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

Искусственные оксиды марганца в составе композитов с углеродным волокном для удаления мышьяка (V) из растворов

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 11 за 2015 год, стр. 60-66.
Рубрика: Материалы для водоподготовки

 

Земскова Л.А. доктор химических наук, ведущий научный сотрудник, ФГБУН Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук
Шлык Д.Х. младший научный сотрудник, ФГБУН Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук
Войт А.В. научный сотрудник, ФГБУН Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Аннотация:
Изучены равновесные и кинетические свойства композиционных волокнистых сорбентов на основе оксидов марганца, осажденных на поверхность углеродного волокна разными способами, по отношению к As(V) при извлечении его из растворов с низким содержанием. Сорбент, в котором оксид марганца осажден на поверхность волокна химическим способом в виде бернессита, обладает лучшими характеристиками по сравнению с сорбентами с катодно-осажденными осадками оксидов марганца, в том числе в присутствии полисахарида хитозана. Время установления равновесия со степенью извлечения ~ 90 % для лучшего сорбента достигает 90 мин при исходной концентрации в растворе 50 мкг/л. Изотермы адсорбции получены в области концентрации As(V) 50-1000 мкг/л. Максимальная сорбционная емкость, полученная из изотермы Ленгмюра, для углеродного волокна с химически осажденным оксидом марганца составляет 760±35 мкг• мкг/л. Изучена устойчивость полученных сорбентов в кислой среде (рН 3,0).

Ключевые слова: мышьяк (V), оксиды марганца, сорбция, углеродное волокно, хитозан

Ссылка для цитирования:
Земскова Л.А. , Шлык Д.Х. , Войт А.В. Искусственные оксиды марганца в составе композитов с углеродным волокном для удаления мышьяка (V) из растворов // Вода: химия и экология. — 2015. — № 11. — c. 60-66. — http://watchemec.ru/article/27682/

