Кормош Екатерина Викторовна. Модифицирование монтмориллонитсодержащих глин для комплексной сорбционной очистки сточных вод

Краткое описание

Кормош Екатерина Викторовна. Модифицирование монтмориллонитсодержащих глин для комплексной сорбционной очистки сточных вод : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.11 / Кормош Екатерина Викторовна; [Место защиты: Белгород. гос. технол. ун-т им. В.Г. Шухова].- Белгород, 2009.- 184 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2927

Введение 5
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Состояние вопроса 11
1.2. Структурные особенности силикатов 15
1.3. Классификация силикатов 17
1.3.1. Силикаты с бесконечными кремнекислородными мотивами 18
1.4. Кристаллохимические характеристики смектитов 23
1.5. Вторичная структура и набухание слоистых силикатов 25
1.6. Кристаллохимические характеристики монтмориллонита 1 29
1.7. Адсорбционные явления 33
1.8. Классификация адсорбентов и химическая природа их поверхности...34
1.9. Ионообменные и сорбционные свойства глин 37
1.10. Катионообменная емкость (КОЕ) слоистых силикатов 43
1.11. Модифицирование природных слоистых силикатов 45
1.12. Практическое использование природных адсорбентов 46
Выводы по литературному обзору 48
Глава 2. Объект и методы исследования
2.1. Объект исследования 50
2.2. Рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализы 50
2.3. Инфракрасная спектроскопия 52
2.4. Аналитическая сканирующая электронная микроскопия 52
2.5. Аналитическая трансмиссионная электронная микроскопия 53
2.6. Определение удельной поверхности 53
2.6.1. Метод низкотемпературной адсорбции азота 53
2.6.2. Определение внешней удельной поверхности и истиной плотности 54
2.7. Гранулометрический анализ 55
2.8. Определение кислотно-основных свойств глин '. 57
■2.9і Определение суммы обменных оснований. ......58
2.10. Определение химико-технологических показателей ....59
2.11: Определение массовой доли монтмориллонита. 59
2.12. Определение адсорбционной способности. 60;
2.13. Определение концентрации ионов металлов^ нефтепродуктов
и жиров 1. : ....61
2.14. Обогащение природных глин 63
2.15. Кислотное модифицирование глин. ...64
2.16. Методика катионзамещения. !..64
Глава 3. Результаты работы и их обсуждение
3.1. Структурные и коллоидно-химические характеристики исследуемых природных глин —..... — .....65і
3.1.1. Химико-минералогический состав природных глин: — 65
3.1.2. Коллоидно-химические характеристики природных глин...... 1 69
3.1.2.1. Гранулометрический анализ ..............69
3:1.2.2. Текстурные характеристики: — ..72
3.1.2.3. Состав катионообменного комплекса. : .76
3.1.2.4. Сорбция ионов тяжелых металлов исследуемыми природными глинами .1: 77
3.2. Структурные и коллоидно-химические характеристики обогащенных глин. ..83
3.2.1. Химико-минералогический состав обогащенных глин 83
3:2:2. Сорбционные свойства обогащенных образцов..... .....90
3.2.2.1. Влияние размера фракций глин на сорбционную способность.....90
3.2.2.2. Сорбция ионов тяжелых металлов обогащенными глинами......95
3:2.2.3. Сорбция метиленового голубого, нефтепродуктов и жиров. 97
3:3 . Структурные И КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЄСКИЄ характеристики ГЛИЩ
обработанных кислотой. ...100
, 3.3.1. Химико-минералогический состав глин........J 101
3.3.2. Текстурные характеристики глин. 105
3.3.3. Сорбционные свойства глин, обработанных кислотой 106
3.3.3.1. Сорбция метиленового голубого и йода 106
3.3.3.2. Сорбция нефтепродуктов и жиров 108
3.3.3.3. Сорбция ионов железа (Ш) 109
3.3.3.4. Сорбция ионов тяжелых металлов 113
3.4. Структурные и коллоидно-химические характеристики катионзамещенных глин 117
3.4.1. Химический состав и текстурные характеристики глин 117
3.4.2. Сорбционные свойства катионзамещенных форм глин 120
3.4.2.1. Сорбция метиленового голубого 120
3.4.2.2. Сорбция ионов тяжелых металлов 121
3.4.2.3. Сорбция нефтепродуктов и жиров 127
3.5. Изотермы адсорбции*модифицированных глин 129
3.6. Сорбция тяжелых металлов из поликомпонентных растворов 134
3.7. Структурные и коллоидно-химические характеристики ’
полученной железистой формы глины 136
3.8. Влияние температуры на сорбцию ионов тяжелых металлов 138
3.9. Влияние pH раствора на сорбцию и десорбцию ионов тяжелых металлов ‘ 144
Г
Выводы по главе 146
Глава 4. Разработка способов приготовления сорбентов на основе модифицированных глин и технико-экономическая оценка их эффективности
4.1. Технологические схемы модифицирования глин 148
4.2. Испытания сорбентов на сточных водах 151
4.3. Оценка экономической эффективности модифицированных сорбентов 152
4.4. Утилизация отходов обогащения и отработанных сорбентов 155
Выводы по главе 157
Выводы по работе • 158
Список литературы '. 160
Приложения

Список литературы

Выводы по работе
1. Изучена сорбционная способность монтмориллонитсодержащих глин месторождения “Поляна” Белгородской области по извлечению ионов тяже¬лых металлов. Показано, что сорбционная способность повышается в 1,5-3 раза по отношению к ионам тяжелых металлов с уменьшением размера фракции глинистых частиц при обогащении. Это связано с повышением доли глинистой составляющей, с увеличением содержания сорбционно-активного минерала монтмориллонита до 74,5 — 95,2 масс.%, а также с увеличением удельной поверхности.
2. Показано, что при обработке кислотой монтмориллонитсодержащих глин увеличивается сорбционная способность по отношению к нефтепродук¬там и жирам, что обусловлено изменением физических и коллоидно¬химических свойств поверхности. При этом сорбция органических веществ протекает по механизму физической сорбции.
3. Выявлено, что введение катионов Na+ в обменные позиции глинистых минералов до и после обработки серной кислотой позволяет увеличить ад¬сорбционную способность в 2,5-5 раз по отношению к ионам тяжелых метал¬лов. Сорбционная способность в отношении нефтепродуктов и жиров у на- трийзамещенных модифицированных кислотой форм глин осталась высокой, но увеличилось время сорбции от 5 мин до 30-75 мин. Это связано с уплот¬нением кристаллической решетки глинистых минералов в результате насы¬щения ионами Na+ и вследствие этого увеличивается время проникновения органических молекул в межпакетные позиции.
4. Установлено, что сорбция ионов тяжелых металлов природными и модифицированными глинами детерминируется процессами ионного обмена и носит преимущественно характер химической сорбции.
5. Выявлено, что сорбент на основе обогащенной глины при контакте с раствором, содержащим эквимолярные количества нескольких элементов, проявляет значительную избирательность при извлечении ионов Fe3+.
В результате модифицирования и изучения сорбционных свойств вы-явлены оптимальные сорбенты для очистки сточных вод в зависимости от природы поллютанта и его концентрации. Натрийзамещенная форма обрабо¬танной кислотой глины — универсальный сорбент для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и органических веществ. Оптимальное соотно¬шение сорбатгсорбент определяется в зависимости от степени загрязнения сточной воды