Ағаш сорбенттердегі ауыр металдар (Pb II, Hg I, Hg II, Cd II) сорбциясы

1 Әдеби шолу

1.1 Су айдындарының ауыр металдар иондарымен ластануы

1.2 Ауыр металдардың су бетінде жинақталу формалары
1.3 Өнеркәсіптік ағынды сулар және оларды тазарту жолдары
1.4. Сорбциялық тазалау үрдісіндегі табиғи және түрлендірілген көміртекті сорбенттер
1.5 Ағынды суларды ауыр металдардан тазалаудағы сорбциялық зерттеулер
2 Тәжірибелік бөлім және нәтижелерді талқылау

2.1 Сорбент қасиеттерін зерттеу

Сорбентті дайындау әдістемесі

2.2 Йод бойынша сорбенттің сорбциялық сыйымдылығын анықтау әдістемесі

2.3 Сорбенттің ылғалдылығын және сорбенттегі ұшқыш заттардың шығымын анықтау

2.4 Pb2+,Cd2+, Hg+, Hg2+) иондарына қатысты сорбция үрдісінің жүргізу әдістемесі

2.5 Pb2++Cd2+ иондарының қоспасына қатысты сорбция үрдісінің жүргізу әдістемесі (фондық электролиттер қатысында)
2.6 Қолданылған реактивтер мен ерітінділер
2.7 Ағаш қалдығы негізінде алынған белсендірілген көмірлердің қасиеттері
2.8 Көміртекті сорбенттер қатысындағы Pb(ІІ), Cd(ІІ), Hg(І), Hg(II) металдарының модельді ерітінділеріндегі адсорбция үрдісі
2.9 Қоспа түріндегі Pb2++Cd2 иондарына қатысты сорбенттің адсорбциялық сыйымдылығын зерттеу

Қорытынды
Сан жылдар бойы адамзат сорбент ретінде кеуекті көміртекті материалдарды қолданды. Сонау XVІІI ғасырда ағаш негізіндегі көміртектің әртүрлі сұйық заттарды тазартып, кейбір газдарды сіңіретіні анықталған. ХХ ғасырдың басында көміртекті сорбенттерді (негізінен, ағаш және сүйекті белсенді көмір) тағам және шарап жасау өнеркәсібінде сұйықтықтарды тазарту үшін қолдана бастады.
Сорбенттер ретінде әртүрлі жасанды және табиғт кеуекті материалдарды қолданады: күл, кокстық ұсақ-түйек, торф, силикагельдер, алюмогельдер, белсендірілген көмірлер, шунгиттер, алюмосиликаттар және т.б. Сол себептен сорбциялық әдістерді біршама тиімді етіп шығару үшін қол жетімді, қоспаларды жоюда селективті болатын сорбенттерді дайындап шығару қажеттілігі туындаған [4-6].
Кейінгі жылдары белсендірілген көмір, силикагель, алюмогель және т.б. дара бейорганикалық сорбенттермен қатар аралас бейорганикалық сорбенттерді синтездеу бойынша ізденістер кеңінен өрістеуде. Олар екі немесе бірнеше адсорбенттердің қоспасынан тұрады және де қасиеттері өздерінің құрамдастарынан да олардың механикалық қоспаларынан да өзгеше болады. Аралас сорбенттерді синтездеу барысында олардың кеуектілігін, сорбциялық сыйымдылығын, талғамдылығын және басқа да негізгі өте қажетті сипаттамаларын оңай реттеуге мүмкіндік туындайды. Ал жаңа аралас сорбенттер алу мақсатында қызуғышылық тудыратын нысаналар ретінде модификацияланған силикофосфаттар қосылыстары болып табылады.
Табиғи ауыл шаруашылық саласында пайдаланылған қалдық суларды металл иондарынан арзан әдіспен тазарту көптеген еңбектерде қарастырылған. Соның бірі гальваника өнеркәсібінің суларын күріш сабаны, күріш қабықшасы және күріш кебегін пайдаланып рН-тың бастапқы мәні, металл ионының концентрациясы, адсорбенттің массасы, әсерлесу уақыты және температура секілді физика-химиялық параметрлердің әсерін зерттеу жұмыстары жасалды, сонымен қатар, тәжірбиелік мәліметтер Фрейндлих және Халси изотермияларымен өңделіп, диффузия коэффициенті мен аадсорбция энергиясының мәндері адсорбция құбылысының химиялық сипатқа ие екенідігін, ал есептелеген G0, H0 және S0 секілді термодинамикалық параметрлер спонтанды әрі эндотермиялық сипатқа ие екендігін көрсеткен.
        
        Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Академик Е.А. Бөкетов атындағы
Қарағанды мемлекеттік университеті
Ағаш сорбенттердегі ауыр металдар (Pb II, Hg I, Hg II, Cd II) ... ... - ... ... ... бойы ... сорбент ретінде кеуекті көміртекті материалдарды қолданды. Сонау XVІІI ғасырда ағаш негізіндегі көміртектің әртүрлі сұйық заттарды тазартып, кейбір газдарды ... ... ХХ ... ... ... ... ... ағаш және сүйекті белсенді көмір) тағам және шарап жасау өнеркәсібінде сұйықтықтарды тазарту үшін қолдана бастады.
Сорбенттер ретінде әртүрлі ... және ... ... материалдарды қолданады: күл, кокстық ұсақ-түйек, торф, силикагельдер, алюмогельдер, белсендірілген көмірлер, ... ... және т.б. Сол ... ... ... ... тиімді етіп шығару үшін қол жетімді, қоспаларды жоюда селективті болатын сорбенттерді дайындап шығару қажеттілігі туындаған [4-6].
Кейінгі ... ... ... ... ... және т.б. дара ... ... қатар аралас бейорганикалық сорбенттерді синтездеу бойынша ізденістер кеңінен өрістеуде. Олар екі немесе бірнеше адсорбенттердің қоспасынан тұрады және де қасиеттері өздерінің ... да ... ... ... да ... ... ... сорбенттерді синтездеу барысында олардың кеуектілігін, сорбциялық сыйымдылығын, талғамдылығын және басқа да негізгі өте қажетті сипаттамаларын оңай реттеуге мүмкіндік туындайды. Ал жаңа ... ... алу ... ... тудыратын нысаналар ретінде модификацияланған силикофосфаттар қосылыстары болып табылады.
Табиғи ауыл шаруашылық саласында пайдаланылған қалдық суларды металл ... ... ... ... ... ... ... Соның бірі гальваника өнеркәсібінің суларын күріш сабаны, күріш қабықшасы және күріш кебегін пайдаланып рН-тың бастапқы ... ... ... ... ... массасы, әсерлесу уақыты және температура секілді физика-химиялық параметрлердің әсерін зерттеу жұмыстары жасалды, сонымен қатар, тәжірбиелік мәліметтер ... және ... ... өңделіп, диффузия коэффициенті мен аадсорбция энергиясының мәндері адсорбция құбылысының химиялық сипатқа ие ... ал ... G0, H0 және S0 ... ... ... ... әрі ... сипатқа ие екендігін көрсеткен.
Практикалық маңызы. Қазіргі кезде көміртекті сорбенттерді қолданудың ... ... ... үрдістердегі адсорбциялық тазалаумен тығыз байланысты. Кеуекті көміртекті материалдар бастапқыда ағашты термиялық өңдеу барысында алынды. Қазір оларды кез ... ... ... ... ... ағаш пен ... тас ... мен қоңыр көмірді, синтетикалық полимерлі материалдарды, сұйық және газтектес көмірсутектерді, әртүрлі органикалық қалдықтарды жатқызуға болады. Ағынды суларды ауыр металдардан ... ... әрі қол ... ... көп ... ... жаңа, жоғары сапалы және екінші ретті тазартуды қажет етпейтін әдістерді дайындау экологиялық және экономикалық тұрғыдан өзекті мәселе болып табылады. Сондықтан ... ... ... ... ... экономикалық және экологиялық тұрғыдан тиімді болып табылады.
Ағын суларды тазарту ... ... ... ... ... таңдай білу маңызды қадам болып саналады, сондықтан ағын суларды улы металдардан қауіпсіз, әрі тиімді тазарту үшін әртүрлі технологиялар ... атап ... ... ... ... ион ... әдісі, сұйық мембрана әдісі, кері осмос әдістері, нанофильтрация әдісі, гибридті ... ... ... әдіс және түрлі сорбенттермен адсорбциялау тәсілдері кездеседі.
Ғылыми жаңалығы: бұл жұмыс барысында алғаш рет ауыр ... ... ... Pb2+, Cd2+, Hg+, Hg2 ... ... суларды тазартуда ағаш қалдығынан алынған көміртекті сорбентті ... ... ... ... ... ... Жоғарыда аталған мәселелерді ескере отырып, осы дипломдық жұмыста белсендірілген көмір алу технологиялары және кейбір орманды химиялық өнімдерді түрлендіру ... ... жаңа ... алу ... ... мен ... ... гидросфераға және адамдарға зиянды емес, қолжетімді жергілікті шикізаттан, яғни экологиялық мәселені шешетін ... ... ... ... алу ... ... ... негізделген, жұмыс барысында сорбенттің қасиеттерін зерттеп, сорбция үрдісін жүргізе отырып, сорбенттің сорбция үрдісіне ... әсер ... ... осы ... ... негізгі мақсаты болып табылады. Осы мақсатқа қол жеткізу үшін келесі мәселелерді шешу жолдары орын алынып, ... ... ... ағаш ... ... дайындап, оның қасиеттерін зерттеу;
* ауыр металдар иондарына (Pb2+, Cd2+, Hg+, Hg2+) қатысындағы ... ... ... ... ... ... ... отырып, статикалық жағдайларда адсорбциялық тазалау үрдісін жүргізу;
* ағынды сулардың ауыр металдар иондарының қоспасынан (Pb2++Cd2+) сорбциялық ... ... ... ... ... объектілері: құрамында ауыр металдар иондары бар модельді ерітінділер, ағаш ... ... ... ... ... ... ортофосфор қышқылымен (H3PO4 ) түрлендірілген көміртекті сорбенттердегі Pb2+, Cd2+, Hg+, Hg2+ ... ... ... ... ... атомно-адсорбциялық анализ, хромато-масс-спектрометрия, дериватография, спектрофотометрия, рН-метрия.
Практикалық база: Дипломдық жұмыс Физикалық және ... ... ... жасалды, зерттеуге қажетті кейбір анализдер Е.А. Бөкетов атындағы ҚарМУ-нің химиялық факультетіндегі атты ... ... ... ...
* ... ... Су ... ауыр металдар иондарымен ластануы
Ауыр металдардың қоршаған ортада, оның ішінде су беттерінде таралу ... ... және ... - ... ... ... ... тудырады.
Судың ластануын су айдындарына әртүрлі сұйық, қатты және газ тәрізді заттардың түсуі нәтижесінде ... ... ... ... ... өзгеруімен түсінеміз. Олар су айдындарын ластай отырып, ... ... ... ... ... ... ... және олардың денсаулығына зиянын тигізеді.
Жерасты және жерүсті суларының ластануын ... ... бөле ... - ... ... құрамының жоғарылауы, негізінен беттік ластануға тән;
химиялық - улағыш және улағыш емес органикалық немесе бейорганикалық заттардың суда ... және ... - ... ... ... және ұсақ балдырлардың суда кездесуі;
радиоактивтік - радиоактивті заттардың жерасты және жерүсті суларында кездесуі;
жылы - жылы және ЭС ... ... су ... ... ... айдындарының ластаушы көзі болып толық тазаланбаған өндірістік және ... ... мал ... ірі ... кен қазбаларының өндірілуі кезіндегі қалдықтар, шахта және кен ... ... жол және су ... ... ... ... [8].
Суды ластаушы металдардың ішінен адам денсаулығы мен өмірі үшін үлкен қауіп келтіретін қорғасын, кадмий және ... ... атап ... ... Бұл ... жартысынан көп бөлігі қоршаған ортаға этилдік бензиннің күйдірілуі ... ... Су ... ... ... негізінен өлшенген бөлшектермен адсорбциялық байланыста болады немесе гумин қышқылдарымен ерігіш комплекс түрінде кездеседі. Биометилирлеу кезінде, ... ... ... да ... ... ... су беттерінде әдетте қорғасынның мөлшері 3 мкг/л-ден аспайды. ... ... ... ... ... ... ... Қар осы ластаушыны белгілі дәрежеде аккумулирлеуге қабілетті: үлкен қалалардың маңайында оның құрамы 1 млн ... ... ... ал ... ... ... ... ~1 -- 100 мкг/л болуы мүмкін.
Су ... ... ... ... ... ... жолдармен жүреді. Кейде фитопланктон, сынап сияқты, оны 105 - дейінгі концентрлік ... ... ... Балықтарда қорғасын аз жиналады, осы себептен адам үшін бұл ... ... ... ... аз. Бұл ... ... жағдайдағы су айдындарындағы балықтарда өте аз табылады. Өндірістік қалдықтары бар аудандарда тетраметилқорғасынның балық клеткаларында жиналуы эффектілі және тез ... - ... ... және созылмалы әсері ластанудың 0,1 -- 0,5 мкг/л дәрежесінде орын алады. Адам организмінде қорғасын адамның сүлдесінде кальцийдің орнына жиналуы ... ... ... ортада сынап қосылыстары әртүрлі тотығу дәрежесін көрсете отырып, яғни Hg(0), Hg(I), Hg(II), өзара әрекеттесе ... Аса ... ... ... ... ... ... саналады. Сынап қосылыстарының көп жинақталған жері (97% дейін) - мұхиттардың беттік суы. ... ... ... ... ... ... техногендік себептермен келіп түседі.
Ортаның қышқылдылығы мен оның тотықтырғыштық потенциалы сулы ортадан сынап қосылыстарын табуға қатысады. ... ... ... су ... көбінесе Hg(II) қосылыстары кездеседі. Сынап иондары берік комплекс түрінде суда кездесетін және ... ... ... әртүрлі органикалық заттармен байланысады. Әсіресе берік комплекстер күкіртқұрамды қосылыстармен түзіледі. Сынап судың бөлшектерінде жақсы адсорбцияланады. Осы кезде концентрлеу факторы 105 ... ... ... ... ... суда ... ... седиментациямен өлшенген бөлшектер сорбциясымен анықталуы мүмкін, яғни сулы ортадан сынаптың жойылуы жүреді.
Сулы ортада сынап R -- Hg -- X және R -- Hg -- R, ... R -- ... ... ... ... ... ... түзеді. Әдеби шолу бойынша сулы ортаға сынап металдық сынап, ион Hg(II) және фенилсынап ацетаты түрінде келіп түседі. Балықта ... ... ... ... - ... ... ферментерінің қатысында билогиялық жолмен пайда болады. Аса ластанбаған сулардың беттік қабатында сынап құрамы 0,2 -- 0,1 ... ... ... ал ... бұл ... үш есе аз ... ... Сулы өсімдіктер сынапты жақсы сіңіреді. Сынаптың органикалық қосылыстары R -- Hg -- R' ... ... ... ... түрінде кездеседі. Ағзадан сынаптың бейорганикалық қосылыстарынан, сынаптың органикалық қосылыстары ... ... Осы ... стандарттық шекті құрамын (0,5 мкг/кг) тағам өнімдерін сапасын ... ... ... ... қатар, сынап метилденген қосылыстар түрінде де кездеседі. Егер осы қосылыстар адам ағзасына түсетін болса, онда ... ... ... мүмкін.
