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

Физико-химические основы удаления ионов железа из модельных растворов березовым опадом

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 01 за 2016 год, стр. 53-59.
Рубрика: Материалы для водоподготовки

 

Степанова С.В. кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной экологии, докторант факультета экологической, технологической и информационной безопасности, ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»
Шаймарданова А.Ш. аспирант кафедры инженерной экологии, ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»
Шайхиев И.Г, доктор технических наук, заведующий кафедрой инженерной экологии, ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Аннотация:
Исследовалась возможность использования березового опада в качестве сорбционного материала для удаления ионов Fe2+ и Fe3+ из модельных растворов. В качестве поллютантов использовались FeSO4•7H2O и FeCl3•9H2O.
Для построения изотерм сорбции эксперименты проводились при постоянном перемешивании в течение 3 ч с концентрацией ионов Fe2+, Fe3+ в растворе от 20 мг/дм³ до 4000 мг/дм³, остаточные концентрации ионов железа определялись комплексонометрическим методом. В результате экспериментов определено, что максимальная сорбционная емкостью березового опада по отношению к ионам Fe2+ составляет 79,0 мг/г; по ионам Fe3+ - 75,9 мг/г.
В результате проведенных экспериментов в температурном интервале 5-70 оС при концентрации ионов Fe2+, Fe3+ в растворе 100 мг/дм³ в статических условиях сорбции рассчитаны термодинамические параметры процесса. Полученные значения термодинамических характеристик сорбции свидетельствуют о том, что сорбция ионов Fe2+, Fe3+ березовым опадом протекает самопроизвольно и с выделением тепла. Установлено, что с увеличением температуры сорбционная емкость уменьшается для всех представленных образцов.
Рассчитаны значения энергии активации процесса сорбции Ea, которая находится в интервале 10-20 кДж/моль. Полученные значения свидетельствуют о том, что в условиях эксперимента лимитирующей стадией сорбции являются диффузионные процессы.

Ключевые слова: березовый опад, ионы железа, сорбция, температура, энергия активации

Ссылка для цитирования:
Степанова С.В. , Шаймарданова А.Ш. , Шайхиев И.Г, Физико-химические основы удаления ионов железа из модельных растворов березовым опадом // Вода: химия и экология. — 2016. — № 01. — c. 53-59. — http://watchemec.ru/article/27799/

