Повышение эффективности использования песков в качестве искусственных геохимических барьеров

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследовано взаимодействие песков как искусственных геохимических барьеров с растворами хлорида никеля, имитирующими технологические стоки. С помощью эксперимента рассмотрено влияние предварительной кислотной обработки песков на их способность к поглощению ионов никеля (II). В экспериментах исследованы пески с различным содержанием кварца, в которых единственным примесным элементом был оксид алюминия в количестве от 1 до 10% (мас.). Предварительную обработку песков 0,1 М раствором соляной кислоты проводили в течение 0,5 ч перемешиванием водно-песочной суспензии на магнитной мешалке. Использованы традиционные методы коллоидно-химических исследований. В статических условиях колбу с навеской песка (3 г) и раствором помещали в специальный встряхиватель, в динамических – через слой песка (3 г) в колонке пропускали раствор. Содержание никеля (II) в растворах определяли фотометрическим методом с диметилглиоксимом. По результатам адсорбционных исследований достигнуто увеличение предельной адсорбции от 15–20 до 50–56% в зависимости от типа песка и содержания в нем кварца. При фильтровании растворов через слой песка степень удерживания ионов никеля (II) на активированной поверхности зерен повышается. При скорости фильтрования 1×10-3 дм3 /мин и одинаковой высоте засыпки (2,7 ± 0,1 см) эффективность удаления ионов никеля из раствора возрастает. При этом повышение эффективности на 1–1,5% характерно для песков с высокими природными показателями в 95–98%. На песках, природная способность которых изначально не превышает 65–70%, рост эффективности более значителен и составляет до 5% и более. В целом повышение эффективности пропорционально содержанию кварца, т. е. обработка зерен песка соляной кислотой активирует преимущественно те участки поверхности, на которых локализуются связи кремния, т. е. силоксановые и силанольные группировки, которые выступают как центры адсорбции.

Об авторах

Ариадна Алексеевна Яковлева

Иркутский национальный исследовательский технический университет

ORCID iD: 0000-0002-5747-2864
Scopus Author ID: 57210671772
ResearcherId: AAB-1412-2020
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83

Владимир Иванович Дударев

Иркутский национальный исследовательский технический университет

ORCID iD: 0009-0001-6477-4422
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83