Кадмий. Химиялық қасиеттері жағынан кадмий мырышқа ұқсас. Кадмий ферментативті процесстерде шұғыл бұзушылыққа әкеле отырып, ... ... ... ... ... болып орын баса алады. Кен орындарында кадмий үнемі мырышпен бірге кездеседі. Су жүйелерінде кадмий еріген органикалық заттармен байланысады, әсіресе оның ... SH ... ... болатын болса. Кадмий сонымен қоса ... ... ... қышқылдарымен комплекстер түзеді. Бірақ осы лигандалардың кадмийді ... ... ... ... болуы тірі организмдер үшін қауіпсіз кадмийдің бос ... ... ... қабілетті емес деп саналады. Кадмий иондарының түпкі тұнбалармен ... ... ... ... ... ... сулы орталарда кадмийдің бос ионы түпкі шөгінді бөлшектермен іс ... ... ... ... жыл ... кадмийді қоршаған ортаға түсіретін көздері көп болған. Кадмийдің қауіптілігі зерттеліп, белгілі болған соң олардың саны бірден ... ... ... ... елдерде). Қазіргі уақытта қоршаған ортаны осы ластаушымен ластайтын негізгі көзі - никель-кадмийлі аккумуляторларды ... ... ... ... кадмий Этна жанартаулардың атқылайтын өнімдерінде табылған. Жаңбыр суында кадмийдің концентрациясы 50 мкг/л-ден жоғары болуы мүмкін. Тұщы су ... және ... ... ... 20-400 нг/л шамасында болады. Оның аз мөлшері Тынық мұхитының аумағында тіркелген, Жапон ... ... ... (~0,8 -- 9,6 нг/л түбінде 8 -- 5500 м). Бұл металл су ... мен ... ішкі ... ... ... және ... ... өсімдіктерге келтіретін уыттылығы аз, сондай-ақ 0,2 -- 1 мг/л ... ... ... фотосинтез құбылысының жүруі төмендейді және өсімдіктің өсуі нашарлайды. Мынандай қызықты эффект бар: кадмийдің уыттылығы мырыш қатысында белгілі мөлшерде ... бұл ... осы ... ... ... процесстерде бәсекеге түсе алуы мүмкін деген болжамды растайды.
Кадмийдің өткір уыттылығы тұщы ... ... үшін ... 105 мкг/л-ге дейін бола алады. Судың қатаюуының жоғарылауы организмнің кадмиймен уланудан қорғану дәрежесін жоғарылатады. Адамдардың организміне трофикалық күрмеулермен түскен кадмиймен ... ... ... белгілі (итай-итай ауруы). Организмнен кадмий ұзақ уақыт аралығында тазаланып, шығарылады. (шамамен 30 жыл) [9].
1.2 Ауыр металдардың су бетінде ... ... ... басты сапалық көрінісі ретінде жерүсті суларының тазалығы қаралады. Улаушы металл су айдынына немесе өзенге түскенде осы судағы экожүйенің компоненттері ... ... ... ... саны ... ... ... әкелмейді. Экожүйенің сыртқы улағыш заттар әсеріне қарсы мүмкіндігін бағалау үшін экожүйенің буферлі сыйымдылығы деген шама қолданылады. Сондай-ақ тұщы су ... ауыр ... ... ... ... ... мөлшердегі улағыш металл болып табылады. Осы металлдардың түсуі қарастырылып отырған ... ... ... ... ... әсер ... Осыған байланысты улағыш металл келесі құраушыларға бөлінеді: 1) еріген түрдегі металл; 2) ... ... ... ... яғни өсімдік микроорганизмдерімен; 3) су ортасындағы минералдық және ... ... ... ... болатын қалдықтарға тұрақтылар; 4) еріген түрдегі су жүйесінен қалдықтар бетінде адсорбцияланғандар; 5) өлшенген бөлшектердегі адсорбцияланған ... 1 ... ... ... (М) су ... ... ... түрінде көрсетілген.
1 сурет. Улағыш металдың (М) су экожүйесіне түсу жолдары және болу формалары
Металдың суда болу ... ... әсер ... ... ... ... мыстың болуын оқып - талдау кезінде жерүсті суларында концентрациясының маусымдық өзгерістері қаралады: қыс мезгілінде олар максималды, ал жаз ... ... ... өсу дәрежесі төмендейді. Өлшенген органикалық, мыс иондарын адсорбирлеуге қабілетті бөлшектерді тұндыру кезінде ... ... ... және бұл ... ... ... әкеледі. Сонымен қоса бұл процесстің интенсивтілігі өлшенген бөлшектердің седиментация жылдамдығынан тәуелді екенін айта кеткен жөн. Яғни адсорбирлеуші мыс ... ... мен ... сияқты мұндай факторлардан жанама болады.
Металдың аккумулярлануынан басқа адсорбция және седиментацияға ... ... ... ... да процесстер болады. Олар экожүйенің улағыштар әсеріне қарсы тұрақтылығын көрсетеді. Олардың маңыздылары металл иондарын су ортасында еріген ... ... ... болады. Сонымен қоса, осы кезде улағыштың судағы концентрациясы өзгермейді. Оның үстіне, гидратталған металл иондары улағыштығы жоғары болып ... ал ... ... ... аз ... жоқ ... ... Арнайы зерттеулер табиғи жерүсті суларындағы улағыш металдың жалпы концентрациясы мен улылылығының арасында ... жоқ ... ... ... ... суларында органикалық заттардың көп мөлшері кездеседі, олардың 80%-ын суға жер қыртысы арқылы түсетін гумустық заттар ... ... ... ... ... Суда еритін органикалық заттардың қалған бөлігі организмдегі өмір сүруге қажет ... ... ... ... және аминқышқылдарына) ие, немесе антропогендік жолмен пайда болған қоспаның химиялық қасиеттеріне ұқсас. Олардың барлығы су ... ... ... ... шыдайды. Бірақ олардың барлығы комплекстегі металл ионы мен судың улылығын төмендетушілерді байланыстыратын комплекс түзуші реагенттер болып ... ... ... ... металл иондарын әртүрлі буферлік сыйымдылықпен байланыстырады. Оңтүстіктегі көл, өзен, су айдындарындағы табиғи компоненттердің көп бөлігі (гумустық заттар, гумин ... және ... ... және ... жоғары концентрациялары Солтүстіктегі су айдындарының суларына қарағанда табиғи эффектілі ... ... ... бар ... ... ... ... климаттық шарттарына байланысты. Жерүсті суларының буферлі сыйымдылығы улағыш металдарға байланысты еріген органикалық заттар мен ... ... ... ғана ... ... қоса гидробионттардың аккумулярлаушы қасиеттерімен сипатталады. Және экожүйедегі барлық компоненттердегі, еріген органикалық заттармен комплекс түзушілермен қоса, металл иондарының сіңіру ... ... ... барлығы ластаушы металдардың жерүсті суларына түсуі кезіндегі процесстердің қиын ... ... ... әсері нәтижесінде өсімдік қалдықтары айналымдары арқылы пайда болған спецификалық табиғи жоғары молекулалы қосылыстар, гумин қышқылдары ауыр металлдар иондарын тұрақты комплекстерге ... ... ... ... ... айта ... жөн. ... сәйкес тұрақтылық константасы (гумин қышқылдарымен ауыр металдардың комплекс иондары) металл табиғатына байланысты 105 -- 1012 арасында болады. ... ... су ... ... ... ... ... металдардың кездесу формаларын анықтаудың химико-аналитикалық аспект проблемалары 20 жыл бұрын анықтала бастаса да анализдің жаңа әдістері пайда болуымен бұл ... енді ғана ... ... ауыр ... ... тек ... құрамын анықтаған және өлшенген және ерітілген формалары арасындағы үлестерін тапқан. Металдармен ластанған судың сапасы жайлы ШРК ... ... ... ... ... сараптаған.
2 суретте улағыш-металдардың табиғи жерүсті суларындағы таралу схемасы көрсетілген. Ол схемада химиялық және физико-химиялық процесстердің әртүрлі формалардағы ... ... ... ... ... ... иондары (Mm)n[+]
Бейорганикалық қосылыстары бар қарапайым қосылыстар: MClnn[-]m; (MHCO3)2 және т.б.
Улағыштықтың төмендеуі
Күкіртті лигандалар мен аминқышқылдар ... MSR; ... және т.б. ... және ... ... ... ... бөлшектер бетінде адсобцияланған металдар: M[n+] - Fe2O3·nH2O; ... және ... ... ... ... металдардың болу формалары
Қазіргі уақытта бұл бағалау металдың биологиялық әсері судағы қалпына байланысты анықталатын болғандықтан толық емес және негізсіз ... ... ... айтылғандай, ерекше жағдайларда, мысалы, органикалық заттардың табиғи жолмен комплекс түзуі нәтижесінде, бұл комплекстердің улағыштығы төмен ғана емес, және ... ... ... әсер ... және осы ... олар ... биологиялық қол жетімді болады.
ШРК жасап шығару кезінде комплекс түзілу ... ... және тірі ... ... ... әсер ... бағалау табиғи жолмен пайда болған, еріген органикалық заттарсыз таза суда жүргізілген. Асыра айтқанда, ... ... ... ... тіпті кейде мүмкін емес.
Сонымен, ауыр металдармен ластануы нәтижесінде судың улағыштығы металдардың акваион концентрацияларымен немесе бейорганикалық иондары бар қарапайым комплекстермен ... ... да ... ... ... ... (әсіресе органикалық) улағыштықты төмендетеді. Жоғарыда айтылғандай қалдықтарда улағыш заттардың жиналып қалуы сулардың улағыштық қасиеттерінің пайда болуына себеп болуы ... ... де, егер ... ... ... болса, су таза болды десек те, біраз уақыттан судағы қалдықтар әсерінен кейін металлдың кері миграциясы болуы мүмкін. Сол ... су ... ... ... оның ... ... заттардың белгілі бір уақыт өткеннен кейінгі жасалған анализіне ... ... ... ... ... ... ластағыш заттар судың сапалық өзгерістеріне әкеледі. Олар көбінесе судың физикалық ... ... ... ... ... дәмінің өзгеруі т.б.) өзгертеді; судың химиялық қасиеттерінің өзгеруіне де әкеледі (судың ішінде жағымсыз ... ... ... су ... заттардың қалқып жүруі).
Өндірістік ағынды сулар өндірістен шыққан қалдықтармен және ... ... ... Олардың сандық және сапалық қасиеттері әртүрлі және өндірістің саласына, сол саладағы технологиялық процесстерге ... ... екі ... ... ... ... ... қоспалары бар; және құрамында улағыш, у бар заттар. Бірінші топқа сода, сульфатты, ... ... ... ... ... ... қышқылдар, негіздер, ауыр металдар иондары бар мырыш, никель, қорғасын кендерінің байыту фабрикалары және т.б. Бұл топтың ... ... ... ... қасиеттерін өзгертеді.
Ағынды сулардың екінші тобына мұнай-химиялық, мұнай өңдейтін зауыттардан шыққан, органикалық синтез орындарының және коксохимиялық қалдықтармен ластанған сулар жатады. Онда ... ... ... аммиак, альдегидтер, шайыр, фенолдар және басқа да жағымсыз заттар болады. Бұл топтағы ағынды сулардың улағыш әсері, негізінде, тотықтырғыштық ... ... Ол ... ... судағы оттегінің көлемі азаяды, оттекке биохимиялық қажеттілік ... ... ... ... ... [10].
1.3 Өнеркәсіптік ағынды сулар және оларды тазарту жолдары
Тазалау әдістері - ... ... кері ... ... мембраналық технологиялар, биологиялық тазалау үрдістің төменгі сапасыздығы оның қолдану аясын шектейді. Осыған байланысты қымбат емес, әрі ... ... ... сорбциялық әдістер екені анықталды, олар жоғары концентрациясына, олардың химиялық тұрақтылығына байланысты кең ауқымдағы тазалауды көрсетеді [11-13].
Қазіргі ... ... ... ... ... ... ... өте маңызды: ол кейбір құрылғылардың, химикаттар мен материалдардың жетіспеушілігі. Сондықтан ... ... бірі ... жаңа ... ... тазарту әдістерін жаңарту, суды тазартудағы капиталдық және эксплуатациалдық қаржы шығынын төмендету, өнеркәсіпті сумен жабдықтау туралы жабық системалы кәсіпорын, автоматизация мен ... ... ... ұғыну мәселелері басты назарға қойылған.
Қай категория болса да жалпы шарттар шығарылымы үстіңгі су қоймалары (өзен, көл, су қоймалары, ... осы су ... ... шаруашылығының маңыздылығымен және суды қолдану әрекетімен анықталады. Өнеркәсіпте көбінесе суды ... ... ... ... ... ... - ... химиялық және биохимиялық.
Өндірістің кеңейтілген масштабы және су сапасының жоғары болуын табиғи және ағынды суларды тиімді әдіс ... ... және оны ... ... ... ... және ... сулардың ластануы АО , АО , АО аймақтарында байқалады. Жерасты және беттік сулардың ластану деңгейі мырышпен, ... ... ... ... ... ... ластанған. Негізгі ластанған аймақтардың бірі Ертіс бассейнінің сулары. Шамамен 11% жуық ағыстар ... ... 22 % ... ... ... ... түседі.
Түсті металлургия орындарының ағынды суларын ауыр металдар иондарынан тазарту мақсатында қолданылатын әдістердің ішінен сорбциялық әдіс ... ... ... Сорбция - бұл жұтылу механизіміне тәуелсіз, бір заттың екінші затпен жұтылу үрдісі. Қатты зат - ... ... ... ... суды ... практикалық маңызы зор. Фазалардың бөліну шегінде беттік энергияға ие сорбент ... ... ... зат ... ... ... үрдісінің негізі болып табылады. Сорбция үрдісі беттік энергияның төмендеуімен байланысты және өздігінен жүреді. ... ... ... ... ... және жасанды кеуекті материалдарды қолдануға болады: күл, кокстық қалдық, торф, ... ... ... ... ... ... ... және т.б. Сорбенттің белсенділігі көлем бірлігінде немесе сорбент массасына (кг/м3, кг/кг) қатысты сіңіретін заттың санымен сипатталады. Сорбция су көздерінен ерітілген ... ... ... заттардан тазартудың аса бір тиімді әдісі болып табылады. Сорбциялық әдістің артықшылығына: химиялық тұрақтылығына байланысты әртүрлі табиғи көздерінен ластанған суларды ... ... ... ... ... және үрдісті бақылау жатқызылады.
Сорбент алумен байланысқан шығындар әртүрлі өнеркәсіп орындардан қалдықтарды өңдеу барысында осы мақсатта түрлі ... ... ... шығаруға болады. Көп мөлшерде түзілетін өнеркәсіптегі қатты қалдықтарды көміртекті сорбенттерді дайындауда қайта өңдеуге ... ... олар суды ... ... мүмкін. Осылайша, үш мәселенің шешімі табылады: қалдықтарды өңдеу, шикізатты сақтау және суды тазалау [14].
1.4 Сорбциялық тазалау үрдісіндегі ... және ... ... сорбенттер
Соңғы кезде судың сапасына қатаң талаптар туындаған сайын, суды тазалаудағы көптеген классикалық әдістер табиғи және ағынды сулардың ... ... ... ете ... ... және экономикалық тұрғыдан өте тиімсіз болып табылады. Сондықтан зерттеушілер су ... ... ... ... бөліп алу әдістерінің жаңа түрін ойлап табуға назар аударды. ... ... ... ... ... ... сорбция үрдісі саналады, ол қол жетімді, әрі судағы еріген қоспалардың тазалану дәрежесі біршама жоғары болып келеді. Сонымен қатар, сорбциялық ... тағы бір ... - ... жабдықтаудағы қарапайымдылық пен үрдісті толық немесе ... ... ... табылады. Сорбциялық практикада қолданылатын микрокеуекті белсенді көмірлерде кемшіліктер қатары орын алған, олар сорбция үрдісін дұрыс жүргізілуіне кедергі болады. Мысалға, осындай ... ... ... ... ... тудыратын түйіршіктердің дұрыс емес формасын жатқызуға болады, олар сорбциялық құрылғының үздіксіз жұмысын және ерітінділерден ... ... ... ... ... ... ... белсендірумен көмірсутектердің жоғары температурадағы пиролизі мен беткі қабатты химиялық түрлендіру жолымен алынған пироккөміртектер негізіндегі синтетикалық матриалдардың жаңа түрі пайда болғаннан ... ... ... сан ... түрі ... [15].
Сорбенттерге келесі бір талаптарды қанағаттандыру қажет: үлкен сорбцялық ... ... ... ... ие ... ... оңай ... ұшырап, қолжетімді арзан болуы қажет [16].
Ағынды сулардың тазалану дәрежесі суға қойылатын талаптар мен оның қосалқы өнімдермен ластануына байланысты салыстыру ... ... ... ... ... зиянды қоспалардың концентрациясын төмендету үшін терең тазалаудың қажеттілігі туындайды. Сондықтан, ағынды суларды тазалау барысында шекті рұқсат етілген ... (ШРК) ... ... ... ... ... жоғары концентрацияларды төмендету жұмыстары анықталды [17].
Белсендірілген көмірлер - жылына миллион тонналап өнідірілетін кең қолданылатын ... Ол ... ... жағынан әртүрлі болып келетін қоспаларды жою үшін қолданылатын әмбебап сорбент болып табылады. Белсендірілген көмірді ... ... ... көзі ... ... ... органикалық заттар. Табиғи қатарына: ағаш, қоңыр және тас көмірлер, мұнайдың ауыр фракциялары, ал жасанды - химиялық өнеркәсіпте өндірілетін полимерлі материалдар ... ... ... материал (ККМ) құрылымы графиттің құрылымына сәйкес келеді, бірақ кеуекті көміртекті материалдарда ... ... - ... ретті және ретсіз түрінде кезектесе орналасқан. ККМ графитпен салыстырғанда, ККМ кеуекті бос кеңістікті көрсетеді, ол әдетте ... ... ... сәйкес келеді. Бос кеңістік пайда болғанына байланысты оларды: микропоралар (2 нм), мезопоралар (2-50 нм) және макропоралар (> 50 нм) деп ... ... өзін ... 0,7-2 нм ... ... және өлшемі < 0,6-0,7 нм болатын ультрамикропора деп бөледі. Осы поралардың болуын байланысты ККМ жоғары шекті беттік қаситке ие, ... ол ... пен ... әртүрлі заттарды сіңіре (адсорбциалау) алады. фазааралық бөліну кезінде ... ... ... деп ... ... ККМ ... ... оның беттік қабатына, табиғатына және беттік реакцияласушы топшалардың ... ... ... ... Соңғылар қатарына, әдетте, көміртекті материалды беттік қабатын өңдеу барысында түзілетін функционалды топшалар қатысады: фенол (гидроксил), ... ... ... ... топшалар және т.б..
Көміртекті сорбент экологиялық таза ... ... жаңа ... көрсетеді, себебі ол табиғи органикалық шикізатты термиялық өңдеу барысында ... ... ... әртүрлі формаларда қолданады: өлшемі 0,8 мм дейін болатын ұнтақ түрінде, ... ... ... ... ... мен ... ... қабықша, мата талшығы түрінде де пайдаланады. Ұнтақтәріздес сорбенттер біршама кең ауқымда қолданылады, себебі оны ұсақталған ... оңай ... ... ... ... сан ... келесі қасиеттеріне байланысты түсіндіруге болады: бастапқы шикізат табиғаты (қатты, сұйық және газтәріздес), алу ... ... және ... (кеуектілік, беткі қабаты, өлшемі, тесіктердің (пора) бөлінуі) қасиеттері және қолдану аймағы.
[18] ... ... ... өнімдері мен ерітілген органикалық заттардан алынған көміртекті сорбенттер, суды сорбциялық тазалауда тиімді екенін көрсетеді, оның аналогтары ретінде Norit, ... Calgon Corp ... ... атап ... ... Суды түрлі органикалық қосылыстар мен мұнай өнімдерінен, бояғыштардан, ПАВ, пестицидтерден, ... ... және суды ... ... және ... үрдістерді интенсификациялау үшін бір реттік сорбенттер қолданылады. Осы ... ... ... ... ... және электрохимиялық өндірістер ағыстарынан қоспаларды бөлу үшін және ауры металдар иондарын концентрлеу үшін пайданылуы ... ... ... ... енгізу үшін матрица ретінде де, судағы темір құрамын төмендету үшін қолданылады.
Қазіргі ... ... ... ... бетінде ақуыздық молеукалардың адсорбциясын зерттеуге көп көңіл бөлінген [19]. Осы зерттеу өзектілігі биоспецификалық сорбенттерді дайындаумен байланысты, олар ... ... ... және т.б. аурулардан (приондар, вирустар мен бактериялар өнімдері, тау-ақуыз) туындайтын, адам ағзасында жиналатын ақуыздық сипаттағы уытты заттардың ... ... ... ... ... ... ... молекулалық массалы ақуыздырға жататыны анықталды. Негізінен, жүйесіндегі құбылыстарды зерттеу де аса ... ... ... [19]. ... ... ... сорбенттер биоспецификалық сорбенттерді дайындауда жақсы тасымалдағыш болып табылады, бұл оның ерекше ... ... ... ... ... арттыру мақсатында ақуыз табиғатындағы қосылыстарға қатысты көміртек бетінде функционалдық топшалармен ... ... ... ... ... жұмыста [19] алғаш рет кезекті поликонденсацияға ұшыраған, органикалық қышқылдармен түрлендірілген көміртекті ... ... ... ... ... ... Осы әдіс көміртекті сорбенттерге қатысты алғаш рет қолданылған және аса қызығушылықты көрсетеді, себебі түрлендірудің таңдалған ... ... ... ... ... ... Осылайша көміртекті сорбенттің сипаттамасын беруге болады (1-2 кестелер).
1 кесте
Көміртекті сорбенттің қасиеттері
Тесіктердің жалпы көлемі
0,5 - 1,5 ... ... ... адсорбциялық белсенділік
50 - 150 мг/г
Минеарлды қоспалар құрамы
10-20 % массы
Түйіршіктер диаметрі
2-10 мм
2 кесте
Көміртекті ... ... ... ... ... ... адсорбция-сы, мг / 100 г
Vr
V микро
V мезо
V макро
БАУ
1,60 - 1,8
0,22 - 0,25
0,08 - 0,10
1,30 - 1,45
100 - 250
АГМ-1
0,70 - ... - ... - ... - ... - ... ... - ... - 0,35
0,05 - 0,10
0,30 - 0,50
180 - 300
Сапро-пельді
0,4 - 1,70
0,05 - 0,15
0,10 - 0,30
0,60 - 1,40
50 - ... ... ... ... да ... үрдісін түсіндіру), практикалық жағынан да (биоспецификалық көміртекті гемосорбенттерді дайындау) өзекті болып саналады. ... ... ... [19], ... ... мен ... алу үшін ... модификаторлар қасиеттеріне байланысты негізгі талаптар қойылды; ақуыз табиғатының қосылыстарымен әрекеттесетін беттік функионалдық топшалар концентрациясын жоғарлату мақсатында ... ... ... ... ... ... ие көміртекті материалды түрлендіру жұмыстары жүргізілді; түрлендірілген көміртекті гемосорбенттердің физико-химиялық қасиеттері зерттеліп, көміртекті тасымалдаушының ... ... ... ... ... топшалардың құрамы, ақуыздарға қатысты адсорбциялық қасиеттері) салыстырылды; модификатордың әсері, шекті беткі қабат, тесіктер өлшемі сияқты қасиеттері ... ... ... материалдар - өнеркәсіп пен техника салысында кеңінен қолданылатын ... ... ... ... ерекше қасиет беріп, сорбциялық қасиетін арттыру мақсатында оларды түрлендіреді. Түрлендіру физикалық әдістермен, мысалы, сорбентті қосымша ... ... ... (электрохимиялық) өңдеу, мысалы, азот қышқылымен тотығу немесе химиялық белсенді ... ... ... ... ... [20]. ... ... фенолформальдегид шайырлары негізінде алынған сорбенттер аса қызығушылық танытуда, олардың ... ... ... 2500 м2/г ... ал ... жағдайларда одан да артық көрсетеді, екінші орында гидратцеллюлоза орналасқан. Алынған көрсеткіштер стандартты болып табылады және сорбенттер ... ... ... ... ... ... талшықтар қопсыған түрдегі құрылымды көрсетеді. Олар микрокристалдармен байланысқан түзілулерді көрсетеді, олардың арасында тесіктердің үлкен өлшемі ... Осы ... ... ... ... ... қазіргі кезде кейбір жағдайларда олар қойылған талаптарды қанағаттандырмайды. Негізінен электрөткізгіштік қасиеттерге ие талшықты сорбенттерді алу қажеттілігі туындаған, ерітінділер адсорбциясынан кейінгі тура ... үшін ... ... ... ... көміртекті талшықты сорбенттер физикалық адсорбция нәтижесінде еріткіштер немесе қандайда бір заттарды байланыстыратын жай ғана адсорбент емес, олар полиамфолит те бола ... ... ... ... ... ... ... сипаттамалары біршама төмен болып келеді.
Суды немесе басқа да ... ... ... топшаларды көрсететін аниониттер мен катиониттерді құрайтын көміртекті талшықтар дайындалды. Осы талшықтар-катиониттер - ... ... оңай ... Егер талшықтар 1100-1200°С төменгі температуралардан алынса, бірақ ... ... ... олар ... ... ретінде де қолданылуы мүмкін [20].
Суды тазалау мен ағынды суларды тазалауда көміртекті сорбенттерді қолдану масштабы ... ол ... ... ... ... ... тұрақтылығы. Осыған байланысты табиғи графиттерден арзан және қол жетімді көміртекті сорбенттерді алуды дайындау өзекті мәселе болып табылады. Олар ... ... ... ... ... материал болып келеді. Белсенді рагенттерге (су буы, көміртек диоксиді) қатысты табиғт графиттердің төменгі реакциялық қабілеттілігі осының негізіндегі кеуекті көміртекті материалдардың ... ... ... ... ... ... ие қосылыстарды түзе отырып, әртүрлі химиялық қосылыстармен әрекеттесу қабілеті байқалады [21].
1.5 Ағынды суларды ауыр ... ... ... ... ауыр ... ... сүйек қалдықтарынан алынған белсенді көмірлермен сорбциясына арналған жұмыстар кездеседі. Лигноцеллюлозалы шығындарды өңдеу кезінде көбінесе ... ... ... ... ... [22-25]. Ол ... ... бірыңғайлық қасиетін жоғарылатуға, процессте температураны төмендетеді және қайта өңдеу технологиясы ... ... ... ... ...
Бұл жұмыстың мақсаты ортофосфор қышқылының химиялық белсенділігіне сүйеніп сүйек қалдықтарынан жоғарыкеуекті, белсенді көмір алу, алынған материалдардың кеуекті құрылысының сипаттамаларын ... ... ... ... көк пен ауыр металл иондарына қатысты сорбциялық қасиеттерін зерттеу. Нәтижесінде мынадай мәліметтер алынған: кеуекті құрылысты бағалау сорбциялық ... ... ... назарда болатын негізгі қасиет болып табылады. 3 суретте 400°С температурада Н3РО4 - мен өңдеу арқылы сүйек ... ... ... көмірмен азоттың сорбция-десорбция изотермасы келтірілген. ИЮПАК классификациясына сәйкес, Xp= 0,5 және 0,75 ... ... ... азот ... ... адсорбенттерге тән І типке жатады. Хр = 1,0 және Хр = 1,25 коэффициенттерімен алынған азот ... ... І және ІІ ... ... ... орын алады. Изотерманың бірінші кесіндісі І типке жатады және ... ... ... р/р0 ... ... ... ... болса) адсорбирленуші азоттың санының өсуі байқалады, ол ІІ типке тән, адсорбцияның шексіз, көпқабатты болуымен сипатталады.
3 сурет. Асорбция-десорбция изотермасы, ... 77 К-де ... ... ... ... бұрыштар үлгілері үшін (а). Р/Рs - қаныққан газдың тепе-теңдік қысымдарының қалыпты қысымға қатынасы.
Сіңдіру Хр = 1,25 ... ... ... кеуектер арасында жіңішкеру болады, микрокеуектер мезокеуектер түзе отырып үлкейеді және байланысады. Өз кезегінде мезокеуектер азот молекулаларын жұтуға қабілетсіз ... ... ... ... ... ... меншікті беттік қабаты тез төмендейді (3 кесте).
3 кесте
Сүйек қалдықтарынан алынған ... ... ... ... ... ... ... 400°С, белсенділік уақыты 1 сағ)
Сіңу коэффи-циенті , Хр
БЭТ бойынша салыстырмалы беттік ... ... ... ... VΣ см[3]/г
Микрокеуектің көлемі, Vми см[3]/г
Мезокеуектің көлемі, Vме см[3]/г
Микропора үлесі, Vми/VΣ %
0,50
933
0,44
0,34
0,346
77
0,75
979
0,47
0,38
0,315
81
1,00
2169
1,00
0,80
0,667
80
1,25
1319
0,77
0,32
0,371
42
Сіңдірудің Хр = 0,5-0,75 коэффициенттерінде болуы жоғары ... ... (930-980 м2/г) ... ... ... әкеледі. Бастапқы шикізатты өңдеудегі сіңдірудің коэффициенті Хр = 0,5-0,75 дейін жеткенде жоғары меншікті беткі қабаты бар белсенді көмірлер ... ... (930-980 м2/г). ... ... Хр=1,0 ... ... БЭТ-тің меншікті беттік қабаты тез жоғарылайды және 2170 м2/г-ге дейін жетеді, осы кезде микрокеуек көлемі 0,8 см3/г құрайды. Сіңдірудің коэффициенті әрі ... ... ... ... БЭТ-тің меншікті беттік қабаты 1319 м2/г - ге дейін төмендейді, микропора көлемі 0,32 см /г-ге ... ... және ... ... ... Бұл ... ... бөлу мезо- және макропоралардың құрылымының құрылуының есебінен болатынын көрсетеді.
4 суретте сілтінегізді-цилиндрлік ... ... ... ... ... ... көрсетілген (QSDFT). Бұл қисықтар эффектілік радиустары 1,17-1,22 және 2,0-2,44 нм болатын екі максимумның болуымен сипатталады.
