Очистка питьевой воды от остаточного хлора сорбентом, полученным из скорлупы кедровых орехов

химия

Вестн. Ом. ун-та. 2008. № 4. С. 54-56.

УДК 628.162.849

М.В. Одинцова, О.А. Ятченко, Л.Н. Адеева

Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского

ОЧИСТКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ОТ ОСТАТОЧНОГО ХЛОРА СОРБЕНТОМ, ПОЛУЧЕННЫМ ИЗ СКОРЛУПЫ КЕДРОВЫХ ОРЕХОВ

Possibility of clearing of drinking water with the sorbent, which was gotten from the shell of the walnut was studied in the present work. The results of the test showed the effectiveness of its usage for the sorption of the residual chlorine from the drinking water.

Ключевые слова: сорбенты, скорлупа кедровых орехов, сточные воды, активный хлор.

Питьевая вода из водопроводной сети почти всегда содержит остаточный активный хлор, который используется на станциях водопод-готовки для обеззараживания воды. Даже небольшие дозы остаточного хлора в питьевой воде могут вызвать воспаление слизистой оболочки рта, глотки, пищевода. Сильно хлорированная вода оказывает токсическое действие - провоцирует возникновение бронхиальной астмы, различных воспалений кожи, таких как дерматозы и экземы, вызывает повышение уровня холестерина в крови, увеличивает риск возникновения лейкоза, рака мочевого пузыря.

Для очистки воды от остаточного хлора как при водоподготовке, так и в бытовых фильтрах очистки воды используют активированный уголь. Широкое применение активных углей в качестве адсорбентов обусловлено тем, что они обладают высокоразвитой пористой структурой. В результате активирования углей на поверхности призматических граней и ребрах кристаллитов образуется возрастающее с температурой число валентноненасыщенных, а потому и весьма реакционноспособных атомов углерода. Такие периферические атомы углерода, обладающие свободными, ненасыщенными валентностями, довольно легко вступают во взаимодействие с атомами серы, хлора, азота, водорода и некоторых других элементов [1].

Как показала практика, сорбционная очистка с помощью активированных углей - эффективный способ очистки воды от остаточного хлора. Однако эти сорбенты дороги, что ограничивает их применение. В последнее время все большее внимание уделяют углеродным сорбентам естественного и искусственного происхождения, а также сорбентам из отходов растительного сырья, получаемым при обжиге на воздухе при относительно невысоких температурах [2].

Ранее нами было установлено, что при взаимодействии термически обработанной скорлупы кедровых орехов с химическими окислителями (НГЮз, Н2О2, СЬ), а также при электрохимическом окислении происходит модификация (окисление) поверхности сорбента: образу-

©М.В. Одинцова, О.А. Ятченко, Л.Н. Адеева, 2008

ются кислородсодержащие функциональные группы (лактонные, фенольные, карбоксильные) [3]. Можно предположить, что термически обработанная скорлупа кедровых орехов может быть использована для решения практической задачи - удаления остаточного хлора из питьевой воды.

Для получения сорбента проводили термическую обработку скорлупы кедровых орехов в муфельной печи при доступе воздуха в течение 20 минут при 300 °С. При температуре выше 300 °С наблюдается обгар скорлупы. Зольность полученного сорбента составила 1,7 %, удельная поверхность, определенная по методу БЭТ, - 70 м2/г, диаметр частиц - 1 мм.

Сорбцию остаточного хлора термически обработанной скорлупой кедровых орехов изучали следующим образом: навеску сорбента 0,2 г заливали 25,0 мл раствора, содержащего остаточный хлор. Раствор «активного хлора» готовили путем насыщения воды газообразным хлором, рабочие растворы получали его разбавлением. После достижения адсорбционного равновесия сорбент отделяли от раствора декантацией и определяли остаточную концентрацию «активного хлора» по методике, представленной в [4]. Для построения изотермы готовили водные растворы следующих концентраций: 5,0; 7,0; 10; 12; 13; 16; 18 мг/л. Определено, что сорбция «активного хлора» описывается уравнением Ленгмюра:

Максимальная величина адсорбции в данных условиях составляет 1.3 мг/г. На

рисунке представлена изотерма адсорбции остаточного хлора на сорбенте.

а.:мг/г

Сравн.,:мг/л

Изотерма адсорбции «активного хлора»

Эффективность очистки питьевой воды от хлора была проверена на воде водоочистных сооружений (ВОС) г. Кала-чинска Омской области. Показатели качества подготовленной воды указаны в таблице. Вода содержит избыточное по сравнению с нормативным содержание остаточного хлора, в связи с чем требуется ее дополнительная очистка. Возможность очистки питьевой воды устанавливали путем пропускания ее через колонку, заполненную термически обработанной скорлупой кедровых орехов (скорость подачи воды 0,2 л/ч, <1 колонки 2 см, масса сорбента 10 г). Определение показателей качества воды проводилось в химической лаборатории ВОС г. Калачинска. Коэффициент вариации определения равен 10 %. Результаты анализов представлены в таблице.

Показатели качества питьевой воды до и после сорбционной очистки

Показатели воды Единицы измерения Исходная вода Вода после очистки на сорбенте Нормативы

Запах баллы 2 1 <2

Привкус баллы 2 1 <2

Цветность градусы 60 30 20

Мутность мг/л 3,50 1,82 1,5

Общая жесткость ммольэкв/л 5,40 5,20 7

Алюминий мг/я 0,45 0,45 0,5

Железо мг/л 0,80 0,60 0,3

Остаточный свободный хлор мг/л 1,10 0,40 0.3-0,5

Окисляемость мг 02/л 18,8 5,0 5,0

56

М.В. Одинцова, О.А. Ятченко, Л.Н. Адеева

Из таблицы видно, что в исходной питьевой воде были превышены нормативы по следующим показателям: цветности, мутности, железу (общему), остаточному свободному хлору и окисляемо-сти. После пропускания питьевой воды через колонку с сорбентом содержание остаточного хлора снижается до допустимого значения. До допустимого значения снижается также показатель окисляемости, улучшаются такие показатели, как запах, привкус, цветность, мутность, содержание железа.

Таким образом, использование полученного сорбента позволяет очистить питьевую воду от остаточного хлора с помощью дешевого и доступного сорбента, повысить ее качество, а также утилизировать отход растительного сы-

рья, имеющийся в большом количестве в Сибирском регионе.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Стражеско Д.Н. Электрофизические свойства активных углей и механизм процессов, происходящих на их поверхности // Адсорбция и адсорбенты. 1976. Вып. 4. С. 5-6.

[2] Щепакин М.Б., Мишулин Г.М., Гафаров И.Г. и др.

Экосорбент как продукт управления ресурсами региона // Экология и промышленность России. 2001. №12. С. 20-25.

[3] Адеева Л.Н., Гоинченко Е.Л., Одинцова М.В. Полу-

чение модифицированного сорбента из отходов растительного сырья // Химия-21 век: Новые технологии, новые продукты: труды 9-ой Междунар. науч.-практ. конф., Кемерово, 16-19 мая 2006 г. Кемерово: Изд-во КемГУ, 2006. С. 308-309.

[4] Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ

производственных сточных вод. М.: Химическая литература, 1963. 189 с.