Чунг Тхуй Нгуен

Иркутский национальный исследовательский технический университет

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83

Список литературы

  1. Яковлева А. А., Нгуен Ч. Т. Пески Вьетнама как объект коллоидно-химических исследований // Проблемы земной цивилизации: сборник трудов I Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск : ИРНИТУ, 2018. С. 22–28.
  2. Yiacoumi S., Chen J. Modeling of metal ion sorption phenomena in environmental systems // Adsorption and its Applications in Industry and Environmental Protection. Studies in Surface Science and Catalysis. 1999. Vol. 120. P. 285–317.
  3. Соколова Т. А., Трофимов С. Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен. Тула : Гриф и К, 2009. 172 с.
  4. Морарь Н. Н., Новосельцева Е. В. Изучение адсорбционных свойств природных глин и песка // Февральские чтения : материалы регион. науч.-практ. конф., посвящ. 55-летию высш. проф. лесного образования в Республике Коми : науч. электронное издание на компакт-диске. Сыктывкар : Сыктывкарский лесной институт, 2007. C. 163–165.
  5. Никифоров А. Ф., Кутергин А. С., Низамова А. Ф., Фоминых И. М. Сорбция тяжелых цветных металлов из водных растворов зернистыми фильтрующими материалами на основе кремнистых пород // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2018. Т. 2. C. 92–108.
  6. Климов Е. С., Бузаева М. В. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод. Ульяновск : Изд-во УлГТУ, 2011. 201 с.
  7. Рубановская С. Г., Величко Л. Н. Сорбция ионов тяжелых металлов природными материалами // Известия вузов. Цветная металлургия. 2006. № 4. C. 37–39.
  8. Баюрова Ю. Л., Нестеров Д. П., Корнева Е. А., Светлов А. В., Макаров Д. В., Маслобоев В. А. Искусственные геохимические барьеры для решения экологических и технологических задач // Вестник МГТУ. 2013. Т. 16, № 3. С. 536–541.
  9. Ланина Т. Д., Селиванова Е. С., Донин С. Н. Удаление тяжелых металлов из сточных вод методом сорбции // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2015. № 5. C. 32–36.
  10. Xing S., Zhao M., Ma Z. Removal of heavy metal ions from aqueous solution using red loess as an adsorbent // J. Environ. Sci-China. 2011. Vol. 23, № 9. P. 1497–1502.
  11. Макаров А. В., Синеговская Л. М., Корчевин Н. А. Физико-химические исследования процесса адсорбции ионов тяжелых металлов на модифицированных алюмосиликатах // Вестник ИрГТУ. 2013. T. 73, № 2. C. 147–154.
  12. Venkatesan G., Elangovan G., Bhuvaneswari K. Experimental studies on removal of nickel using foundry sand // Journal of Environmental Biology. 2016. Vol. 37. P. 355–360.
  13. Дударева Г. Н., Иринчинова Н. В., Дударев В. И. Адсорбционное извлечение никеля(II) из водных растворов техногенного характера // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. T. 10, № 1. C. 133–139.
  14. Park J. H., Lee J. K. Weathered Sand of Basalt as a Potential Nickel Adsorbent // Processes. 2020. Vol. 10, № 8. P. 1–11.
  15. Vakili M., Rafatullah M., Yuan J., Haider M. Zwain and ather. Nickel ion removal from aqueous solutions through the adsorption process // Reviews in Chemical Engineering. 2021. Vol. 37, № 6. P. 755–778.
  16. Yadav S., Srivastava V., Banerjee S., Gode F. Studies on the removal of nickel from aqueous solutions using modifi ed riverbed sand // Environ. Sci. Pollut. Res. 2013. Vol. 20, № 1. P. 558–567.
  17. Яковлева А. A., Нгуен Ч. Т. Роль адсорбционных характеристик песков в защите окружающей среды от загрязнения ионами никеля (II) // Сорбционные и хроматографические процессы. 2022. № 2. С. 182–193. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/922
  18. Яковлева А. А., Нгуен Ч. Т. Адсорбционные особенности природных песков по отношению к ионам никеля (II) // Экология и природопользование: сборник трудов междунар. науч.-практ. конф. (Магас, 21–23 октября 2020 г.). Ингушетия, Назрань : ООО «КЕП», 2020. С. 83–88.
  19. Яковлева А. A., Нгуен Ч. Т. Оценка сорбционных качеств прибрежных песков по отношению к эмульгированным нефтепродуктам // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2022. Т. 22, вып. 2. C. 161–169. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2022-22-2-161-169
  20. Программа расчета параметров адсорбции. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021615655 Рос. Федерация / Яковлева А. А., Нгуен Ч. Т. ; правообладатель: ФГБОУ ВО «ИРНИТУ». 2021. 5 c.
  21. Томашпольский Ю. Я. Сегрегационные явления на поверхности кристаллов химических соединений // Журнал физической химии. 2018. T. 92, № 6. C. 871–882.
  22. Цивадзе А. Ю. Структурная самоорганизация в растворах и на границе раздела фаз. М. : Изд-во ЛКИ, 2008. 544 с.
  23. Стрельникова О. Ю., Ходосова Н. А., Бельчинская Л. И. Гранулометрический анализ природных и кислотномодифицированных алюмосиликатных сорбентов // Актуальные проблемы теории и практики гетерогенных катализаторов и адсорбентов : материалы III Всерос. науч. конф. с междунар. участием. Иваново : Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2018. C. 209–211.
  24. Кондрашова А. В. Адсорбция катиона аммония в динамическом режиме // Инновационная наука. 2015. T. 4, № 3. C. 17–18.
  25. Гамбург Ю. Д. Доля поверхностных атомов в наночастицах и критические зародыши новой фазы // Журнал физической химии. 2022. Т. 96, № 1. С. 96–100. https://doi.org/10.31857/S0044453722010101
  26. Долгоносов А. М. Проблемы теории ионного обмена. I. Особенности описания ионообменных сил в классических системах // Журнал физической химии. 2022. Т. 96, № 10. С. 1513–1519. https://doi.org/10.31857/S0044453722100089
  27. Долгоносов А. М. Проблемы теории ионного обмена. II. Селективность ионообменников // Журнал физической химии. 2022. Т. 96, № 11. С. 1659–1667. https://doi.org/10.31857/S0044453722110085
  28. Израелашвили Д. Н. Межмолекулярные и поверхностные силы. М. : Научный мир, 2011. 456 с.
  29. Ролдугин В. И. Физикохимия поверхности. Долгопрудный : Издательский Дом «Интеллект», 2011. 568 с.
  30. Дроздов А. А., Зломанов В. П., Мазо Г. Н., Спиридонов Ф. М. Неорганическая химия : в 3 т. / под ред. Ю. Д. Третьякова. Т. 3 : Химия переходных элементов. Кн. 2. М. : Академия, 2007. 400 с.
  31. Козлова С. А., Парфенов В. А., Тарасова Л. А., Кирика С. Д. Состояние силанольного покрытия мезоструктурированного силикатного материала МСМ-41 в результате постсинтетической активации // Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2008. Vol. 4, № 1. P. 376–388.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».