ВВЕДЕНИЕ 5
9
Глава 1. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ
ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
1.1 Загрязнение сточных вод тяжелыми цветными металлами 9
1.2. Классификация методов очистки сточных вод от тяжелых цветных 14
металлов
1.2.1 Ионообменный метод 15
1.3 Ионообменные материалы 20
1.3.1 Композиционные сорбенты 28
1.3.2 Строение и свойства ионообменных смол 32
1.3.3 Характеристика и эксплуатация катионита КУ-2х8 35
ВЫВОДЫ 36
38
Глава 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Методика синтеза композиционного сорбента КУ-2х8-ГО 38
2.2. Потенциометрическое титрование 38
2.3 Исследование микроструктуры композиционного сорбента 39
КУ-2х8-ГО
2.4 Методы анализа металлов в водных растворах 40
2.4.1 Определение меди (II) 40
2.4.2 Определение олова (IV) 41
2.4.3 Определение цинка 41
2.4.4 Определение кадмия 43
2.5 Оценка точности результатов исследований 43
45
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА НА СТРУКТУРУ И СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КС КУ-2Х8-ГО
3.1Ионные равновесия в растворах солей олова (IV) 45
3.2 Роль катиона щелочи при синтезе КС КУ-2х8-ГО 48
3.3 Структура гидрокисной фазы КС КУ-2х8-ГО 50
3.4. Потенциометрические титрование КС КУ-2х8-ГО 52
3.5 Аттестация композиционного сорбента КУ-2х8-ГО 54
ВЫВОДЫ 56
57
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИИ ТЯЖЕЛЛЫХ МЕТАЛЛОВ
КОМПОЗИЦИОННЫМ СОРБЕНТОМ КУ-2Х8-ГО
4.1 Изотерма сорбции меди (II) 57
4.2 Механизм сорбции тяжелых металлов 59
4.3 Зависимость сорбции от скорости пропускания модельного раствора . 61
4.4 Зависимость сорбции меди от концентрации модельного раствора .... 62
4.5 Зависимость сорбции от величины pH модельного раствора 63
4.6 Сорбция тяжелых металлов 64
4.7 Исследование селективности 65
4.8 Исследование десорбции 68
ВЫВОДЫ 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 73
Купить

Актуальность исследования. Вопросы охраны природы и рационального использования природных ресурсов в настоящее время находятся в центре внимания. Особое внимание уделяется охране водных ресурсов, так как способность водоемов к самоочищению ограничена, и антропогенные нагрузки вызывают их деградацию. В результате, водные объекты теряют рыбохозяйственное значение, а вода становится непригодной для удовлетворения нужд населения, промышленного и сельскохозяйственного использования.
Для этой цели в нашей стране действует Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ, который предусматривает ответственность за загрязнение водных объектов. Разработан ряд нормативных документов, регулирующих общие правила рационального использования водных ресурсов, права, обязанности и ответственность водопользователей, контроль использования и охраной вод. Созданы органы Г осударственного надзора за использованием и охраной водных ресурсов.
Проблема очистки сточных вод сложна, так как чрезвычайное разнообразие производственных стоков требует специальных исследований для каждого вида производства и приводит к использованию специфических методов обработки.
Например, сточные воды гальванических цехов, содержащие токсичные и агрессивные соединения и ионы тяжелых металлов, целесообразно обрабатывать на локальных очистных сооружениях, предназначенных для обезвреживания стоков непосредственно после технологических процессов. Большую сложность представляет переработка шахтных вод ввиду значительных объемов этого вида стоков, повышенной жесткости и наличия ионов цветных металлов.
Несмотря на многообразие существующих методов очистки вод от загрязняющих веществ, универсальный метод до сих пор не найден. Большую проблему представляет разработка селективных методов очистки.
Одним из перспективных, широко применяемых в различных отраслях промышленности, в том числе в водоподготовке и охране окружающей среды, является метод ионного обмена. Использование ионообменного метода очистки позволяет сократить расход свежей воды на 90% за счет возврата в технологический процесс частично обессоленной воды.
Цель работы: разработка и оптимизация условий синтеза
композиционного сорбента КУ-2х8-ГО на основе универсального катионита КУ-2х8 и сформированной в его матрице гидроксидной фазы олова (IV), исследование структуры и функциональных свойств сорбента.
Для достижения поставленной цели нужно было решить следующие задачи:
• Определение концентрации и pH раствора соли ЗиС14, используемого для синтеза сорбента, путем анализа доминирующих ионных форм олова (IV);
• Выбор вида и определение оптимальной концентрации осадителя гидроксидной фазы композиционного сорбента КУ-2х8-ГО при использовании для этой цели растворов ИаОН и ИН4ОН;
• Исследование микроструктуры, состава и сорбционных свойств композиционного сорбента КУ-2х8-ГО по отношению к меди и другим тяжелым металлам;
• Исследование селективности композиционного сорбента КУ-2х8- ГО к тяжелым металлам и оценка эффективности его применения, исследование процесса десорбции;
• Изучение механизма сорбции тяжелых металлов
композиционным сорбентом КУ-2х8-ГО.
Научная новизна.
1. Впервые пятистадийным методом был синтезирован композиционный сорбент КУ-2х8-ГО на основе универсального катионита КУ-2х8 и гидроксида олова (IV).
2. Показано, что содержание фазы гидроксида олова (IV) в составе композиционного сорбента КУ-2х8-ГО составляет 15-20 масс.%, частицы фазы имеют форму игл размером от 50 нм до 10 мкм.
3. Установлено, что емкость композиционного сорбента КУ-2х8-ГО по тяжелым металлам достигает 7 мг-экв/г. Предложен механизм координационной сополимеризации для описания сорбции тяжелых цветных металлов.
Практическая значимость.
1. Определены оптимальные условия синтеза композиционного сорбента КУ-2х8-ГО, обеспечивающие его наибольшую сорбционную способность и селективность к тяжелым металлам.
2. Установлено, что композиционный сорбент КУ-2х8-ГО можно использовать в широком диапазоне pH от 1 до 13, при этом его емкость повышается с ростом pH раствора сорбата.
3. Показано, что при сорбции из растворов сложного состава композиционный сорбент КУ-2х8-ГО проявляет наибольшую избирательность к кадмию...
Купить