Изучение адсорбции алкилгуанидина на природных и синтетических сорбентах

Для проведения дальнейших опытов по очистке модельной сточной воды с помощью модифицированного цеолита выбран образец с величиной равновесной адсорбции 12 мг/г, что отвечает мономолекулярному покрытию его поверхности ПГМГ-HCl. Перед дальнейшим использованием модифицированный образец промывали порциями дистиллированной воды до отсутствия ПГМГ-HCl в промывной воде, затем высушивали при 105оС. Элементный анализ отмытого и высушенного образца на содержание азота показал, что в образце присутствует 0,25% азота, что при пересчете на звено ПГМГ-HCl соответствует величине его адсорбции 10,6 мг/г.

Очистку модельной СВ проводили в слое образца модифицированной опоки высотой 80 мм в колонке диаметром 25 мм. при постоянных исходной концентрации ДТ - 70 мг/л и рН = 6. Линейную скорость потока изменяли в интервале 0,2 - 2,0 м/ч. При линейных скоростях потока 0,2 - 0,6 м/ч степени очистки для исходной и модифицированной опоки не отличались и составили 45%. При более высоких скоростях потока модифицированный образец оказался на 15% эффективнее исходного образца в тех же условиях.

Положительным качеством модифицированной опоки является то, что изменение рН в широком интервале от 2,0 до 9,0 не влияет на эффективность удаления ДТ из модельной воды. Даже в щелочной среде при рН = 9,0 степень очистки на модифицированном образце на 20% выше, по сравнению с исходным. Таким образом, модифицирование опоки ПГМГ-HCl позволит проводить очистку сточной воды от ДТ в широком диапазоне рН без снижения параметров очистки.

На основании полученных результатов можно заключить, что полученный путем модифицирования природный цеолит Курьинского месторождения представляет интерес для использования в качестве загрузки лобового слоя комбинированных фильтров очистки сточной воды от эмульгированных нефтепродуктов.

Список литературы

1. Su-Hsia Lin Removal of soluble organics from water by a hybrid process of clay adsorption and membrane filtration/ Su-Hsia Lin, Ruey-Chang Hsiao, Ruey-Shin Juang// Journal of Hazardous Materials B 135 (2006).- Р. 134-140

2. Zhu, R. Thermodynamics of naphthalene sorption to organoclays: Role of surfactant packing density/ Zhu R., Zhu L. // J. Colloid Interface Sci. (2008), doi:10.1016/j.jcis.2008.02.026

3. Zhu, L. Surface structure of CTMA+ modified bentonite and their sorptive characteristics towards organic compounds/ Zhu L., Zhu R. //Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects (2008), doi:10.1016/j.colsurfa.2008.01.003

4. Yapar, S. Removal of phenol by using montmorillonite, clinoptinolite and hydrotalcite/ Yapar S., Yilmaz M.//Adsorption 10 (2004).- Р. 287-298

5. Варюшина, Г.П. Исследование свойств шунгита в области очистки природных и сточных вод/ Г.П.Варюшина, И.Г.Ищенко, Н.Л.Смирнова//Проекты развития инфраструктуры города. - ГУП «Мосводоканал НИИ проект» - М., 2002, №2.- С.28-30 Козлова, В.В. Устойчивость эмульсий/ В.В.Козлова, В.Т.Письменко // Журнал депонированных рукописей. - 2003. - №11.

УДК: 541.183.5:547-145

К.В. Меркушина, А.И. Родионов, И.Н. Каменчук, Е.О. Овчаренко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия РОО «Институт Эколого-Технологических проблем», Москва, Россия

ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ АЛКИЛГУАНИДИНА НА ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ СОРБЕНТАХ

The paper is devoted to alkylguanide adsorbtion on different type sorbents. The adsorbtion isoterms were obtained at static conditions and Langmuir constants were calculated.

Статья посвящена изучению адсорбции алкилгуанидина на различных типах сорбентов. Получены изотермы адсорбции в статических условиях и рассчитаны константы уравнения Ленгмюра.

В настоящее время при решении проблем удаления из сточных вод малых количеств различных органических и неорганических загрязнителей зачастую предпочтение отдается сорбционным методам очистки. В связи с этим актуальным является поиск дешевого сорбента, эффективно извлекающего эти загрязнители из воды. К таким сорбентам можно отнести различные природные цеолиты.

Рис. 1. Изотермы адсорбции в статических условиях на различных сорбентах: а) опока; б) бентонитовая глина; в) вермикулит; г) силикагель ШСМ; д) БАУ; е) керамические трубки

В ряде публикаций [1-5] сообщается об использовании для очистки сточных вод от нефтепродуктов и ионогенных загрязнителей клиноптилолита, модифицированного

с целью увеличения его адсорбционной емкости продуктом поликонденсации полигек-саметиленгуанидина гидрохлорида (П1ГМГ-НС1) с эпихлоргидрином.

Для определения возможности модифицирования сорбентов данным полимером без использования токсичного эпихлоргидрина в настоящей работе проведено изучение адсорбции ПГМГ-НС1 на различных сорбентах.

ПГМГ-НС1 является сильным полиэлектролитом с рКа(гуанидиновых групп)=13,5 [6] и в водном растворе присутствует в виде молекулы с распределенным по длине цепи положительным зарядом. Следовательно, процесс адсорбции молекул полимера на алюмосиликатных сорбентах обусловлен электростатическим взаимодействием поликатиона и отрицательно заряженного каркаса [7]. При этом в молекуле полимера содержатся гидрофобные участки (-(СН2)6-), отвечающие за дисперсионное взаимодействие с сорбентами. Поэтому представляло интерес изучить взаимодействие полимера с сорбентами, имеющими различную природу поверхности.

