Использование активированных бентонитовых глин при очистке сточной воды от ионов цинка

Из материалов литературных источников [1] монтмориллонитовая глина 2-4 слоев Черкасского месторождения имеет высокие адсорбционные и каталитические свойства. Фактор адсорбции образца низкий и он не превышает 2,47. В процессе кислотной активации фактор адсорбции можно повысить до 3,17 - 5,15 [2]. Активированная глина, как свидетельствуют авторы исследований, высокоэффективная при очистке сточной воды от нефтепродуктов и других органических соединений [1, 3]. Целесообразно проверить эффективность активированной глины для очистки реальной промышленной сточной воды от ионов тяжелых металлов и ХПК, сравнивая ее с природными глинами. Суммарные промышленные стоки, которые исследовались, по своим показателям превышают определенные нормы: ХПК составляет 140-490 мг/дм3; БПК5-53-212 мг/дм3, содержание ионов цинка колеблется от 27 до 70 мг/дм3. Поставлены задачи изучить адсорбционные свойства глины на реальных промышленных стоках в различных технологических точках очистных сооружений.

В таблицах 1-3 представлены экспериментальные данные извлечении я ионов цинка и ХПК из разных потоков сточных вод природными сорбентами, полученными при различных методах активации, адсорбционные качества которых сравнивались с модификациями естественной бентонитовой глины. Эксперименты проводились на стендовой установке мощностью до 0,2 м3/час при 293 ± 2 К.

Таблица 1 - Содержание ионов цинка и ХПК в сточной воде после сорбции смесью глин 4Т и 2Щ


Проба воды

Масса глины, г

ХПК, мг/дм3

Zn2+,  мг/дм3

Вода общего стока

2
4
8
12

97,3
83,3
77,4
79,4

19,1
15,8
8,2
1,6

Вода с приямка кислотной станции прядильного цеха

2
4
8
12

24,7
19,8
21,8
22,8

Не выявлено
-
-
-

Из приведенных экспериментальных данных видно, что бентонитовая глина может сорбировать из сточной воды растворенные органические вещества и ионы цинка. Результаты анализа воды, очищенной с различной активацией глины (2Б, 3Б, 4Б, 2К, 3К, 2Щ, 4Т), показали, что лучшие результаты по адсорбции ионов цинка дали глины с условными обозначениями 2Щ, 4Т, 4Б, а органические вещества сравнительно хорошо сорбируют глины с условными обозначениями 4Т, 4Б, 2Б. Глины с условным обозначением 2Щ полностью сорбируют ионы цинка из проб воды, которые исследуются в условиях эксперимента, а при обработке воды глиной 4Т содержание органических веществ снизилось примерно в три раза. Недостатком глины 2Щ является то, что она образует с водой мелкодисперсную суспензию, которая остается взвешенной даже после 12 часов отстаивания. Это существенно затрудняло фильтрацию проб. При исследовании других модификаций бентонитовых глин распределение двух фаз при отстаивании происходило до конца, и осложнений при фильтровании не было.
С целью лучшего распределения фаз глина-вода при использовании глины 2Щ был проведен эксперимент по совместной очистки сточной воды смесью активированных глин 4Т и 2Щ в соотношении 5:1 в таких же условиях. При этом на стадии отстаивания наблюдалось достаточно быстрое распределение фаз, что ускорило процесс фильтрации воды. Снижение содержания ионов цинка и органических веществ в фильтрате было примерно таким же, как и при очистке воды каждой из этих глин отдельно.
В ходе эксперимента были определены оптимальные условия работы глин. Установлено, что сточная вода, которая очищается, должна иметь значение рН не менее 4,5. Приведенные данные также показывают, что при уменьшении рН промывной воды до значений 3 и менее происходит десорбция ионов цинка с поверхности бентонита: степень очистки резко уменьшается.
Получены данные с динамической обменной емкости глин 4Т и 2Щ по ионам цинка с неподвижным слоем сорбентов. К проведению экспериментов активированные образцы бентонитовой глины прошли обработку смачиванием, гранулированием и сушкой, что дало возможность получить фракции сорбента объемом 1-2 мм3. Такая глина не обладает свойствами диспергирования твердой фазы в воду при длительной ее эксплуатации. Подготовленная для экспериментов сточная вода имела рН = 6,0-6,5, концентрация ионов цинка составляла  13-15 мг/дм3.

 

Таблица 2 - Содержание ионов цинка и ХПК после сорбционной обработки глиной воды

 общего стока после дегазации


Условное обозначение глины

Масса глины, г

ХПК

Zn2+

 

2
4
8
12

144,9
129,6
117,3
99,0

21,4
16,8
11,5
10,5

 

2
4
8
12

139,8
136,7
125,5
129,8

30,3
21,4
15,8
13,1

 

2
4
8
12

218,7
150,6
193,3
101,7

19,7
17,1
11,1
9,5

 

2
4
8
12

210,3
170,9
142,4
147,5

32,2
20,4
15,8
9,0

 

2
4
8
12

200,4
208,5
152,6
147,5

28,9
25,3
14,8
9,9

 

2
4
8
12

104,1
134,7
139,8
144,9

14,5
Не выявлено
-
-

 

2
4
8
12

142,4
106,8
84,4
81,4

21,7
21,0
14,1
7,2

Скорость фильтрации воды была 1,0 дм3/час. Получены данные с динамической обменной емкости глин 4Т и 2Щ по ионам цинка с неподвижным слоем сорбентов. К проведению экспериментов активированные образцы бентонитовой глины прошли обработку смачиванием, гранулированием и сушкой, что дало возможность получить фракции сорбента объемом 1-2 мм3. Такая глина не обладает свойствами диспергирования твердой фазы в воду при длительной ее эксплуатации. Подготовленная для экспериментов сточная вода имела рН = 6,0-6,5, концентрация ионов цинка составляла 13-15 мг/дм3. Скорость фильтрации воды была 1,0 дм3/час.

Таблица 3 - Содержание ионов цинка и величина рН после сорбции смесью глин 4Т и 2Щ
в воде локального стока


Объем фильтрата
очищенной воды, дм3

Опыт 1

 

Опыт 2

 

Содержание Zn2+, мг/дм3

рН

Содержание Zn2+,мг/дм3

рН

0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0

17,6
31,5
36,5
35,9
35,2
32,9

4,2
3,2
2,8
2,7
2,5
2,5

16,6
29,9
33,9
32,9
30,6
30,6

4,0
3,2
2,8
2,6
2,4
2,4

Динамическую обменную емкость глины (ДОЕ) в мг-экв/г глины рассчитывали по формуле:

где С - средняя концентрация ионов цинка подготовленных проб воды, мг/дм3; V - объем  фильтрата очищенной воды до проскока ионов цинка, дм3; N - навеска бентонитовой глины, г; 32,69 – эквивалент цинка.
Динамическая обменная емкость исследуемых бентонитовых глин, составляет 0,33 мг-екв ионов цинка на 1г глины или 10,84 мг ионов цинкf на 1г глины.
Исследования по определению сорбционной способности активированной бентонитовой глины модификаций 2Б, 3Б, 4Б, 2К, 3К, 2Щ, 4Т показали, что:
1. Наибольшую сорбционную способность по отношению к ионам цинка имеет глина активации 2Щ.
2. Обработка сточной воды этой глиной позволяет полностью устранить ионы цинка.
3. Органические вещества из сточной воды наиболее полно сорбируются глинами 4Т, 4Б, 2Б.
4. Содержание органических веществ в воде, очищенной при помощи образцов активированной глины, уменьшается приблизительно в 3 раза.
5. Величина рН сточной воды, что очищается, должна быть большей 4-5, поскольку при значении рН менее 3 происходит десорбция ионов цинка с поверхности бентонитовой глины.
6. Динамическая обменная емкость глин модификаций 4т и 2щ (до проскока) за ионами цинка составляет 0,33 мг-экв/г или 10,84 мг/г глин.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  • Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессе очистки  воды. - Киев.: Наук. думка, 1981. – 208 с.
  • Кириченко Н.Г, Коваленко Д.Н. сб. Бентонитовые глины Украины, 1960.
  • Овчаренко Ф.Д., Кириченко Н.Г., Островская А.В. Черкасское месторождение бентонитовых и палыгорскитовых глин. – Киев: Наук. Думка, 1966. – 124 с.

 

Использование активированных бентонитовых глин при очистке сточной воды от ионов цинка [Електронний ресурс]  / [Фомина Н. М., Столяренко Г. С.] // Режим доступу: http://eco.com.ua/

Topics: 
Оцінка: 
0
No votes yet