| Popis: |
Ярынкина Елена Анатольевна – магистрант, Ульяновский государственный технический университет. 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: LeHa1234.97@mail.ru Бузаева Мария Владимировна доктор химических наук, профессор кафедры «Химия и технологии композиционных материалов», Ульяновский государственный технический университет, 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: m.buzaeva@mail.ru Давыдова Ольга Александровна доктор химических наук, профессор кафедры «Химия и технологии композиционных материалов», Ульяновский государственный технический университет, 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: olga1103@inbox.ru Ваганова Екатерина Сергеевна – доцент кафедры «Химия и технологии композиционных материалов», Ульяновский государственный технический университет. 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: katrin_sv@bk.ru Макарова Ирина Алексеевна – доцент кафедры «Химия и технологии композиционных материалов», Ульяновский государственный технический университет. 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: gorlovskaya.irin@bk.ru. E.A. Yarynkina, LeHa1234.97@mail.ru M.V. Buzaeva, m.buzaeva@mail.ru I.A. Makarova, gorlovskaya.irin@bk.ru E.S. Vaganova, katrin_sv@bk.ru O.A. Davydova, olga1103@inbox.ru Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk, Russian Federation Утилизация гальванических шламов представляет собой приоритетную задачу в плане охраны окружающей среды от загрязнений тяжелыми металлами. Исследованы процессы избирательного действия комплексонов пирокатехина и динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА-Na) по отношению к ионам металлов, содержащихся в гальваническом шламе. На степень извлечения ионов тяжелых металлов из гальванических шламов оказывает влияние строение комплексона: пирокатехин и ЭДТА-Na проявляют селективность по отношению к меди, никелю, хрому, цинку. Сте- пень извлечения ионов металлов повышается при подкислении среды серной кислотой. Подкисление способствует также максимальному отделению осадка от раствора комплексоната. Структура комплексонатов различна: хелатные комплексы с координированным ионом металла в циклах, протонированные комплексы. Структура комплексонатов меди, образованных пирокатехином и ЭДТА-Na, подтверждена методом ЭПР. При обработке суспензии гальванического шлама пирокатехином в спектрах ЭПР фиксируются парамагнитные комплексы меди (ΙΙ) с параметрами: аCu = 7,8 мТл; g = 2,045. Практически одновременно в спектрах ЭПР пирокатехинолятного комплекса зафиксирован еще один сигнал, принадлежащий комплексу меди с меньшей константой расщепления на ядрах меди (аCu = 7,1 мТл) и со значительным сдвигом g-фактора в область низкого поля, g = 2,078. В процессах извлечения ионов металлов их гальваношлама комплексоном ЭДТА-Na зафиксирована суперпозиция сигналов ЭПР. Спектр ЭПР состоит из 5 уширенных компонент СТС: аCu(1) ≈ 6,6; аCu(2) ≈ 5,4 мТл. Значение g1 = 2,078, g2 = 2,043. Предложены структуры комплексонатов металлов с ионом меди. Комплексонаты металлов содержат медь, никель, хром, цинк. В качестве примеси обнаруживаются кальций, железо, следы свинца. Примеси не оказывают влияния на применение комплексонатов в сельском хозяйстве. Оптимизированы параметры процессов утилизации гальванических шламов с применением комплексонов пирокатехина и ЭДТА-Na. Разработана технологическая схема утилизации. Созданы экспериментальные образцы комплексонатов металлов для использования в сельском хозяйстве. При использовании пирокатехина концентрация ионов металлов в полученном растворе составила: медь – 8,0; никель – 5,0; хром – 3,2; цинк – 2,0 мг/л. В случае ЭДТА-Na: медь – 7,8; никель – 4,8; хром – 3,4; цинк – 2,2 мг/л. Disposal of galvanic sludge has priority in terms of protecting the environment from pollution by heavy metals. The processes of the selective action of pyrocatechol complexons and disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA-Na) in relation to metal ions contained in a galvanic sludge have been studied. The complexon structure affects the extraction degree of heavy metal ions from galvanic sludge: pyrocatechol and EDTA-Na are selective for copper, nickel, chromium, and zinc. The extraction degree of metal ions increases with acidification of the medium with sulfuric acid. Acidification also contributes to the maximum separation of the precipitate from the complexonate solution. The structures of complexonates are different: chelate complexes with a coordinated metal ion in cycles, and protonated complexes. The structure of copper complexonates formed by pyrocatechol and EDTA-Na was confirmed by EPR spectroscopy. When a suspension of galvanic sludge is treated by pyrocatechol, in the EPR spectra the paramagnetic copper(ΙΙ) complexes are noted with the following parameters: aCu = 7.8 mT; g = 2.045. Almost simultaneously, another signal has been detected in the EPR spectra of the pyrocatecholate complex, which belongs to a copper complex with a lower splitting constant on copper nuclei (aCu = 7.1 mT) and with a significant shift of the g factor to the low field region, g = 2.078. In the extraction processes of metal ions from their galvanic sludge by the EDTA-Na complexon, a superposition of EPR signals has been recorded. The EPR spectrum consists of 5 broadened HFS components: аCu(1) ≈ 6.6; aCu(2) ≈ 5.4 mT. The values equal: g1 = 2.078, g2 = 2.043. Structures of metal complexonates with the copper ion are proposed. Metal complexonates contain copper, nickel, chromium, and zinc. Calcium, iron, and traces of lead have been found as impurities, which do not affect the use of complexonates in agriculture. Optimized parameters of the utilization processes of galvanic sludge using pyrocatechol and EDTA-Na complexons. The technological scheme of disposal has been developed. Experimental samples of metal complexonates for agricultural use have been devised. When catechol is used, the concentrations of metal ions in the resulting solution are (mg/L): copper 8.0; nickel 5.0; chromium 3.2; zinc 2.0. In the case of EDTA-Na they are (mg/L): copper 7.8; nickel 4.8; chromium 3.4; zinc 2.2. Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда содействия развития малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках программы УМНИК (договор № 12933 ГУ/2018). |
