|
НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Закономерности извлечения растворимых в воде металлов углеродным сорбентом Техносорб. Извлечение алюминия
Закономерности извлечения растворимых в воде металлов углеродным сорбентом Техносорб. Извлечение алюминия
Закономерности
извлечения растворимых в воде металлов углеродным сорбентом Техносорб. Извлечение
алюминия
А.А. Цибулько, Т.Ю. Цибулько, Г.И. Раздьяконова, В.Ф. Суровикин, Конструкторско-технологический институт технического углерода
СО РАН
В последнее время в связи с повсеместным ужесточением требований
к качеству воды хозяйственно-бытового назначения многие ставшие классическими методы
водоподготовки не могут обеспечить необходимую глубину очистки природных и сточных
вод или являются нерентабельными с экономической точки зрения. Поэтому большое внимание
исследователи уделяют поиску и разработке новых, нетрадиционных способов удаления
токсичных веществ различного происхождения из воды. Достаточно перспективным и уже
применяемым на практике является сорбционный метод очистки, удачно сочетающий высокую,
практически недостижимую другими способами, степень извлечения растворенных примесей
и высокую производительность процесса очистки при относительно небольших материальных
и энергозатратах. Немаловажным достоинством сорбционной технологии является простота
аппаратурного оформления и возможность полной или частичной автоматизации всего
процесса в целом, а также отдельных его частей. Следует отметить, что традиционно
используемые в сорбционной практике микропористые активные угли обладают рядом недостатков,
сдерживающих более широкое применение сорбционных методов при водоподготовке. К
наиболее существенным из них следует отнести неправильную форму гранул, создающую
повышенное гидродинамическое сопротивление, их малую механическую прочность, сокращающую
время непрерывной работы сорбционной установки, и замедленную кинетику извлечения
примесей из растворов. В настоящее время ассортимент углеродных материалов существенно
расширился за счет появления нового класса синтетических материалов на основе пироуглерода,
получаемых путем высокотемпературного скоростного пиролиза углеводородов с последующей
активацией и химической модификацией поверхности [1]. От традиционных активных углей
синтетические материалы отличаются высокой механической прочностью, сферической
формой гранул, развитой удельной поверхностью с преобладанием микро- и мезопор и
возможностью регулирования структурно-дисперсных характеристик поверхности на этапе
получения углеродного материала. Указанные свойства открывают широкие перспективы
для потенциального использования синтетических углеродных материалов в различных
областях науки и техники, в том числе и в процессах сорбционной очистки воды.
Объектом исследования в данной работе является синтетический
углеродный сорбент Техносорб-1, выпускаемый КТИТУ СО РАН. Основные физико-химические
показатели углеродного сорбента отражают его дисперсность, объем пор, удельную поверхность
и прочность формы [2] и не дают информации о его адсорбционной активности в водно-солевых
средах. Цель работы - исследование основных закономернос
Рис. 1. Изотерма извлечения алюминия углеродным сорбентом
Техносорб-1 (а) и зависимость степени извлечения алюминия от начальной концентрации
раствора (б) при температуре 327 К
тей извлечения алюминия из водных растворов его солей углеродным
сорбентом Техносорб-1 и определение принципиальной возможности его использования
в процессах очистки загрязненных природных и сточных вод.
Процесс извлечения алюминия проводили в изотермическом
режиме при контакте модельных растворов с углеродным сорбентом при массовом соотношении
10:1 соответственно, в статических условиях. В качестве модельных использовали растворы
алюмоаммонийных квасцов с концентрацией от 20 до 500 мг Al/л. Количественное определение
алюминия в растворах проводили по методу градуировочного графика в соответствии
с методикой [3], сущность которой заключается в образовании стабильного комплекса
алюминия с ксиленоловым оранжевым в среде формиатного буфера при pH 3,5. Фотометрирование
растворов осуществляли на ФЭК-60 при длине волны 540 нм в кювете с толщиной слоя
30 мм. Чувствительность метода 0,5 мкг в 50 мл конечного разбавления, относительная
погрешность определения - не более 5%.
Топографию поверхности углеродного сорбента, импрегнированного
соединениями алюминия, изучали стандартным методом тепловой десорбции аргона [4].
Использование "мягких", не разрушающих сорбционные слои методов исследования
позволило получить объективную информацию о природе процессов, протекающих на углеродной
поверхности в ходе извлечения алюминия и объяснить основные закономерности изменения
физико-химических свойств углеродного сорбента.
Результаты и их обсуждение. Проведенные исследования показали,
что кинетика извлечения алюминия в условиях эксперимента описывается уравнением
первого порядка. Кинетические изотермы имеют завершенный вид, характеризуются крутым
подъемом в начальные моменты времени и описываются в неравновесных условиях (до
плато) уравнением:
= ln(Со/Cp) / exp(8,17 - 3363 / Т),
| | |
|