Сорбция ионов Pb2+, Mn2+ на модифицированном бентоните

Abstract

В настоящее время проблема загрязнения природной среды становится наиболее значимой во всем мире. Одним из распространенных загрязнителей сточных вод, являются ионы тяжелых металлов (ИТМ), они представляют опасность для окружающей среды. Проблема извлечения ИТМ из сточных вод в настоящее время является актуальной с научной и практической точек зрения. Адсорбционное извлечение ИТМ является одним из способов очистки сточных вод. В последнее время особую роль в создании новых сорбентов с ценными сорбционными свойствами играет модификация легкодоступных, дешевых и перспективных природных алюмосиликатов. Модифицированные алюмосиликатные минералы являются лучшими адсорбентами по отношению к ионам тяжелых металлов и органическим красителям. Монтмориллонит - основной породообразующий минерал глины обладает высокой удельной поверхностью и емкостью катионного обмена, поэтому процессы сорбции на таком природном материале весьма эффективны. Для извлечения тяжелых металлов, в последнее время, широко используются монокатионозамещенные Na+-, Ca2+-, Ba2+-, Fe3+ -формы монтмориллонита и органобентониты, которые хорошо адсорбируют ионы Cu2+, Fe3+, Co2+, Cd2+, Mn2+, Pb2+, W3+, Mo2+. Целью работы было изучение структуры природного и модифицированного бентонита, а также адсорбции ионов тяжелых металлов на модифицированном бентоните. В настоящей работе в качестве адсорбента для сорбции ионов Pb(II), Mn(II) был использован октадециламинобентонит (ОДА-Б). Органобентонит (ОБ) получен на основе природного бентонита путем ионного обмена. Сорбционную способность органобентонита определяли в статических условиях, при 20оС. Адсорбатами являлись соли свинца(II) и марганца(II) как важнейшие загрязнители сточных вод. Эксперименты проводили на модельных водных растворах, приготовленных из нитратов и сульфатов указанных металлов Pb(NO3)2, MnSO4∙4H2O. Концентрации ионов металлов в модельных растворах варьировались в диапазоне 0.1-0.5 ммоль/дм3.  Изучено влияние времени контактирования, рН-среды на адсорбцию ионов Pb2+ и Mn2+. Для установления времени химических равновесий сорбции ионов Pb2+ и Mn2+исследована кинетика сорбции этих ионов. Для установления равновесных состояний сорбции ионов Pb2+ и Mn2+достаточно 2-3 часа времени. Во всех случаях равновесные концентрации достигается в течение 15-45 мин. Методом сканирующей электронной микроскопии (СЭM), инфракрасной спектроскопиии и рентгенофазового анализа изучена структура природного и модифицированного бентонита. Установлено, что с увеличением концентрации указанных ионов в растворах в пределах 0.1-0.5 ммоль/дм3 сорбционные емкости использованных сорбентов увеличиваются. Это свидетельствует о том, что органобентонит может служить селективным адсорбентом для извлечения ионов Pb2+и Mn2+ из сточных вод и жидких отходов. На основании экспериментальных результатов можно сделать вывод что, процесс сорбции указанных ионов на алюмосиликатных сорбентах происходит в основном по ионообменному механизму.