається, що механізм флотоекстракції складається із двох основних стадій: перенесення речовини усередині й на поверхні бульбашок та між двома рідкими фазами, викликаному градієнтом концентрацій. На додаток до цього бульбашки, що піднімаються, захоплюють із собою у вигляді плівки воду з розчиненою у ній речовиною. В такий спосіб також відбувається екстракція речовини в органічний шар, при цьому саме така екстракція є рівноважною. Вода ж з органічної фази, у свою чергу, повертається у вигляді крапель у водну фазу, захоплюючи з собою й частину речовини.

ПАР вводиться в систему для того, щоб додати комплексам гідрофобності. Основний принцип вибору, при промисловому застосуванні флотації полягає в нейтралізації заряду катіона або аніона відповідним іоногенним ПАР та утворення з ним комплексу: за допомогою хімічного або фізичного зв’язку, тобто при необхідності флотації катіона використовують аніонні ПАР, при флотації у вигляді аніона – катіонні.

У якості ПАР використовували гексадецилпіридиній бромід (ГПБ) та гексадецилтриметиламмоній бромід (ГТАБ), які за висновками зарубіжних дослідників показали себе ефективним для використання у флотоекстракції [1, с. 15-16].

В роботі досліджувалась ефективність флотоекстракції з наступними полярними екстрагентами: бутанол, ізобутанол, пентанол, ізоаміловий спирт, гексанол, октанол, ізооктанол, деканол, ундециловий спирт. Найкращі ступені вилучення досягались з октанолом.

Тривалість процесу варіювали в межах 5-30 хв. Максимальний ступінь вилучення барвника отримано при тривалості процесу 20 хв.

Для визначення оптимального співвідношення ПАР:барвник досліджено флотоекстракцію при значеннях ПАР:барвник = 0,2-1,8. Найкращий ступінь вилучення з гексадецилпіридиній бромідом отримано для співвідношення ПАР:барвник = 1:1 (X = 93,65%). У випадку з гексадецил-триметиламоній бромідом оптимальне співвідношення ПАР:барвник також дорівнює 1:1 (максимальний ступінь вилучення – 97,69%).

За різних значень рН ПАР та барвник можуть утворювати різні комплекси, які мають різну гідрофобність та різну розчинність в органічній фазі. Тому було досліджено вплив рН середовища на ступінь вилучення барвника. Максимальний ступінь вилучення було отримано при рН 5.

Досліджено залежність ступеня вилучення барвника від вихідної концентрації. В діапазоні концентрацій барвника 2-20 мг/дм3 ступінь вилучення знаходиться в межах похибки досліду. Тобто вихідна концентрація майже не впливає на перебіг процесу.

В результаті проведених досліджень встановлено, що при молярному співвідношенні ПАР:барвник = 1:1, тривалості процесу 20 хв та використанні октанолу як екстрагенту забезпечується ступінь видалення легкозмиваємого червоного для ГПБ – 93,65 % і для ГТАБ – 97,69 %.

References
  1. Астрелін І. М. Теоретичні засади та практичне застосування флотоекстракции: огляд [Текст] / І. М. Астрелін, Т. І. Обушенко, Н. М. Толстопалова, О. О. Таргонська // Вода і водоочисні технології. – 2013. – № 3. – С. 3–23.