4 сурет. Сілті ... ... ... ... ... дифференциалды қисығы
Көрсетілген қисықтардың анализынан бұл облыстарда пора өлшемінің сіңдіру коэффициенті 0,5 пен 1,0 арасында болса пора өлшемі ... ал одан ... ... жеткенде бұл көрсеткіш тез төмендейді.
3-10 нм аумақты анализдей отырып Хр=0,5-0,75 сіңірудің коэффициенті кезінде көмір үшін ... ... ... ... 3-10 нм ... аумақты анализдей отырып, көмір үшін сіңдіру коэффициенті Хр=0,5-0,75 арасында болса кеуекті құрылымы маңызды емес болып дамыған. Сіңдіру коэффициенті Хр=1,0-1,25 ... ... пор ... ... 3,7 ... ... ... жоғарылауын байқауға болады. Бұл сіңдіру коэффициенттерін 1,0 және 1,25 ... ... ... айрықша дамуын көрсетеді.
Метиленді көк ерітіндісінің ағару процесін зерттеуге арналған сорбциялық зерттеулер кеуекті құрылысты сипаттайтын мәліметтермен сай келеді. Көмірдің ... ... ... алынған көбінесе микропористый болады, осы себептен олар МГ сорбциялық белсенділігі бойынша жоғары көрсеткіштер көрсете алмайды (5 ... ... Хр=0,5 ... коэффициенті кезінде алынған үлгінің адсорбция изотермиясы төмен тепе-теңдік концентрациясының айрықша көтерілуімен сипатталады.
5 сурет. МГ ... ... ... коэффициенттерінің үлгілері үшін сорбциялық сыйымдылықтың А (мг/г) тепе-тең ерітінді Степе-теңд(мг/л) концентрациясынан тәуелділігі
500-1400 мг/л аумақтағы концентрацияда ... ... ... ... сыйымдылықтың алынған мәндері бар болғаны 35-40 мг/г. Сіңдірудің максималды Хр=1,25 коэффициенттері кезінде ... ... ... тепе-тең концентрация аумағында 120 мг/г жетеді. Бұл нәтиже жоғарыкеуекті өндірістік көмірлердің белсенділік қабілеттеріне қарама-қайшы келеді [26].
6 ... ... ... ... 14-15 ... ... жоғарылағанда Ni2+, Сг3+, Сu2+, Zn2+ иондарының адсорбциялық сыйымдылығы үлкейеді, одан да үлкен концентрацияларда ол тіптен өзгермейді және бұл ... пен ... ... ... ... көрсетеді.
6 сурет. Ауыр металдар иондарының концентрациясынан адсорбция сыйымдылығының тәуелділігі
Осы уақытта Сd2+ иондарының зерттеліп отырған концентрацияда (20 ... ... ... ... ... өсуі ... Сd2+ ионы бар адсорбенттің толық қанығуы барынша жоғары, тұрақты концентрацияларда болады. Жоғары концентрацияларда (> 20 мг/л) ... ... ... ... бөлу үшін Сd2+ ... сорбциялық айрықша қасиеті басқа иондардың сорбциялығымен салыстырғанда, сүйек қалдықтарынан алынған көмірді қолдану тиімді деген қорытынды шығаруға болады.
Алынған адсорбция изотермалары ... ... ... ...
а= ... - ... ... - максималды адсорбция көлемі, мг/г; К - ... ... ... ... ... ... теңдеуіндегі константа, корреляция коэффициенттері берілген.
4 кесте
Әртүрлі металдар үшін есептелген Ленгмюр изотермасының параметрлері
Металл иондары
Ленгмюр ... ... ... зерттелген иондар үшін корреляция коэффициенттері жоғары болады, бұл Ленгмюрдің эксперименталды берілген мәліметтерінің әдісіне сай келеді. Осы теңдеу ... ... ... ... ... ... ... мәліметтермен сәйкес.
Адсорбция эффектілігін Ср=10 мг/л стандартты шарттарда зерттеліп отырған ... ... үшін ... алу ... Кр ... ... ... Кр - дың сандық мәндері көрсетілген диаграммада көрсетілгендей (7 сурет) көмірдің жоғары ... ... Cd2+, Cu2+ және Cr3+ ... қатысты белгіленеді.
7 сурет. Ср=10 мг/л, Хр=1,25 коэффициенттері кезінде сүйек қалдықтарының Н3РО4 - пен ... ... ... ... белсендірілген көмір үшін Кр мәндерінің диаграммасы
Сіңіру қабілеттеріне байланысты катиондар қатары келесідей болып орналасады:
Сd2+> Сu2+> Сг3+> Zn2+> ... ... ... ... ... ... жаңа ... шикізат - сүйек қалдықтарынан алынған белсенді көмір үлгілері ... ... ... ... меншікті беттік қабатының көрсеткіштері жоғары (5бэт=980-2100 м2/г) және поралардың көлемі ... ... ... жоғары болады.
Түрлендіру жолдарымен бастапқы шикізатты сіңдірудің сатыларының оптималды сіңіру коффициенттері (Хр=1,0-1,25) ... Олар ... ... белсенді көмірлерді максималды сипаттамалармен алуға мүмкіндік жасайды. ... ... ауыр ... ... ... қасиеттері зерттелген (Сd2+, Сr3+, Ni2+, Сu2+, Zn2+). Степе-тең=10 мг/л ... ... сай ... ... ... ... ... белсенділік қатары жасалған.
Қазіргі кезде полимерлі целлюлозоқұрамды материалдарды зерттеу және олардың сорбциялық үрдістегі заңдылықтарын анықтау өзекті мәселедердің бірі ... ... Бұл ... ... ... кеңейту мақсатында тиімді болып саналады және олар сулы ерітінділерді әртүрлі ауыр металдар иондарынан тазартуда кеңінен ... ... ... ... әртүрлі өсімдік түрінің өнімдерін өңдеу үлкен назарды аудартады, олар қайта өңдеуді қажет ететін шикізаттар (ағаш қалдықтары, мақта және т.б.) ... ... және ... да ... ... арзан болып табылады [27-28].
Әдебиеттерде поливинилпирролидонмен түрлендірілген, целлюлозақұрамды ... ... сулы ... ауыр ... ... ... ... жұмыстар қарастырылды [29]. Нәтижесінде келесі мәліметтер алынды: интегралдық және дифференциалдық түрлеріндегі потенциометриялық титрлеу ... 8-9 ... ...
8 сурет. Сорбенттің карбоксильді топшалар құрамын анықтау
9 сурет. Мақталы целлюлоза негізіндегі сорбентті титрлеудегі ... ... ... ... ... ... мақсатында авторлар сәйкес келетін металл сульфаттарының сулы ерітінділерінен Cd2+, Cu2+, Fe2+, Ni2+ мен Zn2+ ... ... ... ... ... сорбенттермен ауыр металдар иондары үшін тәжірбиелік изотермияларды ... көп ... ... ... ... қолданылады:
A= Ainfinity ∙K ∙CP(1+K∙CP) (2)
мұндағы
Аinfinity - шекті сорбция шамасы;
К - ... ... ... ... сорбциялық тепе-теңдіктің концентрациялық тұрақтысы, л/моль.
Тәжірбиелік изотермиялар сорбцияның екі моделі негізінде өңделді: Ленгмюр және ТОЗМ, бұл мақталы ... ... ... ... ... ... ... моделімен анықталған Cd2+, Cu2+, Fe2+, Ni2+ мен Zn2+ иондары үшін Аinfinity мәндері келесідей: 0,51; 0,43; 0,28; 0,21 мен 0,17 ... ал ТОЗМ ... ... ... 13,7; 12,1; 8,3; 6,4 мен 4,3 ... құрады. Алынған нәтижелер әртүрлі модельдермен сорбция изотермияларын сызықты түрге келтіргенде металл иондарының шекті сорбциясының реттілік ... ... ... ... [29], ТОЗМ ... ... ... сорбцияның шекті мәндерінің (Аinfinity) жоғары болуы ауыр металдардың целлюлозақұрамды сорбенттің иондық алмасу механизіміне байланысты. Полисахаридті сорбент құрамында -СООН топшасының ... ... ... ... электролиттер сорбциясын карбоксильді топшалардағы иондық алмасу деп қарастыруға мүмкіндік береді.
2[-СОО Na]+Cu2+[-(СОО)2Cu]+2Na+
Иондық алмасудың ... ... ... ... ... сорбцияға дейінгі және сорбциядан кейінгі сульфат-аниондардың тұрақты концентрациясы және атомды-адсорбциялық спектроскопия әдісімен дәлелденген ерітіндіге натрий иондарының ... ... ... ... ... және модифицирленген мақталы целлюлозаның сорбциялық қасиеттерін зерттеді; кальций-ацетатты әдіспен сорбенттегі карбоксильді топшалардың ... ... ... карбоксильді қышқылдылықтың шамасы 0,39 мг∙экв/г құрады; сульфаттардың сулы ерітінділерінен мақталы целлюлоза ... ауыр ... ... ... ... Ленгмюр теңдеуінің сызықты координаталарымен өңделген изотермиялар Cd2+, Cu2+, Fe2+0, Ni2+ мен Zn2+ ... үшін ... ... ... ... ... есептеуге мүмкіндік берді, сәйкесінше олар келесідей мәндерді құрады: 0,51; 0,23; 0,20; 0,16 мен 0,12 моль/кг; ... ... ... ... атты ... полимермен түрлендіру жұмыстары жүргізілді. Сорбция үрдісі Полидон-А ерітіндісінің концентрациясы 100 г/л ... ... ... ... анықталды. Целлюлоза негізіндегі модифицирленген сорбент біршама жоғары сорбциялық қасиет көрсететіні анықталды [29].
Қорғасынды әртүрлі өнеркәсіп саласында (металлургияда, металөңдеуде, электротехникада, мұнайхимияда және т.б.) ... ол ... ... көрсететін иондар түрінде ағынды суларға келіп түседі. ... ... су ... ... ... ... ... рұқсат етілген концентрациядан (ШРК) асып кетуі мүмкін. Қорғасын зақымдылығының лимиттік көрсеткіші ШРК бойынша 0.03 мг/дм3 құрайды. Қоршаған ... ... ... адам ... да кері әсер ... ... және оның ... ракты (IARC) емдеуде 2Б топшасының (адам үшін потенционалды канцерогенді) заты ... ... ғана атап өту ... ... ... ету ... яғни су ... ластануын тоқтату немесе төмендету үшін ағынды суларды тазарту жұмыстарын жүргізу қажеттілігі туындады, бұл мәселені шешу үшін әртүрлі ... ... ... тазалау жұмыстарын жүргізілуі мүмкін. Суларды тазалау мақсатында полимерлі сорбенттер біршама тиімді екені анықталды. [29] жұмысының авторлары су көздерінен қорғасын иондарын ... алу үшін көп ... ... топшаларды құрайтын сорбенттер тиімді екенін көрсетті. Жұмыс барысында фосфорқұрамды топшалары бар полимерлі ... ... сулы ... ... ... ... үрдісі зерттелді.
Қорғасын иондарының сорбциясын статикалық режимде шектелген көлем әдісімен келесі методика бойынша зерттеді: колбаға салынған сорбент сынамасына (0.010-0.10 г), ... ... ... ... ... ионы бар ... белгілі бір көлемін (0.015 дм3) құйды. Фазаларды белгіленген уақыт (~24 сағ) бойынша байланыста ұстады, уақыт өткеннен кейін фильтрлеу арқылы бөліп, ... ... ... ... ... ... зерттеудегі тәжірбиелік нәтижелер ионның сорбенттелу шамасы (СЕ, ммоль/г) мен сорбция дәрежесі (R, %) ... (3) мен (4) ... ... ...
CE= ... ... ... -- сорбент грамына алынған сорбенттелген қорғасын мөлшері, ммоль/г;
С0, Ср -- ... ... ... бастапқы және тепе-теңдік концентрациялары, ммоль/дм3;
V-ерітінді көлемі; g- сорбент массасы, г.
Металл иондарын анықтау үшін ... ... ... ... ... ... ... Сорбент құрылымындағы функионалдық топшалар ретінде фосфондар мен фосфатты топшалар қатысады. Сорбенттің функционалдық топшаларының иондану константалары алдын ала ... (рК =4,46; рК ... ... ... ... ... қасиетін анықтау үшін алдымен статикалық жағдайларда сорбция дәрежесінің ерітінідідегі рН байланысты ... ... ... рН мен ... ... сорбциясы арасындағы тәуелділік 10 суретте келтірілген.
10 сурет. Сорбция дәрежесіне рН әсері
Сорбция шарттары: C = 1 ... V=0,015 л, g=0,05 ... ... ... ... ... ... үшін сорбция дәрежесінің ерітінді рН арасындағы тәуелділік экстремалдық ... ... ... аз ... біршама қышқылды ортада (рН=3 реттеліп, осы аймақта әртүрлі құрамды, құрылымды және ... ... ... және ... ... ... байқалады. Әдеби көрсеткіштерге сүйенсек, қорғасын иондары үшін аммиактық комплекстер белгісіз, ал гидрокомплекстердің тұрақтылық константаларының мәндері ацетаттық тұрақтылық константаларынан біршама артады, ... олар ... ... ... мүмкін [30]. Осылайша, рН оптималды мәнінде ерітіндідегі қорғасын иондары негізінен гидрокомплекстер түрінде болады, ал рН мәні артқанда, ерітіндідегі оның үлесі ... бұл ... ... ... ... ... ... ауысады. Бұл рН>4 мәнінде сорбцияның төмендейтінін көрсетеді.
[31] әдебиетке сүйенсек, сорбциялық үрдіске ерітіндінің иондық күші ... әсер ... ол ... матрица мен сорбенттің функционалдық топшаларындағы иондық қоршауды өзгертеді. Жүргізілген зерттеу нәтижелері бойынша ерітіндідегі NaCl концентрациясының артуы ... ... ... (11 сурет).
11 сурет. Сулы фазаның иондық күшінен қорғасын иондарының сорбция дәрежесінің тәуелділігі
Сорбция шарттары: C = 1 ... л, g=0.05 г, ... ... ... ... ... қышқылдық топшалар бөлшектері Na-формасына ауысуымен және сорбент ... ... ... ... ... төмендеуімен түсіндіріледі. Керісінше, қосылған тұздың гидратациясы нәтижесінде судың белсенділігі ... ... ... дәрежесі мен сорбциялық қасиеттерін нашарлатады. Әрбір зерттеу үшін қажетті сорбент массасы маңызды параметр болып ... оны ... ... ... сорбция үрдісінің сипаттамаларын алуға болады.
Сорбция изотермиясы қандай да бір сорбенттің сорбциялық қабілеттілігінің сипаттамасы болып ... және ... ... (Cp ) ... ... ... ... (СЕ) функционалдық байланысын көрсетеді. Сорбция изотермиясының анализі сорбентке қатысты, сорбат-сорбент әрекеттесу табиғатына қатысты және т.б. ... ... ... жасауға мүмкіндік береді.
12 суретте келтірілген зерттеу нәтижелерінен, ... ... ... ... ... оның ... сорбенттердегі бөліп алу дәрежесі артатынын көруге болады. Изотермияларда үш аймақты бөлуге болады. Бастапқысы, ... ... ... ... аймақтың қисығынан көретініміз: аз концентрация мәнінде сорбция осы шамаға ... ... ... ... және бұл ... ... ... сорбаттың қабаттануы жүреді. біршама көлденең аймақ үлкен концентарцияны көрсетеді және сорбент беті толығымен қаныққан ... ... ... жағдайларда, егер сорбент бетінде сорбаттың мономолекулалық қабаты ғана түзілсе, онда сорбенттелетін заттың мөлшері концентрацияға тәуелді болмайды. Қисықтықтың орташа аумағы беттік ... ... ... ... сәйкес келеді.
