ХАРАКТЕРИСТИКИ НОВИХ ПЕРСПЕКТИВНИХ БЕНТОНІТО-ВУГІЛЬНИХ СОРБЕНТІВ, МОДИФІКОВАНИХ РІЗНИМИ СПОЛУКАМИ
DOI:
https://doi.org/10.15407/scine17.03.087Ключові слова:
вугілля, бентонітові глини, активація, карбонізація, мікроскопічна структура, бентоніто-вугільні сорбентиАнотація
Вступ. Бентонітові глини — це традиційні недорогі та ефективні адсорбенти, що мають високий потенціал для вилучення важких металів зі стічних вод через їх доступність, хімічну та механічну стійкість, високу здатність до обміну
та унікальні структурні властивості.
Проблематика. Для отримання активованого вугілля використовуються високотемпературні муфельні печі, які споживають значний обсяг електроенергії, що є економічно невигідним. Крім того, отримані сорбенти повинні бути у вигляді гранул або таблеток, мати високу міцність і можливість багаторазово використовуватися в технологічних
процесах.
Мета. Розробка способу виробництва низьковартісних гранульованих сорбентів на основі бентоніту як мінерального компонента, активованого вугілля, а також природніх відходів виробництва як модифікаторів, що можуть бути вилучені з процесу активації, з метою підвищення пористості матеріалів.
Матеріали та методи. Ангренське буре вугілля; бентоніт Навбахорського родовища використовувався як сорбент
і базова речовина для формування гранул; модифікаторами слугували хлориди натрію, калію, подрібнена солома, тирса. Застосовано методи термічної декарбонізації та активації одержаних гранул, встановлено оптимальні умови (950 °С, 45 хв); визначено насипну щільність, методами оптичної мікроскопії та адсорбції азоту встановлено величину питомої поверхні, види пор та їх сумарний об’єм.
Результат. Синтезовано гібридні бентоніто-вуглецевих сорбенти у вигляді високоміцних гранул. Встановлено оптимальне співвідношення Бентоніт:Вугілля = 1 : 2, розмір (2,5 мм) та міцність гранул (83—99 %), загальний об’єм пор:
0.863—1.01 см3/г, підтверджено наявність макро-, мезо- та мікропор. Виділено найбільш перспективний зразок з питомою поверхнею (по Ленгмюру) 184 м2/г.
Висновки. Запропоновано методику одержання нових ефективних гранульованих вуглецевих сорбентів низької
собівартості, що мають високу сорбційну здатність щодо органічних та неорганічних сполук для очищення промислових технологічних вод.
Завантаження
Посилання
Singh, N. B., Nagpal, G., Agrawal, S. (2018). Water purification by using adsorbents. A Review. Environ. Technol. Innov., 11, 187—240. https://doi.org/10.1016/j.eti.2018.05.0 6
Wang, J., Chen, C. (2009). Biosorbents for heavy metals removal and their future. Biotechnology advances, 27(2), 195—226. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2008.11.002
Uslu, H., Datta, D., Azizian, S. (2016). Separation of chromium (VI) from its liquid solution using new montmorillonite supported with amine based solvent. Journal of Molecular Liquids, 215, 449—453 https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.01.023
Qiu, G., Xie, Q., Liu, H., Chen, T., Xie, J., Li, H. (2015). Removal of Cu (II) from aqueous solutions using dolomite—palygorskite clay: performance and mechanisms, Applied clay science, 118, 107—115. https://doi.org 10.1016/j.clay.2015.09.008
Foroutan, R., Zareipour, R., Mohammadi, R. (2018). Fast adsorption of chromium (VI) ions from synthetic sewage using bentonite and bentonite/bio-coal composite. A comparative study. Materials Research Express, 6(2), 025508. https://doi. org 10.1088/2053-1591/aaebb9
Hiew, B. Y. Z., Lee, L. Y., Lai, K. C., Gan, S., Thangalazhy-Gopakumar, S., Pan, G.-T., Yang, T. C.-K. (2019). Adsorptive decontamination of diclofenac by three-dimensional graphene-based adsorbent: Response surface methodology, adsorption equilibrium, kinetic and thermodynamic studies. Environmental Research, 168, 241—253. https://doi.org/10.1016/j.
envres.2018.09.030
Anastopoulos, I., Mittal, A., Usman, M., Mittal, Y., Yu, G., Nú ez-Delgadofez, A., Kornaros, M. (2018). A review on halloysite-based adsorbents to remove pollutants in water and wastewater. Journal of Molecular Liquids, 269, 855—868. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.08.104
Okiel, Kh., El-Sayed, M., El-Kadyc Y. M. (2011). Treatment of oil—water emulsions by adsorption onto activated carbon, bentonite and deposited carbon. Egyptian Journal of Petroleum, 20(2), 9—15. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2011.06.002
Huang, X., An, D., Song, J., Gao, W., Shen, Y. (2017). Persulfate/electrochemical/FeCl
system for the degradation of phenol adsorbed on granular activated carbon and adsorbent regeneration. Journal of Cleaner Production, 165, 637—644. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.07.171
Wei, H., Deng, S., Huang, Q., Nie, Y., Wang, B., Huang, J., Yu, G. (2013). Regenerable granular carbon nanotubes/alumina hybrid adsorbents for diclofenac sodium and carbamazepine removal from aqueous solution. Water Research, 47, 4139—4147. https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.11.062
Shu, Z., Chen, Y., Zhou, J., Li, T., Sheng, Z., Tao, C., Wang, Y. (2016). Preparation of halloysite-derived mesoporous silica nanotube with enlarged specific surface area for enhanced dye adsorption. Applied Clay Science, 132—133, 114—121. https://doi.org/10.1016/j.clay.2016.05.024
Siddiqui, S. I., Fatima, B., Tara, N., Rathi, G., Chaudhry, S. A. (2019). Recent Advances in remediation of synthetic dyes from wastewaters using sustainable and low-cos adsorbents. In The Impact of and Prospects of Green Chemistry for Textile Technology; The textile Institute Book Series; (Ed. S. ul-Islam). Elsevier Science: Amsterdam, The Netherlands. 471—507. DOI: 10.1016/B978-0-08-102491-1.00015-0
Vogel, A. A., Somin, V. A., Komarova, L. F. (2011). The study of the sorption properties of materials based on waste wood and mineral raw materials. Chemistry for sustainable development, 19, 461—465 [in Russian].
Chesnokov, N. V., Mikova, N. M., Ivanov, I. P., Kuznetsov, B. N. (2014). Obtaining carbon sorbents by chemical modification of fossil coals and plant biomass. Journal of Siberian Federal Universiti. Chemistri, 1(7), 42—53 [in Russian].
Domracheva, V. A., Gandandorj, Shiirav. (2012). Carbon sorbents from mongolian brown coals. Proceedings of the Mongolian Academy of Sciences, 52(04), 20—28
Nikitina, N. V., Komov, D. N., Kazarinov, I. A., Nikitina N. V. (2016). Physical and chemical properties of sorbents based on bentonite clay, modified with iron (III) and aluminum polyhydroxocations by the «coprecipitation». Sorption and chromatographic processes, 16(2), 191—199 [in Russian].
Domracheva, V. A., Vescheva, E. N. (2010). Modification of carbon orbents to improve the efficiency of heavy metals extraction from sewage and technogeneous entities. Bulletin of Irkutsk State Technical University, 4, 134—138
Mo, W., He, Q., Su, X., Ma, S., Feng, J., He, Z. (2018). Preparation and characterization of a granular bentonite composite adsorbent and its application for Pb2+ adsorption. Applied Clay Science., 159, 68—73. https://doi.org/10.1016/j. clay.2017.12.001
Mangwandi, C., Suhaimi, S. N. A., Liu, J. T., Dhenge, R. M., Albadarin, A. B. (2016). Design, production and characterisation of granular adsorbent material for arsenic removal from contaminated wastewater. Chemical Engineering Research and Design, 110, 70—81. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2016.04.004
Таgaev, I. А., Tursunova, S. U., Аndriyko, L. S. (2018). Investigation and selection of initial materials as possible sources for obtaining sorbents. Chemistry, Physics and Technology of Surface, 9(4), 432—441 DOI: 10.15407/hftp09.04.432
Patent RF №2023661, Method of producing activated coal and system of equipment for productionof said activated coal. S.N. Kulishov [in Russian].
Patent RU 2051094, Method for producing activated carbon and plant for its implementation. Dvoskin G.I., Starostin A.D., Molchanova I.V. [in Russian].
GOST R 54246-2010. Coal — determination of bulk density. Moscow: 2012, 12 p. [in Russian].
GOST 17219-71. Active carbons. Method for determination of summary pore volume by the moisture capacity test. Moscow: 2007. 5 p. [in Russian].
Mukhin, V. M. (2016). Activated carbons as an important factor in the development of the economy and solving environmental problems. Chemistry in the interests of sustainable development, 24(3), 309—316 [in Russian]. DOI: 10.15372/ KhUR20160305
Smirnova, A .D. (1982). Sorption purification of water. Leningrad: Chemistry.168 p. [in Russian].
Greg, S. (1984). Adsorption, specific surface area, porosity. — Moscow [in Russian].
Tarasevich, Yu. I. (1981). Natural sorbents in water purification processes. Kiyv [in Russian].
Keltsev, N. V. (1984). Fundamentals of adsorption technology. Мoscow [in Russian].
Experimental methods in adsorption and molecular chromatography. (1990). (Ed. Yu. S. Nikitina and R. S. Petrova). Moscow [in Russian].
Brunauer S. Adsorption of gases and vapors; trans. from English under the editorship of Acad. M. M. Dubinina, Moscow, 1948. 781p. [in Russian].
Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K. (1998). Adsorbtion by powders and porous solids. principles, methodology and application. Academic Press. 467 p.
Barrett, E. P., Joyner, L. G., Halenda, P. P. (1951). The determination of pore volume and area distributions in porous substances. I. Computations from nitrogen isotherms. Journal of the American Chemical Society, 73, 373—380. https:// doi.org/10.1021/ja01145a126
Turov, V. V., Gunko, V. M., Leboda, R., Bandosz, T. J., Skubiszewska-Zi ba, J., Palijczuk, D.,Zietek S. (2002). Influence of Organics on the Structure of Water Adsorbed on Activated Carbons. Journal of Colloid and Interface Science, 253(1), 23-34 https://doi.org/10.1006/jcis.2002.8547
Grajek, H. (2000). Regeneration of adsorbents by use of liquid subcritical and supercritical carbondioxide. Adsorption Science & Technology, 18(4), 347—371. https://doi.org/10.1260/0263617001493486
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
