Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,653

Ilin A.P.
Известно, что карбонаты и гидроксиды тяжелых металлов являются труднорастворимыми соединениями ,и это позволило рассматривать доломит (CaCO3 ∙MgCO3 ) в качестве перспективного сорбента-ионообменника для очистки воды от  растворимых соединений тяжелых металлов.[1]. Актуальность использования новых сорбентов и способов подготовки воды вызвана наличием во многих регионах повышенного содержания тяжелых металлов в наземных и подземных водах, вызванных техногенными и природными факторами.

Цель работы: Исследование фазовых и химических превращений на поверхности доломита, стимулированных ультразвуком и взаимодействием с водой.

Работа выполнена на природном минерале доломит, Советского месторождения (Алтайский край, Россия). Частицы минерала имеют форму многогранников светлосерого  цвета  без  блеска.  Насыпная  плотность  фракции (1-3мм) - 1460кг/м3, водопоглощение - 2,8%, пористость- 0,2%, площадь удельная поверхности частиц - 0,17 м2/г. Рентгенограмма доломита соответствует хорошо окристал2.За 10с воздействия ультразвука концентрация меди (II) понизилась в 4,8 раза, что дает существенные преимулизованному двойному карбонату СаСО3 .МgСО с небольшим содержанием фазы СаСО 3

Фотографии поверхности исходного минерала доломита отражает состояние поверхности естественного скола: поверхность однородна и сложена из крупных с размытыми границами кристаллитов, имеющих размер кристаллитов 3,2-4,1*6,2-7,1 мкм.

В сравнении с механическим воздействием на частицы доломита в воде [2], в настоящей работе использование ультразвуковых волн для создания кипящего слоя  позволило интенсифицировать процесс взаимодействия между частицами доломита. Предполагается , что процессы кавитации , постоянные соударения частиц доломита создают благоприятные условия для протекания химических реакций в процессе сорбции. В результате  постоянного соударения частиц минерала с  частотой 22000 Гц, происходит механическое воздействие поверхностей соударяющихся частиц в результате которого происходит постоянная наработка и удаление с поверхности доломита наноструктурированных продуктов измельчения, а обновленная поверхность соударявшихся частиц вновь активно участвует в процессе извлечения растворимых примесей из воды. В результате сорбционная активность минерала в кипящем слое значительной мере увеличивается. При этом наноструктурированные  продукты  в  виде  взвесей  являются так же центрами осаждения водорастворимых примесей. В работе использовались модельные растворы, содержащие сульфат железа (II) , сульфат марганца (II), сульфат никеля (II) ,сульфат меди (II),сульфат ртути (II). Для изучения зависимости степени извлечения тяжелых металлов из исследуемых водных растворов с были выбраны следующие временные интервалы  - 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320 сек. Модельный раствор меди(II) был приготовлен из сульфата меди (CuSO4×5H2O) ГОСТ 4165 и водопроводной воды. Результат проведенных исследований представлен в таблице.

 

Наименование пробы

 

Медь, ГОСТ 4388-72

Погрешность анализа, %

ПДК, CанПиН 2.1.4.1074-01*

Исходный модельный раствор

4,70

 

 

 

 

± 25

 

 

 

 

1,0 мг/л

 

 

Модельный раствор, обработанная,

в кипящем слое доломита

1

1,95

2

0,95

3

1,10

4

1,85

5

0,95

6

1,20

7

1,35

После обработки доломита в течение 5 с модельного раствора  меди  (II)  ультразвуковыми  волнами,  частотой 22000Гц, мощностью 0,15 Вт/см2  концентрация примеси снизилась в 2,4 раза. Необходимо отметить, что содержание примеси меди (II) в воде в течении обработки носит колебательный характер.

  1. Создание «кипящего слоя»   под действием ультразвуковых колебаний приводит к значительному усилению сорбционной активности, связанной с активированием поверхности доломита, сокристаллизацией, соосаждения растворимых примесей с продуктами соударения частиц доломита .
  2. За 10 с. воздействия ультразвука концентрация меди (II) понизилась в 4,8 раза , что дает существенные преимущества по отношении к механическому воздействию на доломит в кипящем слое.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Казанцева Н.М., Ильина Л.Д., Золотова Т.П., Никифоров А.Ю., Использование доломита в очистке сточных вод.//Химия и технология воды. 1996-18, №5,с.555-557.
  2. Годымчук А.Ю. Технология изготовления силикатных сорбентов для очистки воды от катионов тяжелых металлов.//Диссертация. Томск 2003 .