Дослідження хемосорбційних властивостей волокнистих сорбентів для очищення стічних вод від іонів Fe3+

Abstract

Метою роботи є створення нових екологічно безпечних комбінованих композиційних волокнистих матеріалів з сорбційними властивостями по відношенню до іонів важких металів в стічних водах промислових підприємств. Для дослідження сорбційної здатності синтетичних волокон по відношенню до сполук заліза, аналітичними методами визначали вміст Fe 3+ у модельних розчинах залізоамонійних галунів до та після обробки, розраховували ступінь відпрацювання розчину, %; методом ІЧ-спектроскопії досліджували синтетичні волокна до та після обробки танідами тари і квебрахо, основним компонентом яких є рослинні поліфеноли, та сполуками заліза (ІІІ) для визначення механізму взаємодії. Вперше визначили, що взаємодія Fe3+ з сорбентом ймовірно відбувається в результаті утворення хімічних зв’язків з СО- групами модифікованих поліамідних і поліуретанових волокон. Підвищенню ефективності такої взаємодії сприяє попереднє блокування аміногруп модифікованих поліамідних волокон, зокрема в результаті взаємодії з рослинними поліфенолами. Запропонований метод модифікації волокнистих матеріалів базується на обробці матеріалу розчинами танідів різної природи, основним компонентом яких є рослинні поліфеноли. Визначили, що сорбційна здатність волокнистого сорбенту по відношенню до Fe3+ після обробки танідами тари за температури 40 оС вища, ніж після обробки танідами квебрахо за аналогічних умов. Обробка протягом перших чотирьох годин є найбільш ефективною. При цьому ступінь відпрацювання розчину залізо-амонійних галунів сягає 90 %. До переваг одержаного сорбенту можна віднести високу сорбційну активність та здатність до подальшої модифікації, способи одержання є досить простими та дешевими, а можливість виробництва сорбенту із вторинної сировини сприяє вирішенню проблеми утилізації відходів.

Целью работы является создание новых экологически безопасных комбинированных композиционных волокнистых материалов с сорбционными свойствами по отношению к ионам тяжелых металлов в сточных водах промышленных предприятий. Для исследования сорбционной способности синтетических волокон по отношению к соединениям железа, аналитическими методами определяли содержание Fe3+ в модельных растворах железоаммонийных квасцов до и после обработки, рассчитывали степень отработки раствора, %; методом ИК-спектроскопии исследовали синтетические волокна до и после обработки таннидами тары и квебрахо, основным компонентом которых являются растительные полифенолы, и соединениями железа Fе3+ для определения механизма взаимодействия. Впервые определили, что взаимодействие Fe3+ с сорбентом вероятно происходит в результате образования химических связей с –СО группами модифицированных полиамидных и полиуретановых волокон. Повышению эффективности такого взаимодействия способствует предварительное блокирование аминогрупп модифицированных полиамидных волокон, в частности в результате взаимодействия с растительными полифенолами. Предложенный метод модификации волокнистых сорбентов базируется на обработке материала растворами таннидов различной природы, основным компонентом которых являются растительные полифенолы. Определили, что сорбционная способность волокнистого сорбента по отношению к Fe3+ после обработки таннидами тары при температуре 40 °С выше, чем после обработки таннидами квебрахо при аналогичных условиях. Обработка в течение первых четырех часов является наиболее эффективной. При этом степень истощения раствора железоаммонийных квасцов достигает 90 %. Полученный сорбент имеет такие преимущества как высокая сорбционная активность и способность к дальнейшей модификации, способы получения достаточно просты и дешевы, а возможность производства сорбента из вторичного сырья способствует решению проблемы утилизации отходов.

Create new eco-friendly composite fibrous materials with sorption properties in relation to heavy metal ions in wastewater of industrial enterprises. To study the sorption capacity of synthetic fibers with respect to iron compounds. By the analytical methods determined the content of Fe3+ in model solutions of ferric ammonium alum before and after treatment, calculated the degree of exhaustion solution, %; by means of IR-spectroscopy, synthetic fibers were investigated before and after treatment with vegetable polyphenols of Tara, Quebracho and Fe3+ compounds to determine the mechanism of interaction. For the first time, it has been determined that the interaction of Fe3+ with the sorbent is likely to result from the chemical bonding of –CO groups from modified polyamide and polyurethane fibers. Pre-blocking of amino groups of modified polyamide fibers, in particular because of interaction with vegetable polyphenols, contributes to the increase of the efficiency of such interaction. The proposed method of modification of fibrous materials have based on the treatment of material with tannins solutions with different nature vegetable polyphenols. It was determined that the sorption capacity of the fiber sorbent in relation to Fe3+ after treatment with of Tara tannins at a temperature of 40oC is higher than after treatment with Quebracho tannins under similar conditions. Processing during the first four hours is most effective. In this case, the degree of exhaustion solution of ferric ammonium alum reaches 90 %. The obtained sorbent has such advantages as high sorption activity and the ability to further modify, the methods of production are quite simple and cheap, and the possibility of producing sorbent from secondary raw materials allows to solve the problem of waste disposal.