12 сурет. Қорғасын иондарының сорбциялық изотермиясы
Сорбция үрдісінде анықталатын статикалық ... ... ... үшін ... және ... ... ... 13-14 суреттерде сызықты түрдегі сорбциялық изотермиялар келтірілген.
13 сурет. Сызықты түрдегі Ленгмюр бойынша анықталған қорғасын ... ... ... ... ... ... ... бойынша анықталған қорғасын иондар сорбциясының изотермиясы
Фрейндлих теңдеуімен салыстырғанда Ленгмюр теңдеуі сорбциялық ... ... ... ... ... сорбенттелген бөлшектер тек сорбцияның центрімен ғана әрекеттеседі және өзара байланыспайды, сондықтан сорбент бетінде мономолекулалық сорбциялық қабат түзілетінін ... ... ... ... ... ... ... материалдар ретінде агроөнеркәсіптік комплекстің өсімдікті қалдықтары тиімді болып ... ... ... жаңа көміртекқұрамды силикатты сорбент қатысында улы металдардың иондарын және мұнай өнімдерін концентрлеу [32] тақырыбына сай мақала қарастырылды. ... ... ... ... ... ... Осы ... негізгі мақсаты күріш қауызынан алынған сорбенттің ауыр металдарға қатысты сорбциясын және сорбцияның ... ... ... ... сорбент құрамында 46,9 % көміртекқұраушы, 51,5 % аморфты кремнезем бар екені анықталды. Сорбент шығымы 36,6 % құрады.
Тәжірбие ... ... ... кіші ... ... өңдеу барысында графиктер тұрғызылып, a және b мәндері есептелді де, олар арқылы теориялық графиктер құрастырылды (15-17 ...
15 ... ... ... b=0,0213) концентрациясын анықтаудағы градуирленген графигі
16 сурет. Қорғасын (а=0,2719, b=0,0198) концентрациясын анықтаудағы градуирленген графигі
17 сурет. Кадмийдің (а=0,2587, b=0,0215) ... ... ... ... ... ерітінділердің бастапқы концентрацияларынан оптикалық тығыздығына тәуелділігі 18-20 ... ... Осы ... және ... ... бойынша сорбциядан кейінгі ертінділерде Hg2+, Pb2+, Cd2+ иондарының тепе-теңдік концентрациялары есептелді.
18 сурет. Құрамында Hg2+ ионы бар, 278 (1), 298 (2) және 313 (3) К ... ... ... ... ... ... оптикалық тығыздығына тәуелділігі
19 сурет. Құрамында Pb2+ионы бар, 278 (1), 298 (2) және 313 (3) К ... ... ... ... бастапқы концентрациясынан оптикалық тығыздығына тәуелділігі
20 сурет. Құрамында Cd2+ионы бар, 278 (1), 298 (2) және 313 (3) К ... ... ... ... ... ... ... тығыздығына тәуелділігі
Сорбцияны (Г, моль/г) ауыр металдар иондарының ... С0 және ... ... шамасымен және сорбент массасын m ескере отырып, формула ... ... ... ... - ... зат мөлшері, моль/дм3;
V - ерітінді көлемі, дм3;
m - сорбент массасы, г.
координаталарында сорбцияның изотермиялары ... ... Hg2+, ... иондарының сәйкес келетін тұздары бар сулы ерітінділерінің сорбциясының изотермиялары 21-23 суреттерде ... ... 278 (1), 298 (2) және 313 (3) К ... Hg2+ ... ... ... cуреттен температураның төмендеуімен сынап адсорбциясының қарқындылығы артатыны байқалады. Осындай заңдылықты 22-23 суреттерден де көруге болады.
22 сурет. 278 (1), 298 (2) және 313 (3) К ... Pb2+ ... ... ... ... 278 (1), 298 (2) және 313 (3) К ... Cd2+ ... сорбция изотермиясы
Сорбцияның изотермиясы әртүрлі металдар иондарына қатысты сорбенттің сорбциялық сыйымдылығын ... ... ... жатқызуға болады, яғни олар Ленгмюр бойынша құрылған изотермиялар. Изотермиялар негізінде шекті сорбцияны (сорбент сыйымдылығы) Г~ және T1, T2, T3 үшін ... ... К ... ... [32].
2 Тәжірибелік бөлім және нәтижелерді талқылау
2.1 Сорбент қасиеттерін зерттеу
Сорбентті дайындау әдістемесі
Бастапқы шикізат ретінде құрғақ ағаш (қарағай) қалдықтары ... ... ағаш ... ... 1:1 ... термиялық өңдеу арқылы жүргізді. Модификатор ретінде ортофосфор қышқылы (10 моль/л) алынды. Алынған қоспаны тұрақты массаға келгенше, периодты ... ... ... 2-3 ... ... ... ... барысында кептірді. Кептірілген үлгіні термиялық өңдеуге ұшыратты. Қыздыру ... 10 ... ... ал ... ... 600˚С ... Кейін карбонатталған өнім дистиллденген сумен жуылып, 1,5 сағат шамасында, 60˚С температура кезінде бейтарап ортаға келгенше кептірілді.
ИҚ-спектроскопиялық анализ
Инфрақызыл ... ... ... үшін ... яғни ... тұтпайтын ас тұзы, калий бромиді сияқты кристалдар оптикалық ... бар ... ... жазылады. ИҚ-сәулелерді тіркеу олардың жылу әсеріне негізделіп, термоэлемент пен болометр және өзі ... ... ... ... ... ... ... және газ күйіндегі қосылыстардың ИҚ-спектрлері бірден жазылып шығады, ал қатты заттардын спектрін жазу үшін ... ... бір ... ұсактап аламыз. Тәжірибеден алынған деректерге қараған-да, сіңіру ИҚ-спектрлері сіңіру энергиясының толқын жиілігіне не оның ... ... ... кез ... ... көрініп, анықтала бермейді, тек молекуланың дипольдік моментіне әсер етіп, оны өзгертуге себепкер ... ... ғана ... Бұл ... оңай ... және ... атом құрылысы мен ИҚ-спектрлер арасындағы табиғи бірлікті, байланысты көрсетеді.
Зерттелетін зат толқынды өзіне ... онда оның ... ... ... ... пайда болады. Молекуладағы ядро электрондар ықпалынан пайда болатын электр өрісінің ортасында тербеледі. ... оң және ... ... тез-тез қайта бөлініп, таралуы салдарынан дипольдік момент өзгерсе, онда дипольдік момент қандай жиілікте осцилденсе, ИҚ-сәуле де сондай жиілікпен таралады.
Валенттілік және ... ... тек ... ... ғана тән ... шамасына орай айыруға болады. Мысалы, көміртек пен сутек арасындағы валенттілік тербеліс 2800 -- 3000 см~' ... ... Ал, ... бұрыштарын деформациялауға жұмсалатын күш шамасы, осы байланысты созуға, алыстатуға қажетті ... кем ... Олай ... сол ... пен сутек байланысын деформациялау тербелісі 1200 -- 1400 см~' жиілік ... ... ... бұл ... ... ... екі ... аз.
Көптеген қосылыстардын молекуланың спектрінде белгілі бір құрылымдағы топ қайталана берсе, онда оларға ортақ жиілікті бөліп көрсетуге болады. Бұл жиілік тек осы ... ... ғана ...
Айталық, көміртек пен көміртек арасындағы қос байланыс 1710 см-1, спирттегі оттек пен сутек арасындағы ... 3688 см-1 ... ...
Барлық химиялық элементтерді, олардың арасындағы валенттілік байланыстар белгілі бір жиілікке сай келеді және ол анықтамалықтарда беріледі. ИҚ-спектрді пайдаланып құрамы, ... әлі ... кез ... қосылыстарды зерттеп, қандай химиялық элементтерден құралғанын және олардың қалай байланысқанын анықтауға болады. ... ... тек ... ғана емес физикалық зерттеулер де жүргізіледі.
Үлгілердің ИҚ-спектроскопиялық анализі екісәулелі сканирлеуші спектрофотометрде UV - 1800 Shimadzu Е.А. ... ... ... химиялық факультетіндегі атты инженерлік профильдегі лабораториясында жүргізілді.
Хромато-масс-спектрометриялық анализ
Хромато-масс-спектрометриялық әдісі екі әдістің комбинациясына негізделген - ... мен ... ... ... ... компоненттерге бөлінуі жүзеге асса, екіншісімен заттардың құрылысын анықтауға болады. Осы екі құрылғының принципиалды түрде бірігуі келесі себептерге ... ... зат ... ... ... жұмыс жасау кезіндегі температуралар интервалдары бірдей және сезімталдық шектері жақын болуы. Айырмашылығы масс-спектрометрдің ... ... ... ... (10-5 Ч, 10-6 Па) ... ал бұл ... хроматография колонкасында қысым 105 Па шамасын құрайды.
Хромато-масс-спектроскопияның 2 нұсқасы белгілі, олар: газды сұйық хроматограмма немесе ... ... ... ... ... ... органикалық химияда, медицинада, мұнай химияда, фармакалогияда және т.б. салаларда құрылымдық-аналитикалық зерттеу жұмыстарын ... ... ... ... анализ Agilent 7890A 5975c inert MSD аппаратында Е.А. Бөкетов атындағы ҚарМУ-нің химиялық факультетіндегі атты ... ... ... жүргізілді.
Кеуекті құрылым мен меншікті беттік қабатын зерттеу
Кеуекті құрылым мен меншікті беттік қабатты зерттеу құрылғысы ВЕТ-әдісін ... method) ... ... ... негізінде N2 және корозиялық емес газдар (аргон, CO2, O2) қатыса алады. Меншікті беттік қабат ... ... ... ... жүйенің бөлінген фазасындағы бөлшектің ішкі тесіктердің өлшемін сипаттайды.
Меншікті беттік қабатты көп жағдайда адсорбцияланған материалдың мөлшері бойынша анықтайды.
Кеуекті ... мен ... ... ... ... ... TriStar II ... анализаторда Томск Халықтық Зерттеу политехникалық университетінің аумағында жүргізілді.
Электронды-растрлы (сканирлеуші) микроскопия
Электронды-растрлы ... ... - ... ... шекарада (0,4 нм дейін) беттік қабаттың бейнесін алуға мүмкіндік беретін ... ... ... ... ... қатар, оның негізінде беттік қабаттың құрылымы, құрылысы және басқа да ... ... ... ... РЭМ кең ... ... ... дейін үлкендетіп көруге мүмкіндік береді, бұл жақсы деген оптикалық микроскоптардың шекті үлкейту дәрежесінен шамамен 500 есе ... ... ...
Растрлы электронды микроскопияларда магниттік линзалармен сығылған жұқа зонд түріндегі (1-10 нм) ... ... ... ... ... сала ... үлгінің бетін сканирлейді.
Беттік қабатын құрылысын зерттеу үшін зерттелетін зат сәйкес талаптарды қанағаттандыру қажет: ... ... ... ... ... яғни ... барысында беттік қабатта зарядтардың жинақталуы есебінен кедергілер болмауы қажет.
Ол үшін ... ... ... (Au, Au-Pd, Pt-Pd) ... жұқа ... жабады.
Бұл құрылғының негізгі жұмысы - зерттелетін ... ... ... алып, сәйкесінше беттік қабаттың морфолгиясы мен құрамын анықтау болып табылады.
Сорбент бетінің электронды-растрлы (сканирлеуші) түсірілімдері JeolJSM - 5910 ... ... ... индустриялық университетінің инженерлік профильдегі лабораториясында жасалды.
Рентгенофазалық анализ
Рентгенофазалық анализ зерттелетін заттың дифракциялық бейнесін жасап бере алады. ... ... ... барысында оның жазықаралық қашықтықтары мен қарқындылық жолақтарына сәйкес келетін рентгенограмма жасалады.
Рентгенофазалық анализдің негізгі мақсаты рентгенораммадағы жазықаралық қашықтықтары (d) мен ... ... ... ... (I) ... ... ... идентификациялау болып табылады.
Ол үшін Брег-Вульф заңына сәйкес, шағылысу бұрыштарын θ анықтап алу ... ... ... ... бойынша анықтау тиімді болып саналады. θ=30-35° дейінгі ... ені ... ... ... сондықтан интегралдық қарқындылық максималды қарқындылыққа пропорционалды болып келеді.
Максималды қарқындылықты анықтау үшін фондағы жолақ биіктігін өлшесе жеткілікті. Егер сандық ... ... ... онда Iқарқ мәнін қолданған жөн. Бұл анализді қатты денелер физикасы, органикалық және бейорганикалық материалдардың рентгендік кристаллографиясы сияқты салаларда қолдануға ... ... ... Ж. ... атындағы химия-металлургиялық институтындағы ДРОН-2,0 құрылғысында (CuKα - ... Ni - ... U = 30 квВ, ... датчиктің айналу жылдамдығы 2 об/мин, шкала дипазоны 1000 ... τ=5c, ... ... Дифракциялық максимумдардың қарқындылығы 100 балдық шкала бойынша бағаланды.
Портативтік рентгенофлуросценттік анализ
Бұл анализдің түрі заманауи спектроскопиялық әдістердің бірі болып саналады, бұл ... ... ... ... жасау үшін қолданылады. РФА әдісі зерттелетін материалға ... ... әсер ету ... ... анализдеуге негізделген.
Рентгенофлуоресценттік анализ өндірістерде, ғылыми зерттеу лабораторияларда кеңінен қолданылады.
Сорбент құрамындағы элементтерді анықтау мақсатында жасалған ... ... ... ... ... орталығының инженерлік лабораториясындағы Olimpus Delta XRF маркалы ... ... ... Йод ... ... сорбциялық сыйымдылығын анықтау әдістемесі
Сорбент сынамасын тұрақты массаға келгенше инфрақызыл шамның қатысында 110-1150С температура ... ... ... ... ... ... 1,0 г ... өлшеп алып, сыйымдылығы 250 см3 болатын конусты колбаға орналастырады, кейін калий йодидіндегі 100 см3 йод ... ... ... әрқайсысын тығынмен жауып, 30 мин уақыт аралығында периодты түрде шайқайды. Егер механикалық ... ... ... онда 15 мин ... ... 100-150 кем емес ... ... етіп шайқайды. Кейін ерітіндіні тұндырып, колбадан пипетка көмегімен 10см3 ерітіндіні сүзіп ... оны ... 50 см3 ... ... ... ... ... тиосульфаты ерітіндісімен титрлейді. Титрлеу соңында 1 см3 ... ... көк түс ... титрлейді. Бір мезгілде ерітіндідегі йод құрамын да анықтауға болады, ол үшін калий йодидіндегі 10 см3 йод ерітіндісін ... ... ... ... титрлеу соңында крахмал қосу қажет.
Йод бойынша сорбенттің адсорбциялық белсенділігін пайыздық үлеспен ... ... ... ... V1-V2∙0,0127∙100∙10010∙m (6)
мұндағы
V1- калий йодидіндегі 10 см3 йод ерітіндісін титрлеуге қажетті нақты дәлдікпен 0,1 моль/дм3 (0,1н) алынған натрий тиосульфаты ерітіндісінің көлемі, ... ... ... ... йодидіндегі 10 см3 йод ерітіндісін титрлеуге қажетті нақты дәлдікпен 0,1 моль/дм3 (0,1н) алынған натрий тиосульфаты ерітіндісінің ... ... - йод ... ... - ... ... қажетті калий йодидіндегі йод ерітіндісінің көлемі см3;
m - сорбент сынамасының массасы, г.