Литература:
1. Smedley P.L. A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters / P.L. Smedley, D.G. Kinniburgh // Appl. Geochem. 2002. V. 17. P. 517-568.
2. Mohan D. Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents – A critical review / D. Mohan, C.U. Pittman Jr. // J. Hazard. Mat. 2007. V. 142. N 1–2. P. 1-53.
3. Мельник Л.А. Проблемы удаления соединений мышьяка из природных вод в процессе баромембранной обработки / Л.А. Мельник, Ю.В. Бабак, В.В. Гончарук // Химия и технология воды. 2012. Т. 34. № 3. С. 273-282.
4. Amano Y. Arsenic adsorption by activated carbon with different amounts of basic sites under different solution pH and coexistent ions / Y. Amano, Y. Matsushita, M. Machida // Separ. Sci. Technol. 2014. V. 49. P. 345-353.
5. Dambies L. Existing and prospective sorption technologies for the removal of arsenic in water // Sep. Sci. Tecnol. 2004. V. 39. N 3. P. 603-627.
6. Gerente C. Interactions of natural aminated polymers with different species of arsenic at low concentrations: Application in water treatment / C. Gerente, G. McKay, Y. Andres, P. Le Cloirec // Adsorption. 2005. V. 11. P. 859-863.
7. Gerente C. Removal of arsenic(V) onto chitosan: From sorption mechanism explanation to dynamic water treatment process / C. Gerente, Y. Andrès, G. McKay, P. Le Cloirec // Chem. Eng. J. 2010. V. 158. P. 593-598.
8. Katsoyiannis I. A. Removal of arsenic from contaminated water sources by sorption onto iron-oxide-coated polymeric materials / I.A. Katsoyiannis, A.I. Zouboulis // Water Res. 2002. V. 36. P. 5141-5155.
9. Shao W. Adsorption of arsenate and arsenite anions from aqueous medium by using metal(III)-loaded amberlite resins / W. Shao, X. Li, Q. Cao, F. Luo, J. Li, Y. Du // Hydrometallurgy. 2008. V. 91. P. 138-143.
10. Мельников И.О. Селективное извлечение мышьяка из водных растворов с применением гибридных адсорбентов / И.О. Мельников, С.А. Родионова, Р.Е. Подобедов, С.Е. Сергеева, Е.И. Обухова // Вода: химия и экология. 2013. № 12. С. 72-78.
11. Criscuoli A. As(III) oxidation by MnO2 coated PEEK-WC nanostructured capsules / A. Criscuoli, S. Majumdar, A. Figoli, G.C. Sahoo, P. Bafaro, S. Bandyopadhyay, E. Drioli // J. Hazard. Mater. 2012. V. 211-212. P. 281-287.
12. Ociński D. Oxidation and adsorption of arsenic species by means of hybrid polymer containing manganese oxides / D. Ociński, I. Jacukowicz-Sobala, E. Kociołek-Balawejder // J. Appl. Polym. Sci. 2014. DOI: 10.1002/APP.39489.
13. Chang Y.-Y. Removal of As(III) in a column reactor packed with iron-coated sand and manganese-coated sand / Y.-Y. Chang, K.-H. Song, J.-K. Yang // J. Hazard. Mater. 2008. V. 150. P. 565-572.
14. Luo X. Adsorption of As(III) and As(V) from water using magnetite Fe3O4–reduced graphite oxide–MnO2 nanocomposites / X. Luo, C. Wang, S. Luo, R. Dong, X. Tu.,G. Zeng // Chem. Eng. J. 2012. V. 187. P. 45-52.
15. Zang Q. L. A method for preparing ferric activated carbon composites adsorbents to remove arsenic from drinking water / Q.L. Zang, Y.C. Lin, X. Chen, N.Y. Gao // J. Hazard. Mater. 2007. V. 148. P. 671-678.
16. Boddu V.M. Removal of arsenic (III) and arsenic (V) from aqueous medium using chitosan-coated biosorbent / V.M. Boddu, K. Abburi, J.L. Talbott, E.D. Smith, R. Haasch // Water Res. 2008. V. 42. P. 633-642.
17. Gupta A. Preparation and evaluation of iron-chitosan composites for removal of As(III) and As(V) from arsenic contaminated real life groundwater / A. Gupta, V.S. Chauhan, N. Sankararamakrishnan // Water Res. 2009. V. 43. P. 3862-3870.
18. Dhoble R.M. Magnetic binary oxide particles (MBOP): A promising adsorbent for removal of As(III) in water / R.M. Dhoble, S. Lunge, A.G. Bhole, S. Rayalu // Water Res. 2011. V. 45. P. 4769-4781.
19. Ouvrard S. Reactive behavior of natural manganese oxides toward the adsorption of phosphate and arsenate / S. Ouvrard, M.-O. Simonnot, M. Sardin // Ind. Eng. Chem. Res. 2002. V. 41. P. 2785-2791.
20. Коваленко К.А. Марганцевые руды как перспективный сорбент для удаления соединений мышьяка из подземных вод / К.А. Коваленко, Г.Р. Бочкарев, Г.И. Пушкарева // Вода: химия и экология. 2013. № 10. С. 80-84.
21. Lafferty B.J. Arsenite oxidation by poorly crystalline manganese-oxide 1. Stirred-flow experiments / B.J. Lafferty, M. Ginder-Vogel, D.L. Sparks // Environ. Sci. Technol. 2010. V. 44. P. 8460-8466.
22. Lafferty B.J. Arsenite oxidation by poorly crystalline manganese-oxide 2. Results from X-ray adsorption spectroscopy and X-ray diffraction / B.J. Lafferty, M. Ginder-Vogel, M. Zhu, K.J.T. Livi, D.L. Sparks // Environ. Sci. Technol. 2010. V. 44. P. 8467-8472.
23. Lafferty B.J. Arsenite oxidation by poorly crystalline manganese-oxide 3. Arsenic and manganese desorption / B.J. Lafferty, M. Ginder-Vogel, D.L. Sparks // Environ. Sci. Technol. 2011. V. 45. P. 9218-9223.
24. Ajith N. Sorption of As(III) and As(V) on chemically synthesized manganese dioxide / N. Ajith, A.A. Dalvi, K.K. Swain, P.S. R. Devi, B.B. Kalekar, R. Verma, A.V.R. Reddy // J. Environ. Sci. Health, Part A. 2013. V. 48. P. 422-428.
25. Babaeivelni K. Adsorption and removal of arsenic(V) using crystalline manganese (II, III) oxide: Kinetics, equilibrium, effect of pH and ionic strength / K. Babaeivelni, A.P. Khodadoust D. Bogdan // J. Environ. Sci. Health, Part A. 2014. V. 49. P. 1462-1473.
26. Tournassat C. Arsenic(III) oxidation by birnessite and precipitation of manganese(II) arsenate / C. Tournassat, L. Charlet, D. Bosbach, A. Manceau // Environ. Sci. Technol. 2002. V. 36. P. 493-500.
27. Manning B.A. Arsenic(III) oxidation and arsenic(V) adsorption reactions on synthetic birnessite / B.A. Manning, S.E. Fendorf, B. Bostick, D.L. Suarez // Environ. Sci. Technol. 2002. V. 36. P. 976-981.
28. Мицкевич Д.Е. Система окислитель–сорбент для очистки питьевой воды от оксианионов As(III) и As(V) / Д.Е. Мицкевич, В.С. Солдатов, В.П. Сокол, Е.И. Вечер // Журн. прикладной химии. 2010. Т. 83. Вып. 3. С. 415-420.
29. Земскова Л.А. Функциональные материалы на основе диоксида марганца, нанесенного на углеродное волокно / Л.А. Земскова, А.В. Войт, Н.Н. Баринов, Т.А. Кайдалова // Физика и химия стекла. 2014. Т. 40. № 1. С. 3-10.
30. Земскова Л.А. Оксидно-марганцевые углеродные волокнистые материалы / Л.А. Земскова, И.В. Шевелева, Н.Н. Баринов, Т.А. Кайдалова, А.В. Войт, С.В. Железнов // Журн. прикладной химии. 2008. Т. 81. Вып. 7. С. 1109-1114.
31. Земскова Л.А. Синтез гибридных органоминеральных композитов на основе углеродного волокна, диоксида марганца и хитозана / Л.А. Земскова, А.В. Войт, Н.Н. Баринов, Т.А. Кайдалова / Конденсированные среды и межфазные границы. 2013. Т. 15. № 1. С. 14-19.
32. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы (СанПиН 2.1.4.1074–01). М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002. 103 с.