Очищення стічних вод від прямих барвників активованим клиноптилолітом

Abstract

Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів активування клиноптилоліту з метою його подальшого застосування для вирішення екологічних і економічних проблем водного господарства, пов'язаних з очищенням стічних вод від барвників. Шляхом комплексної обробки був подоланий молекулярно-ситовий ефект. Із застосуванням методів дериватографії і ІЧ спектроскопії була визначені зміни фізико-хімічних характеристик мінералу в процесі обробки. Вперше були визначені критичні концентрації міцелоутворення деяких прямих барвників і побудовані ізотерми сорбції в області нижче ККМ. Було проведено спектрофотометричне вивчення оптичних властивостей прямих барвників залежно від рН середовища. Шляхом лінеаризації рівняння Ленгмюра певні константи адсорбционно–десорбцийної рівноваги прямих барвників на комплексно активованих зразках клиноптилоліту. Диссертационная работа посвящена исследованию процессов активации клиноптилолита с целью его дальнейшего применения для решения экологических и экономических проблем водного хозяйства, связанных с очисткой сточных вод от красителей. В диссертации впервые для очистки сточных вод от прямых красителей был предложен клиноптилолит. Исследовано, что для образца природного цеолита адсорбция прямых красителей протекает на поверхности высокодисперсных частиц минерала, так как пустоты, которые содержатся в его объеме является недоступными для молекул красителя. Путем комплексной (термической и химической) обработки был преодолен молекулярно-ситовый эффект. Установлена оптимальная температура термоактивации. Показана нецелесообразность термообработки при высших температурах, так как это связано с постепенным увеличением миграции катионов в междутетраєдрические пустоты каркаса, и приводит к частичной аморфизации структуры минерала. Исследовано, что в процессе химической обработки происходит декатионирование образцов и перевод их в Н+ - форму, что вызывает увеличение объема микро- и переходных пор и рост удельной площади поверхности адсорбентов. Исследовано, что адсорбция прямых красителей на поверхности модифицированных образцов протекает под действием межмолекулярных сил физической природы и в результате образования ионных связей, которые возникают между Н+ формой клиноптилолита и органическимионом красителя. При этом образуются водородные связи в которых принимают участие гидроксильные группы элементарного звена комплексов поверхности цеолита и гидроксильные и аминогруппы красителей. Исследование процесса адсорбции красителей проводили в области концентраций меньшей ККМ. Процесс адсорбции достаточно хорошо подчиняется мономолекулярной теории Ленгмюра и описывается уравнением изотермы мономолекулярной адсорбции. Исследовано, что образцы, модифицированные НСl, имеют большую сорбционную способность относительно прямого фиолетового и зеленого. Для этих образцов во всей области исследуемых концентраций значения граничной адсорбции является выше в сравнении собразцами, модифицированными Н2SО4. Было проведено спектрофотометрическое изучение оптических свойств красителей в видимой и УФ области в зависимости от рН среды; были сняты ИК – спектры клиноптилолита с сорбированным на нем красителем (как для малых, так и высоких концентраций красителя в растворе). Определены константы адсорбционно-десорбционного равновесия прямых красителей на комплексно активированных образцах клиноптилолита, граничные значения мономолекулярной адсорбции и площадь проекции асоциатов ионов красителя на поверхности адсорбента. Разработана адсорбционная трьохступенчатая противоточная установка по очистке стоков от прямых красителей комплексно активированным цеолитом. Применение данного метода позволяет существенно уменьшить энергетические и материальные затраты при очистке стоков и устраняет необходимость предыдущего концентрирования стоков. Получен высокоэффективный сорбент, который можно широко использовать в природоохранных целях. Рассчитана величина годового экономического эффекта от внедрения разработанной технологии водоочистки составляет 430281,25 гривен. Dissertation work is devoted to research of processes of activating of clinoptilolite with the purpose of it further application for working out ecological and economic problems of water economy, related to cleaning waters of sewers from dyes. By complex (thermal and chemical) treatment a molecular-sieve effect was overcome. With the use of methods of deruvatografii and infra-red spectroscopy the changes of the mineral physico-chemical characteristics in the process of treatment were defined. The critical concentrations of miselo of some direct dyes were first defined and isotherms of sorbtion were buit in the region below CCМ. The spectrophotometere study of optical properties of direct dyes was conducted depending on a рН environment. By linearization of equalization of Lengmyra certain constants of adsorption – desorbtion equilibrium of direct dyes are on the complex activated standards of clinoptilolite.