Литература:
1. СанПин 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.: Информационно-издательский центр Минздрава России. 2002. 62 с.
2. Буренин В.В. Оборудование для очистки стоков от тяжелых металлов и других загрязнений // Экология производства. 2014. № 7. С. 56 -62.
3. Ho Y.S. Kinetics of pollutant sorption by biosorbents: review / Y.S. Ho, J.C.Y. Ng, G. McKay // Separation and purification methods. 2000. V. 29. № 2. P. 189-232.
4. Khorasgani F.C. Removal heavy metals from electroplating wastewater by low cost adsorbents / F.C. Khorasgani, S. Ayub // International Journal of Applied Engineering Research. 2013. V. 8. № 18. P. 2087-2092.
5. Xuejiao Yang. Agricultural Wastes / Xuejiao Yang, Keisuke Ikehata, R. Lerner, Yue Hu, Kartik Josyula, S.X. Chang, Yang Liu // Water Environment Research. 2010. V. 82. № 10. P. 1396-1425.
6. Yadanaparthi S.K.R. Adsorbents for the removal of arsenic, cadmium, and lead from contaminated waters / S.K.R. Yadanaparthi, D. Graybill, R. von Wandruszka // Journal of Hazardous Materials. 2009. V. 171. № 1–3. P. 1–15.
7. Wan Ngah W.S. Removal of heavy metal ions from wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbents: a review / W.S. Wan Ngah, M.A. Hanafiah // Bioresour Technol. 2008. V. 99. № 10. P. 3935-3948.
8. Ahmaruzzaman M. Industrial wastes as low-cost potential adsorbents for the treatment of wastewater laden with heavy metals // Adv. Colloid Interface Science. 2011. V. 166. № 1-2. P. 36-59.
9. Guixia Zhao. Sorption of heavy metal ions from aqueous solutions: A review / Guixia Zhao, Xilin Wu, Xiaoli Tan, Xiangke Wang // The Open Colloid Science Journal. 2011. № 4. P. 19-31.
10. Gautam R.K. Biomass-derived biosorbents for metal ions sequestration: Adsorbent modification and activation methods and adsorbent regeneration / R.K. Gautam, A. Mudhoo, G. Lofrano, M.C. Chattopadhyaya // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2014. № 2. P. 239–259.
11. Kurniawan T.A. Comparisons of low-cost adsorbents for treating wastewaters laden with heavy metals / T,A. Kurniawan, G.Y. Chan, W.H. Lo, S. Babel // Science Total Environment. 2006. V. 366. № 2-3. Р. 409-426.
12. Farooq U. Biosorption of heavy metal ions using wheat based biosorbents. A review / U. Farooq, J.A. Kozinski, M.A. Khan, M. Athar// Bioresource Technology. 2010. V. 101. № 14. P. 5043–5053.
13. Panpan Zhang. Agricultural waste / Panpan Zhang, Chein-Chi Chang, Renqing Wang, Shuping Zhang // Water Environment Research. 2014. V. 86. № 10. P. 1387-1415.
14. Шайхиев И.Г. Использование растительных сельскохозяйственных отходов для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Ч.I. // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. № 3. С. 15-25.
15. Шайхиев И.Г. Использование растительных сельскохозяйственных отходов для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Ч. II. // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. № 4. С. 30-40.
16. Шайхиев И.Г. Влияние на сорбционные характеристики льняной костры по отношению к ионам железа (III) параметров обработки ВЧ плазмой пониженного давления / И.Г. Шайхиев, И.Ш. Абдуллин, Э.М. Хасаншина, К.И. Шайхиева // Вестник Казанского технологического университета. 2014. T. 17. № 11. С. 96-99.
17. Igwe J.C. Adsorption kinetics and intraparticulate diffusivities for bioremediation of Co(II), Fe(II) and Cu(II) ions from waste water using modified and unmodified maize cob / J.C. Igwe, A.A. Abia // International Journal of Physical Sciences. 2007. V. 2. № 5. P. 119-127.
18. Chockalingam E. Studies on removal of metal ions and sulphate reduction using rice husk and Desulfotomaculum nigrificans with reference to remediation of acid mine drainage / E. Chockalingam, S. Subramanian // Chemosphere. 2006. V. 62. № 5. Р. 699–708.
19. Шевелева И.В. Сорбенты на основе рисовой шелухи для удаления ионов Fe(III), Cu(II), Cd(II), Pb(II) из растворов / И.В. Шевелева, А.Н. Холомейдик, А.В. Войт, Л.А. Земнухова // Химия растительного сырья. 2009. № 4. С. 171-176.
20. Броварова О.В. Получение и исследование свойств сорбционных материалов на основе растительных биополимеров. Автореф. дис. … канд. хим. наук. Архангельск, 2006. 20 с.
21. Шайхиев И.Г. Использование отходов деpевопеpеpаботки в качестве pеагентов для очистки сточных вод // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. № 12. С. 29-42.
22. Bozic D. Adsorption of heavy metal ions by sawdust of deciduous trees / D. Bozic, V. Stankovic, M. Gorgievski, G. Bogdanovic, R. Kovacevic // Journal of Hazardous Materials. 2009. V. 171. P. 684–692.
23. Su P. Metal ion sorption to birch and spruce wood / P. Su, K. Granholm, A. Pranovich, L. Harju, B. Holmbom, A. Ivaska // BioResources. 2012. V. 7. № 2. P. 2141-2155.
24. Rosliza R. Adsorption of iron from aqueous solutions using sawdust / R. Rosliza, H.B. Senin, B.O. Subhi, W.B. Wan Nik, M.S. Azhar, // AIP Conference Proceedings. 2007. V. 909. № 1. Р. 171.
25. Stankovic V. Heavy metal ions adsorption from mine waters by sawdust / V. Stankovic, D. Bozic, M. Gorgievski, G. Bogdanovic // Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly. 2009. V. 15. № 4. P. 237−249.
26. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984. 285 с.
27. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. М.:Госхимиздат. 1953. 612 с.
28. Макарова Л.Л. Элементы химической кинетики. Учебно-методические рекомендации / Л.Л. Макарова, Т.В. Киршина. Ижевск: Изд-во ГОУ ВПО «УдГУ». 2010. 40 с.
29. Salem N.M. Biosorption of cadmium (II) from aqueous solution by prunus avium leaves / N.M. Salem, A.M. Farhan, A.M. Awwad // American Journal of Environmental engineering. 2012. V. 2. № 5. P. 123-127.