2.3 Сорбенттің ылғалдылығын және сорбенттегі ұшқыш заттардың ... ... ... ... анықтау әдісі температура 105-1100С барысында кептіргіш шкафта сорбент сынамасының массасының ... және бір ... ... ... ... кезіндегі масса салмағының азаюына байланысты сорбенттегі ылғал құрамын есептеуге негізделген.
Ылғал ... (W) ... ... ...
Ѡ= ... ... - кептіру кезіндегі сынама массасының шығымы, г;
CT- ... ... ... ... заттардың шығымын анықтау
Сорбенттегі ұшқыш заттардың шығымын анықтауды ауа қатысынсыз стандартты жағдайларда қыздыру барысында жүргізеді, ол ылғал ... ... ... ... ...
Зерттеуді жүргізу барысында қажетті нәтижелерге қол жеткізу үшін ... ... ... ... ... және ... ұзақтығын ұстап тұру қажет. Қыздыру барысында отын сынамасының тотығуын төмендету үшін оттегі сынамаға қатысты ... ... ... қажет. Бұл шлифтелген, қақпағы бар тигельдерді қолданумен жүзеге асады, ол ұшқыш заттардың жойылуын қамтамасыз етіп, оттегінің ... ... тұра ... ... ... аналитикалық үлгісіндегі Va,% ұшқыш заттардың шығымын келесі формуламен анықтайды:
Va=100 (m2-m3)m2-m1- Wa (8)
мұндағы
m1 - қақпағы бар бос ... ... ... - ... бар тигель мен зерттеуден кейінгі ұшқыш емес заттар массасы г;
Wa - ... ... ... ... ... ... ... үлесі, %.
2.4 Pb2+,Cd2+, Hg+, Hg2+) иондарына қатысты сорбция үрдісінің жүргізу әдістемесі
Сорбентті (1 г) бастапқы концентрациясы бар (25 мг/г, 50 мг/г, 100 мг/г) ... ... ... ... ... ... рН-н HCl және NaOH ... қажетті етіп реттеп (3,0 немесе 7,0) алады. рН мәнін сандық рН метр (Metrohm 827 pH lab) көмегімен анықтайды. Сынаманы белгілі бір ... ... (30 мин, 45 мин, 60 мин) 5 мл ... ... ... арқылы өткізеді. Фильтратты атомно-адсорбциалық анализ көмегімен саралайды. Үрдісті жүргізу барысындапериодты түрде араластыруды қамтамасыз ету ... Бұл ... ... біркелкі жүруіне тікелей байланысты. Араластыруды бірқалыпты тұрақты түрде жүргізді, сорбент пен ерітіндінің байланысу ұзақтығы ... ...
5 ... ... ... ... жоспарлау әдісі бойынша)

рН
Уақыт, мин
Температура
Металдың бастапқы концентрациясы, мг/г
Сорбент массасы, г
1
4
30
25
25
1
2
4
45
35
50
1
3
4
60
45
100
1
4
6
30
45
50
1
5
6
45
25
100
1
6
6
60
35
25
1
7
8
30
35
100
1
8
8
45
45
25
1
9
8
60
25
50
1
2.5 ... ... ... ... ... үрдісінің жүргізу әдістемесі (фондық электролиттер қатысында)
Сорбентті (1 г) бастапқы концентрациясы бар (100 мг/г) металл ... ... ... ... ... рН-н HCl және NaOH көмегімен қажетті етіп ... (8,0) ... рН ... ... рН метр көмегімен анықтайды. Сынаманы белгілі бір уақыт аралығында 5 мл көлемінде алып, фильтр арқылы ... ... ... анализ көмегімен саралайды. Араластыруды бірқалыпты тұрақты түрде жүргізді, сорбент пен ерітіндінің ... ... 6 ... ...
6 ...
Сорбция үрдісіне қажетті ерітінділердің концентрациялары

Na+,М
K+, М
Ca2+, 10-5 мг/л
Гумин қышқылдары,10-3 %
1
0
0
9,81
0,7
2
0
0,25
19,63
0,15
3
0
0,5
29,45
0,3
4
0,25
0
19,63
0,3
5
0,25
0,25
29,45
0,7
6
0,25
0,5
9,81
0,15
7
0,5
0
29,45
0,15
8
0,5
0,25
9,81
0,3
9
0,5
0,5
19,63
0,7
2.6 Қолданылған реактивтер мен ерітінділер
Барлық реактивтер және ... ие ... ... үшін келесі приборлар мен реактивтер қолданылды.
* Электрондық таразы;
* Магнитті ... ... ... ... қағазы, ТУ6-09-1181;
* Ортофосфор қышқылы, 10 моль/л;
* Натрийгидроксиді ерітіндісі, 1М;
* Тұз қышқылы ерітіндісі, 1М;
* Натрий хлориді ерітіндісі, (0,25; 0,5 ... Мыс ... ... CuSO4 ·5H2O, 100 ... ... ... ... (NaOH), 20%. 200 мл дистиллденген суда 40 г NaOH ерітіледі;
* Күкірт-қышқылды натрий (натрия ... ГОСТ 27068-86 ... ... ... ерітіндісі(Nа2S2O7·5Н2O)=0,1 моль/дм(0,1 н.);
* ерігіш крахмал ГОСТ 10163-76 ... ... ... ... ... калий ГОСТ 4232-74 бойынша;
* йод ГОСТ 4159-79 ... ... ... ... концентрациялы йод ерітіндісін (1/2J2)=0,1 моль/дм(0,1 н.) келесідей дайындайды: өлшеуіш колбада 25 г калий йодидін 50-100 см дистиллденген суда ... оған 12,7 г йод ... ... ... ... йодтың толық ерігеніне дейін араластырады. Кейін ерітінді көлемін дистиллденген сумен белгісіне дейін жеткізеді;
* ... ... ... (0,25; 0,5 M);
* Кальций хлориді ерітіндісі,(C(CaCl2) = 9,81·10-5; 19,63·10-5; 29,45·10-5);
* Гумин қышқылы, ... % ... %;
* ... ... ... ... мг/л болатын өлшендінің дистиллденген суда ерітілуі арқылы дайындалды;
* Кадмий фториді ерітіндісі, концентрациясы 25, 50, 100 мг/л ... ... ... суда ... ... ... Сынап нитраты (I) ерітіндісі, концентрациясы 25, 50, 100 мг/л болатын өлшендінің дистиллденген суда ерітілуі ... ... ... ... (IІ) ... ... 25, 50, 100 мг/л болатын өлшендінің дистиллденген суда ерітілуі ... ... Ағаш ... негізінде алынған белсендірілген көмірлердің қасиеттері
Суды ауыр металдар қосылысынан тазалаудың проблемасы актуалды мәселе ... қала ... Осы ... ... әдістер ішінен қатпарлы жабдықтардың қолданылуы негізіндегі сорбциялық тазалауды жатқызуға болады. Мұндай ... үшін ... ... бет, бу, ... және ерітілген заттар бойынша көп мөлшердегі жұту қабілеті тән, олар ... ... әр ... ... ... ... үшін ... рөлін атқарады.
Жұмыстың осы бөлігінде бастапқы және түрлендіруден кейінгі сорбенттің қасиеттерін зерттеу барысында алынған нәтижелер келтірілген. Зерттеуге қажетті ... ... ... ағаш ... ... фосфор қышқылымен түрлендірілген, 0,5-2 мм дейін ұсақталған сорбент қолданылды. Оның ... 8 %, ал ... ... ... 12,2% ... ... бетінде әсер етуші функционалдық топшаларды анықтау мақсатында бастапқы және ... ... ... ... ... ... жасалды.
Түрлендірілген сорбенттің ИҚ-Фурье-спектрлерінде 1085, 1571 жәәне 3117 см-1 кезіндегі жұтылу жолақтары байқалды. 1580-1660 см - 1 аумағындағы жұтылу ... ... ... С=С ... валенттік ауытқуына жатқызуға болады, бірақ кейде бұл аумақтарда қосарланудың сызықты жүйесіне енетін олефиндік С=С-байланыстар да ... ... 3117 см-1 ... ... ... ароматтық С-Н байланыстарының валенттік ауытқуына жатқызуға болады. Ал 1085 см-1 аумағында жұтылудың болуы ... ... ... PO42-, HPO4- ... ... көрсетеді, бұл сорбенттің фосфат-иондарымен түрленгендігін дәлелдейді (24 ...
24 ... ... ... (а) мен түрлендірілген карбонизацияланған сорбенттің (б) ИҚ-спектрлері
Сонымен қатар, хромато-масс-спектрометриялық ... ... (1 ... ... ... үлгілерінің жеке химиялық құрамы келтірілген, еріткіш ретінде этанол алынды.
Хромато-масс-спектрометриялық анализ нәтижесінде, 800°С барысында термоөңдеуді өткен сорбенттің ... ... ... ... өнімдері бар екені анықталды.
Бастапқы және түрлендірілген сорбенттерде рентгено-флуоресценттік анализ жасалып, нәтижесінде осы зерттелген сорбенттерде марганец, темір, мырыш, молибден, қорғасын сияқты ... аз ... ... анықталды (7 кесте).
7 кесте
Бастапқы және түрлендірілген сорбенттің элементтік құрамы
Сорбент түрі
Mn
Fe
Zn
Zr
Mo
Pb
ЛЭ
Бастапқы материал
0,021
0,408
0,045
0,002
-
-
99,56
Түрлендірілген
материал
0,011
0,080
0,003
0,001
0,001
0,201
99,90
Кеуектілік пен ... ... ... ... ... 8000 С ... ... өткен сорбент жағдайында меншікті беттік қабаты 87 м2/г құрады, ... ... ... - 0,09 ... тесіктердің орташа өлшемі - 3,7 нм, сәйкесінше зерттелген сорбентті мезокеуектілер қатарына жатқызуға болады.
Келесі 25 суретте сорбенттің электронды-микроскопиялық түсірілімдері ...
а ... ... ... ... ... (x 500 ... барысында): термоөңдеу кезіндегі а-105°С ағаш сорбенті, б-800°С түрлендірілген сорбент
25 суреттен байқағанымыздай, 800°С термоөңдеу барысында алынған сорбент түрдегі ... ... және 105°С ... ... ... салыстырғанда тесіктердің аз радиусын көрсетеді.
Келесі 26 суретте 800°С барысында алынған сорбенттің ыдырау термограммасы келтірілген.
26 сурет. 800°С ... ... ... ... ... ағаш қалдығының негізгі бөлігін целлюлоза, гидроцеллюлоза және лигнин құрайды, осыған байланысты ағаш негізіндегі сорбенттің диструкциясын зерттеу ... ... ... ... объект болып саналады. 27 суретте карбонизация кезіндегі целлюлозаның химиялық ауысу сұлбасы ... ... ... ... 4 ... өтеді [33]. Алғашқы сатысында 25-150˚С температуралар аралығында - беттік қабаттардағы ... ... ... ... және ... және ... топшалар есебінен судың пайда болуынан дегидраттану үрдісі жүруі мүмкін. Масса шығымы 2,6% ... саты ... ... ... жүреді және С=O, -C=C- байланыстарын түзе отырып, ішкімолекулалық дегидраттануға ұшырайды. ... ... ... ... ≈7-8% ... ... ... интервалы карбонизацияның үшінші сатысына сәйкес келеді, макромолекулалардың диструкция процесі ... ... ... ... ... 1,4 ... ... -С-О-С- және бөлшек
- С-С- байланыстары бұзылады. Осы процестің нәтижесінде бастапқы полимердің ыдырап, С4 (-СН=СН-СН=СН-) фрагменттерінің түзілуі жүреді. Осы кезде ... ... да ... мүмкін. Осы температуралар интервалында сорбенттің масса шығымы ≈20% құрады, бұл жоғары ұшқыш шайырлы заттардың болуымен байланысты.
27 ... ... ... ... ... ... сұлбасы
Төртінші сатының (400-800˚С) негізгі үрдісіне сутекті бөле ... ... және С4 ... конденсациялануы жатады, нәтижесінде графит тәріздес қабаттар түзіледі. Зерттелген сорбентті термоөңдеу барысында осы температуралар аралығындағы масса шығымы ≈80% ... ... ... фосфор қосылыстары термиялық тұрақты емес болып келеді, карбонизация үрдісі кезінде температураны 800ºС ... ... ... ... ... ұшқыш заттар түрінде бөлініп, бұл өз кезегінде сорбенттің біршама кеуекті ... ... ... ... сәйкесінше сорбенттің сорбциялық сыйымдылығын арттырады.
Жалпы алғанда, өсімдік негізіндегі үлгілерді ... ... ... ... ... күрделі болып саналады, бірақ карбонизация үрдісі өзінің артықшылықтарымен жоғарыда аталған сұлбаға сәйкес келеді (27 сурет).
Түрлендірілген ... ... ... ... ... ... бастапқы материалды кезекті карбонизация үрдісіне ұшыратып, ортофосфор қышқылымен өңдеу барысында аморфты көміртектің түзілуіне әкелді, яғни ... ... ... көміртекті материал пайда болды. Оны дифракцияның 5-30 ºС градустар аралығындағы жалпақ иірілімдерден көруге ... бұл да ... ... бір ... болып табылады.
Сонымен, бұл кезде карбонизация үрдісінде ағаш материалдың бір ... ... ... ... ... құрылымы аморфты күйге ауысады, бұл кезде ретсіздік құрылым пайда болып, абсорбция үрдісіне қабілетті екенін көрсетеді (28 сурет).
28 сурет. ... ... ... ... ... ... ... қасиеттерін зерттеу жұмыстары жүргізілді, нәтижелері 29 суретте келтірілген.
29 сурет. Термоөңдеу температурасынан йодқа қатысты сорбенттің сорбциялық сыйымдылығының тәуелділігі
Йод бойынша біршама сорбциялық ... 800°С ... ... ... ... көрсететіні анықталды.
2.8 Көміртекті сорбенттер қатысындағы Pb(ІІ), Cd(ІІ), Hg(І), Hg(II) ... ... ... ... ... ... ... сорбциялық сыйымдылығын зерттеу мақсатында статикалық жағдайларда Pb2+, Cd2+, Hg+, Hg2+ иондарына қатысты ... ... ... ... ... иондарға қатысты статикалық жағдайларда сорбция үрдісін зерттеуді жүргізу барысында математикалық жоспарлау әдісі бойынша Протодьяконовтың [34] ... ... ... бұл ... әсер ... барлық факторларды (рН, температура, металдың бастапқы концентрациясы, уақыт) сипаттайды (8 кесте).
Келтірілген теңдеулер жоғарыда аталған ... ... ... ... ... ... сыйымдылығын болжауға мүмкіндік береді. Төмендегі 9 кестеде ауыр металдар иондары үшін оптималды жағдайлары мен осы ... ... ... ... сорбциялық қабілеттері ионның радиусы мен заряд тығыздығынан тәуелді. Бірдей зарядты екі ионның арасынан радиусы үлкен иондардың ... ... ... болады, яғни олар күштірек поляризацияланған және сорбент бетіне жақсы тартылады, ал радиусы аз иондар гидратацияға және ... ... ... ... гидратты қапталудың құралымына бейім болады [35].
8 кесте
Барлық әсер етуші факторларды сипаттайтын Протодьяконовтың теңдеулері (рН, температура, металдың бастапқы ... ... ... - ... + ... ... + 0,0048Сбаст + 4,689a3∙
( -0,0001Т2 + 0,0896Т - ... + 0,0061τ + ... ... + ... + 4,7613∙ 7E-05τ2 - 0,0052τ + 4,9237a3∙
( -6E-05Сбаст2+ 0,0091Сбаст+ 4,5591)∙(8E-05Т2 - 0,0463Т+ 11,812)a3
Hg2+
a= 0,024рН2 - 0,2805рН + 5,6582∙0,0041τ + 4,72 ... ... + ... + ... + 0,3206Т - ... ... - ... + 5,133∙ -9E-05τ2 + 0,0102τ + 4,6738a3∙
∙( -2E-05Сбаст2 + 0,002Сбаст + ... - 0,2641Т + ... ... ... металдарды концентрациялаудың оптималды шарттары мен сорбция шамасы
Иондар
рН
Байланыс уақыты (мин)
Сбаст(мг/л)
Температура (К)
т
Pb2+
8
30
100
318
10,18
Cd2+
8
30
25
298
4,55
Hg2+
4
30
25
298
3,89
Hg+
4
30
25
298
4,46
Демек, иондық радиусы жоғары болатын ауыр металдар иондары ... ... ... ... ... ... жоғары сорбциялық қабілеттілікті анықтайды. Сорбентке қатысты металл иондарының сорбциялық ... ... ... ... ... ... ... радиустары келтірілген, нм):
Pb2+ >Cd2+ >Hg2+
(0,126) (0,099) (0,127)
Осы құбылыстың салыстырмалы түрдегі анализі 30 суретте келтірілген.
30 сурет. Ауыр металдар ... ... ... ... ... анализі
Осылайша, модельді ерітінділерден ауыр металдар иондарын концентрациялау мақсатында жүргізілген адсорбция ... ... ... ... ... ... отырған ағаш негізіндегі көміртекті сорбент аталған металдар ішінен қорғасын ионына қатысты біршама жоғары сорбциялық сыйымдылықты көрсететіні анықталды.
Келесі суретте (31 ... ... ... әртүрлі бастапқы концентрацияларындағы сорбенттің интегралдық кинетикалық қисықтары көрсетілген.
31 сурет. ... ... ... ... ... кинетикалық қисықтары
31 суреттен байқағанымыздай, барлық температураларда толық сорбциялық тепе-теңдік 45 мин ... соң ... ... ... [36] ... ... ... сатылар сорбциялық үрдістің жылдамдығын анықтайды. Сорбция үрдісінің режимін ... ... ... ... ... ... ... Бойд әдісімен [37] өңделді. Сонымен қатар, F - t1/2 тәуелділігінен металдар сорбциясының ... ... ... ... ... ... ... (32 сурет).
32 сурет. Металдар иондары үшін F - тен t[1/2] - ға ... -ln(1 - ... t-дан ... ... ... Біздің жағдайда барлық температураларда барлық уақыт интервалдарында сызықты аймақ байқалды.
33 сурет. Металл ... үшін -ln(1 -- ... t-дан ... ... ... саты сыртқыдиффузиялық үрдіс екені анықталды. Жалпы, Бойд моделі ... ... ... жылдам жүріп, үрдістің жалпы жылдамдығын бақылай алмайды деген қағидаға негізделген.
Үрдістің жалпы жылдамдығына химиялық сатылардың ... ... үшін ... ... ... ... ... өңделді. Интегралдық кинетикалық қисықтардың негізіндегі псевдо-бірінші реттілік моделін ... ... ... ... 10 ... ...
10 кесте
Химиялық кинетика мен сорбция үрдісінің жылдамдық константаларының псевдо-бірінші ... ... ... бастапқы концентрация 100 мг/г, 298 К
Металл иондары
Модель, теңдеу
a, ... ... ... (есепт), модель бойынша
Жылдамдық константасы
k1 (мин[-1])
Pb2+
Псевдо-бірінші реттілік
at=ac(1-e-k1·t)
11,00
11,16
k1=0,0323
Cd2+
7,00
8,15
k1=0,0151
Hg+
6,00
6,48
k1=0,0200
Hg2+
5,00
7,06
k1=0,0095
10 кестеде келтірілген ... ... 31-33 ... байқағанымыздай, металл иондарына қатысты сорбция үрдісі псевдо-бірінші реттілік моделімен жақсы сипатталған. Осылайша, егер ... ... ... ... ... ... онда сорбцияға диффузия әсер етеді.
Сонымен қатар, қорғасын (ІІ) мен ... (ІІ) ... ... ... ... ... термодинамикалық және кинетикалық параметрлері есептелді, сорбциялық сыйымдылыққа рН ... ... ... ... қорғасын (ІІ) ионының сорбциясы жағдайында тазалану дәрежесінің минималды мәні рН=4, бастапқы концентрация 25 мг/г, байланыс уақыты 60 мин және ... 298 К ... 93,14 % ... ал ... ... максималды мәні (99,11 %) келесі жағдайларда орын ... рН=8, Т=298 К, ... мг/л, τ=60 ... ... түрлендірілген белсенді көмірлердегі кадмий (ІІ) ионының сорбциясы бойынша алынған тәжірбиелік көрсеткіштерді ... ... ... ... ... (90,86%) ... ... рН=8, бастапқы концентрация 100 мг/л, байланыс уақыты 60 мин және температура 298 К жағдайдарда жүргізу ... ... ... (ІІ) мен ... (ІІ) ... ... ... сорбциялық сыйымдылығы статикалық жағдайларда рН тәуелділігі бойынша зерттелді. рН=4/9 аралығында ерітіндідегі қышқылдылық төмендеген сайын, қорғасын ионының сорбциясы минимум арқылы ... рН мәні ~6 ... ... мәні ... кейін жоғарылайды. Ортаның біршама тиімді рН 8-ге тең. рН>=8 болғанда қорғасын PbOH+ ионы түрінде сорбцияланады. Мұндай ... Pb2+ ... ... аз ... және ... ... болып келеді, сонымен қатар, гидратациялнудың аз дәрежесін көрсетіп, электростатикалық әсерлесу мен иондық алмасуға жеңіл түседі.
Ал кадмий ... үшін ... ... ... ... ... ... жоғарылайды. Сәйкесінше, сорбцияның төменгі дәрежесі біршама қышқылды (рН500). Алынған таралу коэффициенттері статикалық және динамикалық жағдайларда ерітінділерден қорғасынды (II) ... үшін ... ... ... ...
Сонымен қатар, сорбциялық тепе-теңдіктің орнау уақыты да маңызды фактор болып табылады, ол тепе-теңдік үрдістерді сипаттау үшін ... ал ... ... ... ... - ... отырған сорбенттегі қорғасын және кадмий иондарының сорбциялық механизмінде белсенді комплекстің қалыптасуы үшін қажет.
Зерттеу нәтижесінде, сорбция кинетикасының константалары да есептелді, 298, 308 және 318 К ... ... ... ... қорғасын және кадмий иондарына қатысты сорбция үрдісінің S# мен Еакт мәндері келесі формула арқылы анықталды:
K=1τlnCoCi (13)
мұндағы
Co- ... ... ... ... ... τ ... ... иондарының концентрациясы;
τ-уақыт, с.
Аррениус графиктары бойынша координаталарында сорбция энергиясының шамалары (Еакт) алынды және Эйринг теңдеуін қолдана ... ... ... ... ... ... ... Аррениус теңдеуіндегі предэкспоненциалды фактор;
∆S#-активация энтропиясының өзгерісі, белсенді комплекстің түзілуі;
R-газ тұрақтысы;
T- температура, К.
Сорбция ... ... ... ... ... және ... иондарына қатысты Еакт мен S# мәндері 13 кестеде келтірілген.
Осыдан есептеулерді жүргізу барысында, сорбция біршама қарқынды ... ... ... ... ... ... бетінде жақсы сорбцияланатынын атап өтуге болады. Осылайша, жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде, ағаш ... ... ... ... ... сорбент біршама сорбциялық қасиет көрсететіні анықталды.
Сәйкесінше, бұл сорбентті ағынды суларды ауыр ... ... ... ... ... ... және ... иондарына қатысты сорбция үрдісінің термодинамикалық көрсеткіштері
Анықталған көрсеткіштер
Температура, К
Иондар сорбциясы
Pb2+
Cd2+
Жылдамдық константалары К·10[-3], с[-1], ... ... ... ... 318 К ... ... және ... иондарына қатысты сорбция үрдісін жүргізу барысында қорғасын ... ... ... ... ол ... 99% ... ал кадмий иондары тазалану дәрежесінің біршама аз мөлшеріне (90,86%) ие ...
2.9 ... ... Pb2++Cd2 ... ... ... адсорбциялық сыйымдылығын зерттеу
Табиғатта таза су мүлдем кездеспейді. ... ... ... ... үрдістерде алынатын және қолданылатын өнімдердің сан алуан түрі (бастапқы, ... ... және ... пен ... ... көп ... су көздерін ластаушылар болып табылады. Көп жағдайда ағынды сулар әртүрлі заттардың қоспасын құрайтын күрделі ... ... ... ... фондық электролиттер қатысында ауыр металдар иондарына (Pb2+, Cd2+, Hg+, Hg2+) қатысты зерттелетін сорбенттің сорбциялық сыйымдылығын зерттеу ... ... ... жұмысы барысында түрлендірілген факторлар ретінде фондық электролиттердің концентрациялары алынды, олар: натрий ионы ... 0,5-ке ... ... ионы ... 0,5-ке ... кальций ионы (9,81·10-5 мг/л-нан 29,45·10-5 мг/л-ға дейін) және гумин қышқылдары (0,7·10-3 % -дан ... %-ға ... ... ... ... ... мен заряд тығыздығынан тәуелді. Бірдей зарядты екі ионның ... ... ... ... сорбциялық қабілеті жоғары болады, яғни олар күштірек поляризацияланған және сорбент бетіне жақсы тартылады, ал радиусы аз иондар ... және ... ... ... әкелетін гидратты қапталудың құралымына бейім болады. Кадмий ... ... - 0,999 нм, ал ... ... ... - 0,126 нм, ... байланысты сорбенттердің қорғасын иондарына қатысты сорбциялық сыйымдылығы кадмий иондарына қарағанда ... ... ... ... ... ... ... әсерін де ескергеніміз жөн. Ерітіндіде сілтілік және сілтілік-жер металл иондарынан басқа, әрекеттесуге қатысып қорғасынды бөлшектеп суытатын хлорид ... да ... (ПР ... ). ... ... ... қышқылдары қатарында гумин қышқылдары, табиғи су құрамына кіретін, табиғи қосылыстардың ішіндегі реакцияға қабілетті және ... ... ... ... ... ... ... фенолды, карбонильді және т.б.) бар оттектің үлкен спектрлердегі ГК молекулаларының болуы олардың сутектік байланыстар түзуіне қабілетін көрсетеді.
Төмендегі 34 ... ... (ІІ) мен ... (ІІ) иондарына қатысты сорбенттің сорбциялық сыйымдылығынан ерітіндідегі фондық ... ... ... ... келтірілген.
34 сурет. Металл иондарына қатысты сорбенттің сорбциялық сыйымдылығынан ерітіндідегі гумин қышқылдарының ... ... ... ... ... ... ... қышқылының концентрациясы артқан сайын, қорғасын ионының сорбция шамасы төмендейді. Мұны ерітіндіде гумин қышқылдары жоғары концентрацияларда болса, ... ... ... ... жүруімен түсіндіруге болады. Ал кадмий иондары үшін кері құбылысты байқауға болады.
Су құрамында әртүрлі иондар (Na+, K+, Ca2+ ) ... ... ... су ... фондық электролиттер иондары функционалды топшалармен әрекеттесіп, иондық аламасу ... ауыр ... ... арасында бәсекелестікті туғызады. Натрий және калий иондарының ерітіндіде кездесуі ауыр металл иондарының (Cd2+, Pb2+) ... ...
35 ... ... иондарына қатысты зерттелген сорбенттің сорбциялық сыйымдылығына ерітіндідегі калий ионының құрамына байланысты тәуелділік
Зерттеу нәтижесінде 0 мен 0,5 ... ... ... ... болуы қорғасын ионының сорбциясына әсер ететінін көрсетті, яғни сорбциялық сыйымдылық дәрежесінің төмендегенін ... ... Ал ... ... үшін калий концентарциясы сорбциялық сыйымдылық аз шамада ғана төмендейді.
Келесі 36 ... жеке ... ... ... ... және ... ... негізіндегі көпкомпонентті дайындалған ерітінділердегі кадмий мен қорғасын иондарына қатысты зерттелетін сорбенттің сорбциялық сыйымдылығын зерттеу жұмысының салыстырмалы түрдегі анализі келтірілді.
36 ... ... ... ... ... байқағанымыздай, фондық электролиттер негізіндегі көпкомпонентті дайындалған ерітінділермен салыстырғанда, жеке түрде ... ... ... ... мен ... иондарының сорбциясы біршама жақсы жүретінін көруге болады. Осылайша, фондық компоненттер қатысында және екінші бір ауыр металдың ерітіндіде қатар болуы кадмий мен ... ... ... ... ... сыйымдылығын төмендетеді, сәйкесінше ол 1,37 және 2,20 есе төмендеді.
Осылайша зерттеліп отырған ... ... ... мен ... ... ... ... мен мыс иондарынан су айдындарын тазалау тиімді екенін көрсетті.
Қорытынды
Сонымен, бүгінгі таңда күрделі әрі аса ... ... ... ... ... ауыр ... ... ластануы жатады. Ағын суларды тазарту мәселелерін зерттеу барысында тиімді әдістерді таңдай білу маңызды қадам болып саналады, сондықтан ағын ... улы ... ... әрі ... ... үшін ... ... қолданылады, атап айтсақ, сұйықтық экстракция әдісі, ион алмасу әдісі, сұйық мембрана әдісі, кері осмос әдістері, нанофильтрация ... ... ... ... мембраналық әдіс және түрлі сорбенттермен адсорбциялау тәсілдері кездеседі. Ауыр ... су ... ... ең бір ... ... бірі сорбциялық технологиялар аса тиімді болып табылады. Сорбция су көздерінен ерітілген заттардан, әсіресе, органикалық заттардан тазартудың аса бір ... ... ... табылады. Берілген дененің (заттың) дисперстілік дәрежесі жоғарылаған ... ол ... ... ... ... ... көп ... сіңіреді. Еріген немесе газ қалпындағы заттардьщ қатты дене немесе ... ... ... ... шоғырлана келіп, қоюлану кұбылысын сорбция деп атайды. Әдетте өзіне ... ... ... -- ... ал оған ... ... сорбтив деп атайды. Ал сорбцияға кері құбылысты десорбция дейді. Сорбтив бөлшектері>> сорбентке қаншалықты терең сіңуіне ... және ... ... болатын өзара әсер мен байланыс күшіне, табиғатына сәйкес ... ... ... Егер ... ... тек ... қабатында ғана жүретін болса, онда оны адсорбция деп ... ... да ... затты адсорбент, ал сіңірілетін затты адсорбтив деп атайды.
Сорбент пен сорбтив бөлшектерінің табиғаты мен ... ... ... орай, сорбция құбылысын физикалық және химиялық деп ... ... ... ... және ... Ол тек ... яғни ван-дер-ваальстік күш әсерімен жүзеге асады. Ал химиялық сорбцияны көбіне хемосорбция деп те айтады және ол қайтымсыз, өйткені ол ... не бос ... ... іске ... ... өзі онан әрі ... ... абсорбциялық және адсорбциялық болып бөлінеді. Бұл бөлулер тек шартты ғана.
Сорбциялық ... ... ... ... ... ... ... көздерінен ластанған суларды тазалау мүмкіндігі, екіншілік ластауды болдырмау және ... ... ... ... ... және ... үрдістерде көміртекті сорбенттерді қолдану сорбциялық технология үшін қымбат болып саналады. Сорбент ретінде көптеген ... ... және ... кеуекті материалдарды қолдануға болады: күл, кокстық қалдық, торф, ... ... ... ... ... ... ... және т.б. Сорбенттің белсенділігі көлем бірлігінде немесе сорбент массасына (кг/м3, кг/кг) қатысты сіңіретін заттың санымен ... ... ... ... ... ... ... регенерациялық қабілеттілікке негізделген адсорбенттің сапасыздығы. Осыған байланысты сапалы, әрі қолжетімді сорбентті дайындау негізгі мәселе болды.
Дипломдық жұмыс ... ағаш ... ... ... ... ... ... жұмыстары жасалды. Сәйкесінше, сорбенттің сорбциялық сыйымдылығын анықтау мақсатында ауыр металл иондарына қатысты сорбция ... ... Осы ... ... ... атомно-адсорбциялық анализ, хромато-масс-спектрометрия, дериватография, спектрофотометрия, рН-метрия және т.б. анализдер ... ... ... ... ... ... қорытындылар жасалды:
* Қарапайым құрғақ қарағай бүршігі негізіндегі ағаш қалдығынан жаңа көміртекті сорбент алынды. Осы ... ... және ... ... ... ... анализі жасалды.
* Зерттеуге қажетті бастапқы шикізат ретінде ағаш қалдықтарынан алынған, фосфор қышқылымен түрлендірілген, 0,5-2 мм дейін ұсақталған сорбент ... Оның ... 8 %, ал ... ... шығымы 12,2% құрады.
* Сорбенттің кеуектілігі мен меншікті беттік қабатын зерттеу барысында 8000 С барысында термоөңдеуді ... ... ... ... ... ... 87 м2/г құрады, тесіктердің жалпы көлемі - 0,09 см3/г, тесіктердің ... ... - 3,7 нм, ... ... сорбентті мезокеуектілер қатарына жатқызуға болады.
* Сонымен қатар, сорбенттің электронды-микроскопиялық түсірілімдерін ... ... 800°С ... ... ... ... ... құрылыммен сипатталады және 105°С барысында алынған сорбентпен салыстырғанда тесіктердің аз радиусын көрсетіні анықталды.
* Хромато-масс-спектрометрия анализі жасалып, ... ... ... ... ... целлюлозаның термоыдырау өнімдері кездесетіні дәлелденді.
* Түрлендірілген шикізаттың рентгенофазалық ... ... ... ... ортофосфор қышқылымен өңдеу барысында аморфты көміртектің түзілуіне әкелді, яғни термоөңдеу үрдісінде кеуекті көміртекті материал пайда болды. Сонымен, бұл кезде ... ... ағаш ... бір ... ... ... ... кристалдық құрылымы аморфты күйге ауысады, бұл кезде ретсіздік құрылым пайда болып, абсорбция үрдісне қабілетті екенін көрсетеді.
* Статикалық ... ... ... ... сорбциялық қасиеттері зерттелді. Бұл зерттеуді ауыр металдар иондарына (Pb2+, Cd2+, Hg+ Hg2+) қатысты жүргізіп, сәйкесінше сорбциялық ... ... ... ... ... ауыр ... ... концентрациялау мақсатында жүргізілген адсорбция үрдісін тәжірбие жүзінде зерттеу ... ... ... ағаш ... ... ... аталған металдар ішінен қорғасын ионына қатысты біршама жоғары сорбциялық сыйымдылықты көрсететіні анықталды.
Сонымен қатар, қорғасын (ІІ) мен кадмий (ІІ) иондарының ... ... ... ... ... және ... параметрлері есептелді, сорбциялық сыйымдылыққа рН әсері зерттелді. ... ... ... (ІІ) ... ... жағдайында тазалану дәрежесінің минималды мәні рН=4, бастапқы концентрация 25 мг/г, байланыс ... 60 мин және ... 298 К ... 93,14 % ... ал тазалану дәрежесінің максималды мәні (99,11 %) ... ... орын ... рН=8, Т=298 К, ... мг/л, τ=60 мин. Ал ағаш ... ... белсенді көмірлердегі кадмий (ІІ) ионының сорбциясы бойынша алынған тәжірбиелік ... ... ... ... тазалану дәрежесі (90,86%) сорбция үрдісін рН=8, бастапқы концентрация 100 мг/л, байланыс ... 60 мин және ... 298 К ... жүргізу барысында анықталды.
Ағаш негізіндегі көміртекті сорбенттерде ауыр металдардың қоспасына (Pb2+ +Cd2+) қатысты және фондық электролиттер қатысында сорбциялық қасиеттерді ... ... ... ... ... ... фондық электролиттер негізіндегі көпкомпонентті дайындалған ерітінділермен салыстырғанда, жеке түрде жасалған модельді ерітінділердегі қорғасын мен кадмий иондарының сорбциясы ... ... ... ... болады. Осылайша, фондық компоненттер қатысында және екінші бір ауыр металдың ерітіндіде қатар болуы кадмий мен ... ... ... ... ... ... ... сәйкесінше ол 1,37 және 2,20 есе төмендеді. Осылайша зерттеліп отырған сорбент ... ... мен ... ... ... ... мен мыс иондарынан су айдындарын тазалау тиімді екенін ... ... ... ... пен ... ... толығымын шешіліп, дипломдық жұмыстың нәтижелері 5 ғылыми еңбектерде басылымға шықты. Сонымен қатар, дипоһломдық жұмыстың мәліметтері негізінде мақалалар дайындалып, ... ... ... ... Мысалға, Қарағанды университетінің Вестнигі (журнал ҚР БҒМ БҒСБК ұсынылған) мен РҒЗО (Ресей) база көрсеткіштеріне енген журналы. ... ... 8 ... ... (2 ... қараңыз).
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1 Новиков Ю. В. Экология, окружающая среда и ... ... - 1998г. - 34 ... В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Экологический мониторинг суперэкотоксикантов. М.: ... 1996. С. - ... С.Б., ... Л.В. ... ... ... М.: Просвещение, 1995. С. - 240.
5 Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. М.: ... 1984. - 54 C. ... Дж., ... С. Тяжелые металлы в природных водах. М.: Мир, 1987. - 286 ... А.Г., ... А.К., ... А.А. Охрана природы М.:Агропромиздат 1987. - 332 C.
8 Зубарев, Г.И., Гуринович А.В. Глубокая очистка сточных вод гальванического производства. Экология и ... ... ... 2008. С. - 16.
9 Кирейчева Л.В., Андреева Н.П. // Комплексные сорбенты для ... ... вод от ... ... и ... тяжелых металлов // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение, №1, 2009. С. - ... А.Д. ... ... ... - Л.: ... 1982. - 168 с.
11 Капустин А.Е. Известия вузов. Химия и химическая технология. 1992. Т. 35. № 6. С. - 40-43. ... Е.В., ... И.А., ... Л.Ф. // ... ... вод от ... свинца на модифицированных базальтовых сорбентах // Ползуновский вестник. 2006. № 2-1, - 45 c. ... Н.Н. // ... ... свойств модифицированного угля // Вестник Санкт-Петербургского университета. 2010. Сер. 4. Вып. 2. С. - 71-78. ... Е.Г. // ... ... ... вод ... ... алюмосиликатный адсорбент, активированный соединениями магния: дисс. ... д-ра тех - ... ... ... - 1996. C. - 123. ... Г.Ж., ... Р.А. Изучение процессов сорбции тяжелых металлов природными и ... ... // ... II ... ... ... молодых ученных и студентов . - Усть-Каменогорск, 2011. - С. - 54-58.
16 Никифорова Т.Е., ... В.А., ... Н.А., ... М.В. // ... растительного сырья. - 2007. - № 1, С. - 69 - 73.
17 Никифорова Т.Е., ... В.А., ... Е.А., ... М.В. // Изв. ... ... и хим. технология. − 2009. - Т.52, Вып. 3. С. - 27 - ... ... Ю.Л. ... технологии, окружающая среда. - М.: Устойчивый мир, 2001. С. - 275.
20 Rivas B. L. // Preparation and adsorption ... of the ... resins ... ... sulfonic, and imidazole groups/ B.L. Rivas, M. Jara, E. D. ... № 10, P. - ... Ю.Ю. ... по ... ... - 3-е изд. - М.: Химия,1989. - 447 ... Р.М., ... Г.Г., ... А.А. // ... ... ... фосфорсодержащего полимерного сорбента на основе полибутадиена. Известия вузов . - 2008. - №2. С. - ... К.М., ... В.Д. ... ... ... - М.: ... 1980. С. - ... Н.Я. Справочные таблицы по неорганической химии. - Л.: Химия, 1977. С. - 116.
25 Химия ... ... // [под ред. ... ... ... ... 2003. С - ... В.В.. Блинов А.В., Рамазанова А.Г. Адсорбция поверхностно-активных веществ на ... ... // ... ... - 2004. - Т.66, №6, С. - 784 - 787.
27 Тарасевич Ю.П., ... В.Е., ... И.Г., ... С.В. // Журн. физ. химии. 1985. - Т. 59, №7, С. - 1685 - 1688.
28 Никифорова Т.Е., ... Н.А., ... В.А., ... С.А. // ... ... ... - 2009. - №1,С - ... С.М., Алексеева О.В., Багровская Н.А. Сорбционные свойства плазменномодифицированного ... ... // ... ... ... структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы SMARTEX 2008: тезисы докл. XI межд. науч.-практич. семинара (Иваново, 26 - 27 мая 2008 г.). - ... 2008. - С. 83 - ... А.Г., ... А.Н., Воронова М.И. // Проблемы химии растворов и технологии жидкофазных материалов: сб. науч. тр; отв. ред. А.М. Кутепов. - ... - 2001. С - 202 - 209. ... Г.И., ... А.В. ... очистка сточных вод гальванического производства. Экология и промышленность России, декабрь 2008. С - ... Л.В., ... Н.П. ... ... для ... ... вод от ... соединений и ионов тяжёлых металлов. Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение, 2009. №1, С - 43-46.
33 Углеродные наностуктурированные материалы на ... ... ... ред. проф. З.А. Мансурова.-Алматы: Қазақ университеті, 2010. - 301 с.
* Малышев В.П. ... ... ... и ... ... ... ... 1977. - 37 с.
35 http://siborganics.com/ru/carbonic-sorbent
36 Karaca S. Kinetic modeling of liquid-phase adsorption of phosphate on dolomite / S. Karaca, A. Gürses, M. Ejder //J. Colloid Interf. Sci. 2004. V.277, №1. Р. - ... Boyd G.E. The exchange ... ofions ... ... byorganic zeolites. II. Kinetics / G.E. Boyd, A.W. Adamson, L.S. Myers,Jr. // J. Am. Chem. Soc. 1947. V.69, №11. P. - ... ... ағаш ... ... ... жеке ... ... ұстау уақыты, мин
Қосылыс
Құрамы, мас. %
1
6,38
Трихлорметан
10,13
2
7,06
1,1-диэтокси-этан
74,19
3
9,44
1 R-.альфа.-пинен
4,53
4
17,41
1,2,4-триазол-3-амин
3,41
*-Кестеде құрамы 0,1%-дан төмен болатын қосылыстар келтірілмеген
Термоөңдеуден ... ... ... жеке ... ... ұстау уақыты, мин
Қосылыс
Құрамы, мас. %
1
6,39
Трихлорметан
66,57
2
6,67
Бензол
6,25
3
19,12
2,3-дигидро-6-нитро-1,4-фталазинедион
0,85
4
19,61
Гексаметилциклотризилоксан
13,86
**-Кестеде құрамы 0,1%-дан төмен болатын қосылыстар келтірілмеген
Қосымша 2
Дипломдық жұмыстың тақырыбына сәйкес басылымға шыққан жұмыстардың ...
* ... Ш. К., ... Г., ... А.К., ... Р.К. ... ... способности шишек сосны обыкновенной по отношению к ионам свинца (ІІ) и меди (ІІ)//Химический журнал ... - ... 2012. - С. ... ... Ш.К., Уали А.С., ... Р.К, Дюсенбаева А.К. Получение и исследование свойств на ... ... ... ... ... ... и ... химии: Тезисы докл. XXIII Российской молодежной науч. конф. (23-26 апреля 2013). -Екатеринбург, 2013. - С. 67-68.
* Амерханова Ш.К., ... З.М., Уали А.С., ... Р.К. ... ... ... очистки сточных вод от фенолов// Всероссийская научная конференция по фундаментальным вопросам адсорбции с участием иностранных ученых: Всероссийская ... ... ... (9-13 ... ... 2013. - С. ... Амерханова Ш.К., Уали А.С., Жаслан Р.К., Дастанова Д.Б. Особенности сорбции свинца (ІІ) на ... ... ... ... // ... ... и востребованность науки в современном Казахстане: сб. ст.VII межд. науч. конф. (6 декабря 2013, Алматы). - ... ... 2013. ... науки. - С.30-33.
* Амерханова Ш.К., Уали А.С., ... Р.К. ... ... вод от ... ртути (І, ІІ) с применением модифицированных активных ... ... ... ... научно-техническая конференция студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международным участием. Электронный сборник тезисов докладов. - ... 2014. - С. 31.
* ... ... А.С., ... Р.К. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов с применением ... на ... ... ... // ... молодежный научный форум (7-11 апреля, 2014). Басылымда.
* Амерханова Ш.К., Уали А.С., Жаслан Р.К. Изучение ... ... ... ... из ... шишек сосны обыкновенной // Химия растительного сырья.-2014. Басылымға қабылданды.
* Amerkhanova Sh.K., Zhaslan R.K., Uali A.S. Features of sorption of lead (II) and cadmium (II) on carbon sorbent of wood nature // ... ... ... - 2014. ... ...

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 56 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 2 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Топырақ микрофлорасына әр түрлі ластаушылардың әсері42 бет
"Өскемен қаласының атмосфералық ауасы және агроценоздарының ластануын бағалау"32 бет
Cілтілік және сілтілік жер металдардарға сипаттама7 бет
Адам үшін қауіпті улы ауыр металдар12 бет
Алматы облысы Қарасай ауданының қоршаған ортасының экологиялық жағдайы32 бет
Алматы қаласының кейбір ағаш өсімдіктерінің салыстырмалы экологиялық ерекшеліктері27 бет
Алматы қаласының орналасуы мен климаты23 бет
Алматы қаласының орналасуы мен климаты туралы13 бет
Алматы қаласының табиғи – экологиялық жағдайы. Зерттеу нысандары мен әдістері47 бет
Алматы қаласының техникалық жөндеу орталықтарының қоршаған ортаға ықпалы27 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь