апрель 2019

Перспективи застосування хітозану в якості флокулянту розчинних барвників


Якименко Ірина Костянтинівна Якименко І. К. , Солодовнік Т. В.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Якименко І. К., Солодовнік Т. В. Перспективи застосування хітозану в якості флокулянту розчинних барвників / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 62-63


Результатом більшості технологічних процесів синтезу органічних барвників та процесів, пов’язаних з їх використанням, є утворення великої кількості забарвлених стічних вод. Високий ступінь забрудненості характерний для стоків підприємств анілінфарбової, целюлозно-паперової, текстильної промисловості та побутової хімії. Дуже важко піддаються технологічному очищенню стічні води, які містять розчинні у воді органічні барвники (кислотні, протравлені, основні, прямі та активні). При попаданні зі стічними водами у відкриті водойми барвники практично біохімічно не окислюються і не розкладаються. Барвники – це речовини отруйної локальної дії, які дуже небезпечно впливають на живі організми, присутні у водоймищах, а через них і на організм людини. Наприклад, при знаходженні прямих барвників у водоймищі впродовж 20 діб їх вміст у воді зменшується тільки на 5-10%, а для кислотних ця зміна становить 50-80%. При концентрації барвників більш 0,1 мг/л відбувається порушення кисневого режиму води, ХПК, БПК, а також процесів амоніфікації та нітрифікації. Для очищення стоків, забруднених розчинними барвниками, до гранично можливих концентрацій, які не впливають на процеси самоочищення води, а це близько 0,001 мг/л, застосовуються різні методи, в тому числі коагуляційно-флокуляційного очищення. Переважно в якості коагулянтів використовують неорганічні солі алюмінію та заліза, а в якості флокулянтів високомолекулярні сполуки штучного та природного походження [1,2].

При проведенні досліджень, присвячених вивченню властивостей природного полімеру – хітозану, встановлена перспективність застосування даного полісахариду та його похідних для видалення барвників з водних розчинів [3,4]. На нашу думку, седиментація барвників хітозаном пояс-нюється утворенням міжмолекулярних сил Ван-дер-Ваальса, ковалентних та водневих зв’язків, які утворюються при флокуляційному процесі. На перспективу, вважається доцільним проведення досліджень викорис-тання хітозану та його різноманітних модифікованих похідних в технологічних процесах вилучення барвників і пов’язане з цим вивчення флокуляційних характеристик даних полісахаридів та механізмів утворення хімічних зв’язків між вуглеводневою матрицею та молекулами барвників [5].

На кафедрі хімічних технологій та водоочищення Черкаського державного технологічного університету проводяться дослідження та порівняння флокуляційних характеристик хітозану, отриманого за різними методиками та з різноманітної сировини (панцирів ракоподібних, підмору бджіл, комах) для процесів видалення розчинних барвників з водних розчинів. Для встановлення оптимального режиму використання даного природного біополімеру, досліджувались умови проведення процесу флокуляції та було проведено визначення оптимальних доз флокулянту в комплексі з неорганічними коагулянтами методом пробної коагуляції – Джар-тест. При проведенні Джар-тесту використовуються скляні посудини, в яких проби води взаємодіють з реагентами при різних режимах перемішування, таким чином здійснюється імітація процесу утворення пластівців, який характерний для промислових установках очищення стічної води [6]. Для визначення кольоровості досліджуваних розчинів використо-вували однопроменевий спектрофотометр Ulab 102 з діапазоном довжин хвиль 325-1000 нм. В ході роботи досліджувались флокуляційні процеси на прикладі розчинних барвників: прямого блакитного, кислотного червоного, активного ярко-блакитного. Проведена кількісна оцінка впливу ступеня деацетилювання хітозану та його молекулярної маси на величину вилучення барвника з модельних забарвлених розчинів. Показана можливість застосування рівняння Ленгмюра для опису сорбції розчинних барвників. Одержані результати підтверджують припущення про вплив на ефективність процесу флокуляції способу одержання природного біополімеру та типу барвника, який вилучається з водного розчину, а також доведено взаємний вплив структури молекул барвника та полімеру на протікання та ефективність флокуляційних процесів очистки.

References
  1. Запольский А. К., Баран А. А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. Применениею – Л.:Химия, 1987. – 208 с.
  2. Водоотведение на промышленных предприятиях. А.И.Мацнев. Львов: Вища шк. Изд-во при Львов.ун-те, 1986. – 200 с.
  3. Pontius F. W. Chitosan as a Drinking Water Treatment Coagulant // American Journal of Civil Engineering. Volume 4, Issue 5, (2016), Pages: 205-215.
  4. Awa Kangama, Defang Zeng, Xu Tian, and Jinfu Fang Application of Chitosan Composite Flocculant in Tap Water Treatment , Journal of Chemistry Volume 2018, Research Article, 9 pages https://doi.org/10.1155/2018/2768474
  5. Солодовник Т.В. (2003). Сорбция растворимых красителей на хитинсодержащих комплексах. Химия и технология воды, 25(4), стp. 342-349.
  6. Солодовнік, Т.В. Фізична та колоїдна хімія: Лабораторний практикум [Електронний ресурс] / Т.В. Солодовнік ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2014. – 115 с.