всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Кинетика и сорбционное равновесие ионов аммония на синтетических ионообменных смолах Purolite C100E и Dowex 50wx8

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 10 за 2015 год, стр. 54-61.
Рубрика: Материалы для водоподготовки

 

Смирнова Н.Н. кандидат химических наук, доцент кафедры химии, ФГБОУ ВПО Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых
Небукина И.А. аспирант кафедры химии, ФГБОУ ВПО Владимирский государственный университет им. А. Г. и Н. Г. Столетовых
Платонов К.Н. ведущий инженер сектора 03, ЗАО «БМТ»
Корнилова Н.В. кандидат технических наук, заведующая сектором 03, ЗАО «БМТ»
Поворов А.А. кандидат технических наук, генеральный директор, ЗАО «БМТ»

Аннотация:
В зависимости от концентрации аммонийного азота в исходной системе, задача по ее снижению до норм ПДК предполагает разработку комбинированных схем, включающих сорбционные и ионообменные процессы, окисление, биофильтрацию и др. методы. В настоящей работе рассмотрена возможность и эффективность сочетания ионного обмена и обратного осмоса. Исследования проводили на модельных системах с концентрациями 0,002–4,0 г/л и реальных сточных водах полигона твердых бытовых отходов. Содержание ионов аммония в растворе контролировали спектрофотометрическим методом.
Изучены два типа синтетических ионообменных смол - Dowex 50wx8 и Purolite C100E. Рассмотрены кинетические и термодинамические особенности сорбционного процесса. Установлено соответствие экспериментальных результатов и модели псевдовторого порядка. Для математического описания статического равновесия в процессе ионного обмена были использованы модели Ленгмюра и Фрейндлиха. Выявлено, что Dowex 50wx8 характеризуется повышенной сорбционной емкостью по отношению к ионам аммония. Определены оптимальные условия проведения сорбционного процесса. На модельных растворах и дренажных водах полигона твердых бытовых отходов г. Дмитрова показана эффективность применения комбинированной схемы очистки сточных вод, включающей двухступенчатый обратный осмос и ионный обмен. При начальной концентрации ионов аммония 3,3 г/л степень извлечения составила около 99 %, что позволило достичь остаточной концентрации 0,15 мг/л.

Ключевые слова: ионный обмен, равновесие, сточные воды, удаление аммония

Ссылка для цитирования:
Смирнова Н.Н. , Небукина И.А. , Платонов К.Н. , Корнилова Н.В. , Поворов А.А. Кинетика и сорбционное равновесие ионов аммония на синтетических ионообменных смолах Purolite C100E и Dowex 50wx8 // Вода: химия и экология. — 2015. — № 10. — c. 54-61. — http://watchemec.ru/article/27633/

Литература:
1. Zhang M. Removal of ammonium from aqueous solutions using zeolite synthesized from fly ash by a fusion method / Zhang M., Zhang H., Xu D., Han L., Niu D., Tian B., Zhang J., Zhang L., Wu W. // Desalination. 2011. V. 271. P. 111–121.
2. Пригун И.В. Технологии удаления аммиака / И.В. Пригун, М.С. Краснов // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение. 2009. № 8. С. 36-41.
3. Самбурский Г.А. Эколого-экономические аспекты выбора технологии удаления аммиака (аммонийного азота) из воды, предназначенной для локального питьевого водоснабжения // Вестник МИТХТ. 2010. Т. 5. № 5. С. 106-110.
4. Смирнова Н.Н. Физико-химические методы удаления из сточных вод свободного аммония, аммонийсодержащих солей и органических комплексов / Н.Н. Смирнова, Т.С. Зенева // Вода: химия и экология. 2014. № 7. С. 31–37.
5. Кац Э.М. Сорбция аммония из поверхностной воды на клиноптилолите, модифицированном полиэтиленимином // Сорбционные и хроматографические процессы. 2011. Т. 11. Вып. 2. С. 194–201.
6. Проскуряков В.А. Очистка сточных вод в химической промышленности / В.А. Проскуряков, Л.И. Шмидт. Л.: Химия, 1977. 256 с.
7. Пат. 2253626 Россия. Способ очистки сточных вод от ионов аммония / Пойлов В.З., Коноплев Е.В., Тимаков М.В., Софронова А.В., Лобанов С.А. // Заявлено 24.12.2003. Опубликовано 10.06.2005.
8. Пат. 2278829 Россия. Способ очистки сточных вод / Чураков В.В., Фомин В.М., Климова М.Н., Курочкин А.А. // Заявлено 28.11.2003. Опубликовано 27.06.2006.
9. Пат. 2107040 Россия. Способ очистки сточных вод от аммониевых ионов и органического углерода / Бауер К.Г., Папкалла Т., Канне У., Штонс И., Басф А. // Заявлено 24.11.1993. Опубликовано 20.03.1998.
10. Ryu Hong-Duck. Application of struvite precipitation in treating ammonium nitrogen from semiconductor wastewater / Ryu Hong-Duck, Kim Daekeun, Lee Sang-Ill // J. Hazard. Mater. 2008. V. 156. № 1–3. P. 111–121.
11. Nguyen M.L. Ammonium removal from wastewater using natural New Zealand zeolite / Nguyen M.L., Tanner C.C. // New Zeal. J. Agr. Res. 1998. V. 41. P. 427–446.
12. Min-K.J. Removal of nitrate and ammonium ions from livestock wastewater by hybride system composed of zerovalent iron and adsorbents / Min-K.J., Yong-T.Ah., Moonis A.Kh. et al. // Environ. Technol. 2011. V. 32. № 16. P. 1851–1857.
13. Miladinovic N. Ammonia removal from saline wastewater by ion exchange / Miladinovic N., Weatherley L., Lopez-Ruiz J. // Water Air Soil Poll. 2004. № 4. P. 169-177.
14. Li H. Выбор катионообменных смол для очистки сточных вод / Li H., Li Y. // J. Chem. Ind. 2008. 59. № 9. Р. 2339–2345.
15. Гумницкий Я.М. Внешнедиффузионная кинетика адсорбции ионов аммония в присутствии других ионов / Я.М. Гумницкий, В.В. Сабадаш, О.В. Мацуська // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2013. № 64. С. 19–23.
16. Лакиза Н.В. Равновесие и кинетика процессов разделения и концентрирования ионов переходных металлов карбоксиэтилированными полисилоксанами // Дис. … канд. техн. наук, Екатеринбург, 2007. 190 с.
17. Mehmet Ugurlu. Adsorption of ammonium from an aqueous solution by fly ash and sepiolite: Isotherm, kinetic and thermodynamic analysis / Mehmet Ugurlu, M. Hamdi Karaoglu // Micropor. Mesopor. Mat. 2011. № 159. Р. 173-178.
18. Лы Тхи Иен. Динамика сорбции ионов аммония на природном и кислотно- и щелочноактивированном сорбенте М¬45К20 / Лы Тхи Иен, В.Ю. Хохлов, В.Ф. Селеменев, Л.И. Бельчинская // Сорбционные и хроматографические процессы. 2012. Т. 12. № 1. С. 89–96.
19. Адсорбция из растворов на поверхности твердых тел // Под ред. Парфитта Г., Рочестера К. М.: Мир. 1986. 488 с.
20. Jorgensen T.C. Ammonia removal from wastewater by ion exchange in the presence of organic contaminants / Jorgensen T.C., Weatherley L.R. // Water Res. 2003. № 37. Р. 1723–1728.