Табл. 1. Коэффициенты уравнения Ленгмюра для рассматриваемых сорбентов

Сорбент ПГМГ-НС1

Величина максимальной адсорбции Атах, мг/г Коэффициент К

Опока 13,3 5,4

Вермикулит 4,6 90,0

Бентонитовая глина 166,7 15,0

Силикагель ШСМ 11,1 15,5

БАУ 21,1 19,0

Керамические трубки 0,1 27,0

о

4,5

4 -3,5 -

3 2,5 -2 -1,5 -1

с

<и со

2 4 6 8 10 12 14 16 Величина адсорбции ПГМГ-НС1, мг/г

§ е

Ю о £1 Ю

ф со

4,0

3,0 -

2,0 -

1,0

0,0

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10, 12, 14, 16, 18, 00000

Величина адсорбции ПГМГ-Иа, мг/г

Рис. 2. Адсорбция Эозина Н на опоке, модифицированной ПГМГ-НС1

Рис. 3. Адсорбция Метиленового голубого на опоке, модифицированной ПГМГ-НС1

В качестве сорбентов использованы: опока Курьинского месторождения (ТУ 2164-001-15055998-03), бентонитовая глина (месторождения Махарадзе, Грузия), вермикулит, силикагель ШСМ, березовый активированный уголь (БАУ) и микропористые керамические трубки. Полученные при температуре 20±2°С изотермы адсорбции ПГМГ-НС1, в интервале изменения его концентраций от 0 до 3,5 г/л приведены на рис.1. Показано, что при равновесных концентрациях полимера менее 1 г/л (менее 6 г/л для опоки) изотермы описываются уравнением Ленгмюра. Рассчитанные коэффициенты уравнения для всех изученных сорбентов приведены в табл.1. При более высоких

0

концентрациях формируется полимолекулярные слои адсорбата и величина его адсорбции резко увеличивается.

На основании полученных результатов можно сделать вывод о потенциальной возможности использования модифицированных сорбентов. Адсорбция ПГМГ-HCl на керамических трубках невысока (1 мг/г), что затрудняет дальнейшее использование сорбента. Модифицирование алюмосиликатных сорбентов показало, что в зависимости от структуры сорбента величины адсорбции монослоя колеблются от 5 мг/л (вермикулит) до 160 мг/л (бентонитовая глина). Возможно, что модифицированные алюмосиликатные сорбенты будут способны сорбировать загрязнения как катионного, так и анионного характера. Для проверки этого предположения изучена адсорбция катионного красителя Метиленового голубого (МГ) и анионного красителя Эозина Н на образцах модифицированной опоки. На рис. 2 и 3 представлены зависимости величины равновесной адсорбции указанных красителей от количества предварительно нанесенного на поверхность сорбента. ПГМГ-HCl. Установлено, что исходная опока не сорбирует Эозин Н, а после покрытия ее поверхности монослоем молекул ПГМГ-HCl (А = 13 мг/г) адсорбция красителя возрастает до 3,5 мг/г при. При том же уровне модифицирования опоки полимером ее способность адсорбировать МГ сохраняется, но уменьшается в 2 раза.Нанесение ПГМГ-HCl на поверхность угля БАУ может придать ему способность более эффективно адсорбировать органические загрязнения анионной природы, например, анионные поверхностно-активные вещества.

Список литературы

1. Гембицкий, П.А. Способ очистки воды. АС СССР № 1430359/ П.А.Гембицкий, П.П.Пальгунов, Г.Н.Налецкая и др.- БИ 1988, № 38.

2. Гембицкий, П.А. Способ очистки воды. А.С. СССР № 1636343/ П.А.Гембицкий, К О.Ю.узнецов, Н.И.Данилина и др./ Гембицкий П.А., Кузнецов О.Ю., Данилина Н.И. и др..- БИ 1991, №11.

3. Никашина, В.А. Органоминеральный ионообменник для очистки и обеззараживания воды и способ его получения. Патент РФ №2 050 971/ В.А.Никашина, Э.М.Кац, П.А.Гембицкий и др.- БИ 1995, №36.

4. Никашина, В.А. Получение органоминеральных анионообменников с использованием полигексаметиленгуанидина / В.А.Никашина, П.А.Гембицкий, Э.М.Кац и др.- Известия РАН. Серия химическая 1994, №9.- С. 1550.

5. Никашина, В.А. Изучение ионообменных и технологических свойств органоминеральных сорбентов/ В.А.Никашина, Э.М.Кац, П.А.Гембицкий - Известия РАН. Серия химическая 1994, №9.- С. 1554.

6. Blackburn, RS. / Blackburn R.S., Harvey A., Kettle L.L, Payne J.D., Russel S.J //Langmuir 2006, 22.- Р.5636-5644.

7. Boufi, S. Interaction of cationic and anionic polyelectrolyte with SiO2 and Al2O3 powders/ Boufi S., Baklouti S., Pagnoux C., Baumard J.F.//J. of European Ceramic Society 22 (2002).- Р.1493-1500.

УДК 661.183.2 : 665.7.032.53 : 547.724.1

А.В. Нистратов, А.Н. Хомутов, В.Н. Клушин

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия