Струнникова Н.А.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Казахстан

 

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ МЕТАЛЛА И РАСХОДА ЦЕОЛИТА НА СКОРОСТЬ СОРБЦИИ ИОНОВ ЦИНКА

 

В районах расположения предприятий горно-металлургического комплекса поверхностные и подземные воды содержат ионы тяжелых цветных металлов в количествах, превышающих ПДК в результате попадания этих загрязнений со сточными, дренажными водами с промышленных площадок. Учитывая высокую токсичность ионов тяжелых цветных металлов, очистка воды от них обязательна. Наиболее распространенным способом очистки воды от ионов металлов является известковый, который не всегда обеспечивает необходимую полноту очистки и сопровождается образованием значительных количеств известковых шламов, требующих захоронения или утилизации.

Прогрессивным направлением в очистке сточных вод от ионов металлов является использование физико-химических методов очистки, в том числе и сорбционных. Сорбционные способы могут быть экономически оправданы при использовании дешевых природных сорбентов – цеолитов и бентонитовых глин. В работах [1,2] показана принципиальная возможность использования природных сорбентов для очистки сточных вод от ионов металлов..

Для проведения предварительных расчетов времени обработки, расходов сорбента при различных начальных концентрациях ионов металлов необходимо получение кинетических закономерностей, характеризующих процессы сорбции ионов тяжелых цветных металлов на природных сорбентах. В работе [3] приведены данные, характеризующие влияние расхода цеолита на скорость сорбции ионов меди Целью данного исследования является изучение влияния расходов сорбента на скорость сорбции ионов цинка в зависимости от начальной концентрации ионов цинка.

Исследования проводились в статических режимах. Сточная вода обрабатывалась навесками цеолита при различных его расходах (варьирование Т:Ж). обработанные пробы выдерживались при периодическом перемешивании  в течение 1-24 часов, после чего раствор отделялся от твердой части и в растворе определяли остаточную концентрацию ионов цинка. Остаточное содержание ионов цинка определяли колориметрическим методом [4,5]. О полученным данным рассчитывали степень очистки воды и скорость сорбции ионов цинка на природном цеолите. В таблице 1 представлены результаты сорбции ионов цинка природным цеолитом.

Таблица 1 -– Результаты снижения концентрации ионов цинка в модельных сточных водах при статических условиях обработки воды неактивированным цеолитом

Снач.Zn2+,

мг/дм3

Т:Ж

Время

обработки,

час

Скон..Zn2+,

мг/дм3

Степень очистки a, %

 

5

 

 

1:10

1

0,70

86,0

3

0,72

85,6

6

1,50

70,0

24

1,70

66,0

1:5

1

0,05

99,0

3

0,50

90,0

6

1,40

72,0

24

1,52

69,2

10

1:10

1

1,70

83,0

3

1,10

89,0

6

2,10

79,0

24

2,60

74,0

1:5

1

0,70

93,0

3

0,20

98,0

6

1,40

86,0

24

1,52

84,8

По данным таблицы 1 были рассчитаны средние скорости сорбции ионов цинка в зависимости от исходной концентрации и расхода сорбента. Результаты приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Зависимость скорости адсорбции ионов меди от расхода сорбента и времени обработки для начальной концентрации ионов цинка 5 мг/дм3

Время обработки,

час

Скорость, мг/дм3.час

Т:Ж = 1:10

Т:Ж  = 1 :5

1

4,30

4,95

3

1,43

1,50

6

0,58

0,60

24

0,14

0,15

 

Таблица 2 – Зависимость скорости адсорбции ионов меди от расхода сорбента и времени обработки для начальной концентрации ионов цинка 10 мг/дм3

Время обработки,

час

Скорость, мг/дм3.час

Т:Ж = 1:10

Т:Ж  = 1 :5

1

8,30

9,30

3

3,00

3,30

6

1.23

1,43

24

0,31

0,35

Как видно из представленных данных, сорбция ионов цинка протекает достаточно быстро и в первые 3 часа обработки достигает максимальных значений, дальнейший контакт сорбента с водой приводит к вымыванию сорбированных ионов цинка и, как следствие, к повышению концентрации цинка в воде. Таким образом, контакт сорбента с очищаемой водой в течение более трех часов нецелесообразен.

Максимальные скорости адсорбции достигаются в первый час контакта сорбента с очищаемой водой, с ростом начальной концентрации  ионов цинка в воде скорость возрастает, причем рост скорости прямо пропорционально  концентрации растет, что может быть свидетельством того, что порядок реакции по ионам цинка 1. Увеличение же расхода (концентрации ) сорбента не приводит к пропорциональному увеличению скорости, что свидетельствует о дробном порядке реакции сорбции по сорбенту.

Литература

1Адрышев А.К., Струнникова Н.А., Даумова Г.К., Сапаргалиев Е.М.. Исследование динамики сорбции ионов тяжелых цветных металлов на природных сорбентах Восточного Казахстана // Материалы международной научно-практической конференции «Инженерная наука Казахстана на пороге XXI века». - Алматы, 2001. - с. 212-213

2 Адрышев А.К., Струнникова Н.А., Даумова Г.К., Сапаргалиев Е.М. Пути и перспективы использования природных алюмосиликатов Восточного Казахстана // Горный журнал. - Москва, №3, 2003. - с. 86-88

3 Струнникова Н.А. Влияние расхода цеолита на скорость адсорбции ионов меди // Материалы Интернет конференции «Новости научной мысли».– Прага. 27.10-05-11.2008

4  ГОСТ 18293 – 72  Вода питьевая: методы определения содержаний свинца, цинка, серебра. М.: издательство стандартов. 1972      

5 Унифицированные методы анализа вод / под ред. Ю.Ю. Лурье – М.: Химия, 1972 – 375 с