Obtaining and study of physical-chemical properties of porous materials based on kaolin

Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Zdroj: Technology audit and production reserves; Vol. 3 No. 3(71) (2023): Chemical engineering; 30-34
Technology audit and production reserves; Том 3 № 3(71) (2023): Хімічна інженерія; 30-34
ISSN: 2664-9969
2706-5448
Popis: The object of research is kaolin from the Hlukhovetsky deposit (Ukraine). On its basis, granulated sorbent materials were obtained with the addition of various amounts of cellulose as a pore former. After forming the samples, they were dried and fired at a temperature of 800 °C. The obtained granules with a size of 8–9 mm were modified with zero-valent iron. The physicochemical, including sorption properties of granular composites were studied. Using scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), the morphology of the obtained samples was investigated and the presence of zero-valent iron particles on the surface and in the pores of the sorbents was confirmed. Based on desorption experiments, it was determined by chemical analysis that the Fe0 content in modified samples with increased pore former content increases from 0.01 g/g of granules for a sample containing 1% cellulose to 0.016 g/g for a carrier with 3 % pore former. The specific surface area and pore volume of the samples were determined by the method of low-temperature adsorption-desorption of nitrogen. Thus, with an increase in the content of the pore former in the ceramic mass, the specific surface of both unmodified and modified samples slightly decreases. Thus, with a cellulose content of 1 %, it is 20 m2/g and 17 m2/g, respectively. When the pore former is increased to 3%, these values are 15 m2/g and 12 m2/g. After applying a layer of zero-valent iron on porous granules, the volume of pores decreases, which is due to the formation of agglomerates of iron particles during synthesis. The study of the sorption capacity of the obtained sorbents with respect to Cr(VI) from model solutions containing a mixture of metal cations (copper, cadmium, cobalt, zinc) showed that granular materials exhibit sorption capacity for metal anions, even in the presence of cations. The amount of chromium sorption naturally increases for modified samples with an increase in the cellulose content in them. However, for model solutions that do not additionally contain metal cations, the sorption value is somewhat higher. Thus, for a sample with a 3 % pore former content, the sorption value is 0.7 mg/g and 0.9 mg/g, respectively, at an initial chromium(VI) concentration of 10 mg/g. The obtained experimental data indicate that the obtained porous granular sorbents based on kaolin can be used in the further treatment of wastewater from electroplating enterprises, which contain a mixture of pollutants in both anionic and cationic forms.
Об’єктом дослідження є каолін Глуховецького родовища (Україна). На його основі одержано гранульовані сорбуючі матеріали із додаванням різної кількості целюлози в якості пороутворювача. Після формування зразків було проведено їх висушування та випал при температурі 800°С. Отримані гранули розміром 8–9мм були модифіковані нульвалентним залізом. Вивчено фізико-хімічні, в тому числі, сорбційні властивості гранульованих композитів. За допомогою скануючої електронної мікроскопії (СЕМ) з енергодисперсійною рентгенівською спектроскопією (ЕДС) досліджено морфологію одержаних зразків та підтверджено наявність часточок нульвалентного заліза на поверхні і в порах сорбентів. На основі десорбційних експериментів хімічним аналізом визначено, що вміст Fe0 у модифікованих зразках з підвищенням вмісту пороутворювача зростає з 0,01г/г гранул для зразка, який містить 1% целюлози до 0,016г/г для носія з 3% пороутворювача. Методом низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту визначено питому поверхню зразків та об’єм пор. Так, при збільшенні вмісту пороутворювача в керамічній масі питома поверхня як немодифікованих, так і модифікованих зразків дещо зменшується. Так, при вмісті 1% целюлози вона складає 20м2/г та 17м2/г, відповідно. При збільшенні пороутворювача до 3% ці величини складають 15м2/г та 12м2/г. Після нанесення шару нульвалентного заліза на пористі гранули, об’єм пор зменшується, що обумовлено утворенням агломератів часточок заліза при синтезі. Вивчення сорбційної здатності одержаних сорбентів щодо Cr(VI) з модельних розчинів, які містять суміш катіонів металів (міді, кадмію, кобальту, цинку) показало, що гранульовані матеріали проявляють сорбційну здатність до аніонів металів, навіть, у присутності катіонів. Величина сорбції хрому закономірно зростає для модифікованих зразків із підвищенням вмісту целюлози в них. Проте, для модельних розчинів, які не містять додатково катіони металів, величина сорбції дещо вища. Так, для зразка з вмістом 3% пороутворювача величина сорбції складає 0,7мг/г та 0,9мг/г, відповідно, при вихідній концентрації хрому(VI) 10мг/г. Отримані експериментальні дані вказують на те, що одержані пористі гранульовані сорбенти на основі каоліну можна застосовувати при доочищенні стічних вод гальванічних підприємств, які містять суміш забруднювачів як в аніонній, так і катіонній формі.  
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: