Адсорбция нефтепродуктов и неорганических ионов на минеральном сорбенте

Abstract

Актуальность исследования. В настоящее время среди различных методов очистки питьевых и сточных вод большое распространение получил сорбционный метод. Стремление повысить экономичность сорбционных процессов очистки воды делает актуальной проблему разработки, изучения механизма сорбции и практического применения эффективных и достаточно дешевых минерал ьных сорбентов. Цель работы: изучить сорбционные возможности минерального сорбента трепела по отношению к водорастворимым нефтепродуктам и ионам H2AsO4 -, CrO4 2-, Ni2+, Fe3+, а также исследовать механизм адсорбции для дальнейшего практического использования трепела в качестве сорбента в процессах водоочистки. Объект: природный минеральный сорбент - трепел Зикеевского месторождения Калужской области. Методы: рентгенофазовый анализ, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, метод тепловой десорбции азота, индикаторный метод. Результаты. Проведено исследование физико-химических характеристик трепела различными методами, такими как рентгеновский фазовый анализ, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой и метод тепловой десорбции азота. Было определено время контакта, удельная поверхность, удельный объем пор минерального сорбента. Определены кинетические параметры процесса адсорбции. Получены изотермы сорбции нефтепродуктов и ионов H2AsO4 -, CrO4 2-, Ni2+, Fe3+ на минеральном сорбенте - трепеле. Все изотермы были обработаны в координатах уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха. С помощью индикаторного метода установлен отрицательный заряд активных центров поверхности трепела. Показано, что модификация минерального сорбента трепела приводит к увеличению адсорбционной способности по отношению к ионам H2AsO4 -. Проведенное исследование показало, что минеральный сорбент трепел может использоваться в практике водоочистки в качестве экономически эффективного, безопасного и надежного сорбента при удалении нефтепродуктов и катионов Ni2+, Fe3+.

Relevance. Nowadays among different water purification techniques, sorption method is generally preferred. Intension to improve the efficiency of sorption in water purification makes the problem of developing and investigating the sorption mechanism and practical application of low-cost and effective adsorbents the focus of attention for many studies. The main aim is to study adsorption of water soluble petroleum substances and H2AsO4 -, CrO4 2-, Ni2+, Fe3+ ions from their aqueous solutions by mineral sorbent tripoli, and investigate the effect of various parameters affecting sorption behaviour for better understanding adsorption process and ways of possible usage of the mineral sorbent (tripoli) for wastewater purification. Object. Low-cost locally available tripoli (Zikeevsk deposit, Russia) was selected as a natural mineral sorbent.Methods: X-ray phase analysis, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, method of thermal desorption of nitrogen, Indicator method Results. Tripoli was characterized by different physico-chemical methods such as X-ray phase analysis, atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma, method of thermal desorption of nitrogen. The authors have determined contact time, specific surface area, specific pore volume of tripoli and adsorption kinetic data. The adsorption isotherms of petroleum substances and H2AsO4 -, CrO4 2-, Ni2+,Fe3+ ions from their aqueous solutions using tripoli were studied. The adsorption was explained in terms of Langmuir and Freundlich isotherms. Indicator method was applied to detect the fact that the tripoli active sites are negatively charged. It was determined that modification of mineral sorbent (tripoli) leads to increase in H2AsO4 - adsorbing capacity of tripoli. This work suggests that the mineral sorbent tripoli can be effectively used in water purification from petroleum substances and Ni2+, Fe3+ ions as low-cost, effective, environmentally friendly adsorbent.