Очищення водних систем від надлишку фосфатів за допомогою бентоніту, активованого надвисокочастотним випромінюванням

A. Z. Kontsur; I. Z. Dumas; L. V. Sysa

doi:10.15421/40280717

A. Z. Kontsur Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів https://orcid.org/0000-0002-6014-4853
I. Z. Dumas Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів
L. V. Sysa Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів https://orcid.org/0000-0002-3495-2750

Ключові слова: стічні води; фосфати; очищення; адсорбція; бентоніт; мікрохвилі

Анотація

Вивчено сорбційні властивості бентоніту, опроміненого мікрохвилями, на прикладі вилучення ним фосфат-іонів із концентрованих розчинів. Використано фізико-хімічні методи аналізу та графічно-аналітичну обробку результатів експериментів. Досліджено нативні (необроблені) зразки сорбенту та зразки, опромінені мікрохвилями у два способи: а) попереднє промивання бентоніту чистою водою під дією мікрохвиль ("стимуляція"); б) опромінення мікрохвилями суспензії бентоніту безпосередньо в робочих розчинах фосфатів ("пряме опромінення"). Показано, що останній спосіб активації збільшує сорбційну здатність бентоніту за фосфат-іоном порівняно з нативним та "стимульованим" сорбентом. Криві адсорбції фосфат-іонів бентонітом під час "прямого опромінення" розчину мікрохвилями добре описано моделлю Ленгмюра. Гранична рівноважна адсорбція фосфатів (ємність моношару) становить 6,13 мг/г для способу "прямого опромінення", порівняно з 2,54 мг/г ("стимульований" зразок) та 1,15 мг/г (нативний зразок). Припущено, що внаслідок опромінення суспензії мікрохвилями можливо подолати активаційний бар'єр та зароджуються мікрокристали нерозчинних фосфатів на поверхні кристалів сорбенту. Внаслідок цього різко збільшується сорбційна ємність бентоніту за фосфат-іоном. Відзначено значний вплив кислотності та температури розчину на параметри адсорбції фосфат-іонів бентонітом.

Біографії авторів

A. Z. Kontsur, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів

здобувач

I. Z. Dumas, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів

канд. геогр. наук, ст. викладач

L. V. Sysa, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів

канд. хім. наук, доцент, наук. співробітник НДЛ екобезпеки

Посилання

Baldassari, S., Komarneni, S., Mariani, E., & Villa, C. (2006). Microwave versus conventional preparation of organoclays from natural and synthetic clays. Applied Clay Science, 31, 134–141. https://doi.org/10.1016/j.clay.2005.09.005
Chipriakova, A. P., Nigmatullina, A. A., & Miasnikov, S. K. (2011). Primenenie bentonita pri ochistke vody v sovmeshhennom kristallizatcionno-adsorbtcionnom protcesse s ultrazvukovoi intensifikatciei. (Vol. 25). Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii, 1(117), 102–108. [In Russian].
Dmytryev, M. M., Kaznyna, N. Y., & Pynyhyna, Y. A. (1989). Sanytarno-khymycheskyi analyz zahriazniaiushchykh veshchestv v okruzhaiushchei srede. Moscow: Khymyia, 348 p. [In Russian].
Foletto, E. L., Paz, D. S., & Gundel, A. (2013). Acid-activation assisted by microwave of a Brazilian bentonite and its activity in the bleaching of soybean oil. Applied Clay Science, 83(84), 63–67. https://doi.org/10.1016/j.clay.2013.08.017
Kontsur, A. Z., Karpyak, O. R., & Sysa, L. V. (2016). Some peculiarities of bentonite regeneration by means of using high-frequency emanation (on the example of biogenic ions). Scientific Bulletin of UNFU, 26(8), 292–298. https://doi.org/10.15421/40260845
Korichi, S., Elias, A., Mefti, A., & Bensmaili, A. (2012). The effect of microwave irradiation and conventional acid activation on the textural properties of smectite: Comparative study. Applied Clay Science, 59(60), 76–83. https://doi.org/10.1016/j.clay.2012.01.020
Matsuska, O. V., Sydorchuk, O. V., & Sabadash, V. V. (2014). Adsorbtsiia fosfativ pryrodnymy ta modyfikovanymy sorbentamy iz vodnykh rozchyniv. (Vol. 16, part 3). Scientific Bulletin LNUVMBT imeni S. Z. Gzhytskoho, 3(60), 342–347. [In Ukrainian].
Prokopchuk, O. I., & Hrubinko, V. V. (2007). Fosfaty u vodnykh ekosystemakh. Ternopil: TNPDU, 124 p. [In Ukrainian].
Subramanyam, B., & Das, A. (2014). Linearised and non-linearised isotherm models optimization analysis by error functions and statistical means. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 12, 92. https://doi.org/10.1186/2052-336X-12-92
Surendra, B. S., Veerabhadraswamy, M., Anil kumar H. G., Kendagannaswamy, B. K., Nagaswarupa, H. P., & Prashanth, S. C. (2017). Microwave assisted physico-chemical modification of Bentonite clay: characterization and photocatalytic activity. Materials Today: Proceedings, 4, 11727–11736. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.09.089
Sysa, L. V., Rudyk, Yu. I., & Kontsur, A. Z. (2017). Analiz izoterm adsorbtsii ioniv tsynku na bentoniti pislia obroblennia yoho nadvysokochastotnym vyprominiuvanniam. Ekolohichna bezpeka, 2(24), 45–51. [In Ukrainian].
Tarasevich, Iu. I. (1988). Stroenie i khimiia poverkhnosti sloistykh silikatov. Kyiv: Naukova dumka, 248 p. [In Russian].
Tian, B., Liu, X., Yang, H., Xie, S., Yu, C., Tu, B., & Zhao, D. (2006). General Synthesis of Ordered Crystallized Metal Oxide Nanoarrays Replicated by Microwave-Digested Mesoporous Silica. Advanced materials, 15(15), 1370–1374.
Zapolskyi, A. K., Mishkova-Klymenko, M. A., Astrelin, I. M., et al. (2000). Fizyko-khimichni osnovy tekhnolohii ochyshchennia stichnykh vod. Kyiv: Libra, 552 p. [In Ukrainian].