Получение железосодержащих силикатных композитов для очистки загрязненных вод от соединений мышьяка

Autor: Bondarieva, Antonina, Tobilko, Viktoriia, Kholodko, Yurii, Kornilovych, Borys
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Technology audit and production reserves; Том 3, № 3(47) (2019): Chemical engineering; 14-19
Technology audit and production reserves; Том 3, № 3(47) (2019): Хімічна інженерія; 14-19
Technology audit and production reserves; Том 3, № 3(47) (2019): Химическая инженерия; 14-19
ISSN: 2226-3780
2312-8372
Popis: The object of research is palygorskite – a natural clay mineral with a layered ribbon structure. It is characterized by high specific surface area, secondary porosity and sorption capacity for metal cations. However, due to the negative charge of the surface, palygorskite is inefficient when cleaning water from pollution that is in anionic form, in particular, from arsenic compounds. A significant drawback of the use of dispersed aluminosilicates as sorbents is the difficulty of their separation from the liquid phase after the process of sorption purification. Therefore, to increase the sorption properties of palygorskite by pollutants in the water in the form of anions, the authors used the method of modifying its surface with iron-containing compounds, including treating the prepared palygorskite with iron salts (III) in a weakly alkaline medium. Physical and chemical methods are used to study the structure of modified and initial samples of palygorskite, in particular, the method of infrared spectroscopy (IR spectroscopy) and the method of low-temperature nitrogen adsorption-desorption. The results indicate that the surface of the palygorskite is coated with iron compounds (III), which led to an increase in the specific surface area from 213 m2/g to 275 m2/g and a pore size from 1.9 nm to 2.25 nm. The obtained samples differ from the original mineral by increased sorption capacity with respect to arsenic compounds (V). The maximum sorption of arsenic by the modified sample is 7.8 mg / g, which is significantly higher than that for natural palygorskite – 0.2 mg/g. It has been shown that arsenic is removed by iron-containing silicate rather quickly and does not depend on the pH value of the aqueous medium in the range 3–8. This is due to the fact that when processing the surface of palygorskite by iron oxyhydroxides the latter acquires an increased reactivity by increasing the number of active sorption centers.
Об'єктом дослідження є палигорськіт – природний глинистий мінерал шарувато-стрічкової структури. Для нього характерною є висока питома поверхня, вторинна поруватість та сорбційна здатність щодо катіонів металів. Проте, за рахунок негативного заряду поверхні, палигорськіт є неефективним при очищенні вод від забруднення, що знаходяться в аніонній формі, зокрема, від сполук арсену. Суттєвим недоліком використання дисперсних алюмосилікатів в якості сорбентів є складність їх відділення від рідкої фази після процесу сорбційного очищення. Тому авторами для підвищення сорбційних властивостей палигорськіту щодо забруднювачів, які знаходяться у водному середовищі в формі аніонів, було використано метод модифікування його поверхні ферумвмісними сполуками, що включає в себе обробку підготовленого палигорськіту солями заліза(ІІІ) в слабко лужному середовищі. В роботі використовувалися фізико-хімічні методи дослідження структури модифікованих та вихідних зразків палигорськіту, зокрема, метод інфрачервоної спектроскопії (ІЧ-спектроскопії) та метод низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту. Отримані результати вказують на те, що поверхня палигорськіту вкрита сполуками заліза(ІІІ), що привело до підвищення питомої поверхні з 213 м2/г до 275 м2/г та розміру пор з 1,9 нм до 2,25 нм. Одержані зразки відрізняються від вихідного мінералу підвищеною сорбційною здатністю по відношенню до сполук арсену(V). Величина максимальної сорбції арсену модифікованим зразком становить 7,8 мг/г, що значно перевищує таку для природного палигорськіту – 0,2 мг/г. Показано, що вилучення арсену ферумвмісним силікатом відбувається достатньо швидко і не залежить від величини рН водного середовища в діапазоні 3–8. Це пов’язано з тим, що при обробці поверхні палигорськіту оксигідроксидами заліза, останній набуває підвищеної реакційної здатності за рахунок збільшення кількості активних сорбційних центрів.
Объектом исследования является природный глинистый минерал слоисто-ленточной структуры. Для него характерным является высокая удельная поверхность, вторичная пористость и сорбционная способность по отношению к катионам металлов. Однако, за счет отрицательного заряда поверхности, палыгорскит неэффективен при очистке вод от загрязнений, которые находятся в анионной форме, в частности, от соединений мышьяка. Существенным недостатком использования дисперсных алюмосиликатов в качестве сорбентов является сложность их отделения от жидкой фазы после процесса сорбционной очистки. Поэтому авторами для увеличения сорбционных свойств палыгорскита по отношению к загрязнениям, которые находятся в водной среде в форме анионов, был использован метод модифицирования его поверхности железосодержащими соединениями, который включает в себя обработку подготовленного палыгорскита солями железа(III) в слабощелочной среде. В работе использовались физико-химические методы исследования структуры модифицированных и исходных образцов палыгорскита, в частности, метод инфракрасной спектроскопии (ИК-спектроскопии) и метод низкотемпературной адсорбции-десорбции азота. Полученные результаты указывают на то, что поверхность палыгорскита покрыта соединениями железа(III), что привело к повышению удельной поверхности с 213 м2/г до 275 м2/г и размера пор с 1,9 нм до 2,25 нм. Образцы отличаются от исходного минерала повышенной сорбционной способностью по отношению к соединениям мышьяка(V). Величина максимальной сорбции мышьяка модифицированным образцом становит 7,8 мг/г, что значительно превышает такую для природного палыгорскита – 0,2 мг/г. Показано, что извлечение мышьяка железосодержащим силикатом происходит достаточно быстро и не зависит от величины рН водной среды в диапазоне 3–8. Это обусловлено тем, что при обработке поверхности палыгорскита оксигидроксидами железа, последний получает повышенную реакционную способность за счет увеличения количества активных сорбционных центров.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: