Íîâûé òèï ñîðáåíòîâ íà îñíîâå ïîëèñóëüôèäà íàòðèÿ èç îòõîäîâ ïðîèçâîäñòâà ýïèõëîðãèäðèíà

Õèìèÿ â èíòåðåñàõ óñòîé÷èâîãî ðàçâèòèÿ 20 (2012) 199–203
199
ÓÄÊ 661.183+662.929.7+678.684
Íîâûé òèï ñîðáåíòîâ íà îñíîâå ïîëèñóëüôèäà íàòðèÿ
èç îòõîäîâ ïðîèçâîäñòâà ýïèõëîðãèäðèíà
äëÿ èçâëå÷åíèÿ ñîåäèíåíèé òÿæåëûõ ìåòàëëîâ
Â. À. ÃÐÀÁÅËÜÍÛÕ1, Å. Ï. ËÅÂÀÍÎÂÀ1, À. Â. ÐÅÄÈÍÎÂÀ2, Í. Â. ÐÓÑÑÀÂÑÊÀß2, Î. Í. ÈÃÍÀÒÎÂÀ2, Í. À. ÊÎÐ×ÅÂÈÍ2
1
Èðêóòñêèé èíñòèòóò õèìèè èì. À. Å. Ôàâîðñêîãî Ñèáèðñêîãî îòäåëåíèÿ ÐÀÍ,
óë. Ôàâîðñêîãî, 1, Èðêóòñê 664033 (Ðîññèÿ)
Å-mail: [email protected]
2
Èðêóòñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò ïóòåé ñîîáùåíèÿ,
óë. ×åðíûøåâñêîãî, 15, Èðêóòñê 664074 (Ðîññèÿ)
(Ïîñòóïèëà 20.05.11; ïîñëå äîðàáîòêè 11.10.11)
Àííîòàöèÿ
Ðàçðàáîòàí ìåòîä ïîëó÷åíèÿ ñåðîñîäåðæàùèõ ãðàíóëèðîâàííûõ ñîðáåíòîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì îòõîäîâ ïðîèçâîäñòâà ýïèõëîðãèäðèíà, ñîäåðæàùèõ îêîëî 76 % 1,2,3-òðèõëîðïðîïàíà. Âçàèìîäåéñòâèå îòõîäîâ ñ ïîëèñóëüôèäîì íàòðèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ïðèñóòñòâèè ÷àñòèö íåôòåêîêñà, ñëóæàùèõ öåíòðàìè
ïîëèêîíäåíñàöèè. Ïîëó÷åííûå ñîðáåíòû ñïîñîáíû èçâëåêàòü èç âîäíûõ ðàñòâîðîâ ìåòàëëû è îáëàäàþò
ñëåäóþùåé ñîðáöèîííîé åìêîñòüþ, ìã/ã: Zn äî 74, Cd äî 31, Hg äî 152, Cu äî 25. Îáñóæäàåòñÿ ìåõàíèçì ñîðáöèè.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: õëîðîðãàíè÷åñêèå îòõîäû, ïåðåðàáîòêà, ñîðáåíòû, òÿæåëûå ìåòàëëû, î÷èñòêà ñòî÷íûõ âîä
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Ñðåäè îòõîäîâ ïðîèçâîäñòâåííîé äåÿòåëüíîñòè âàæíîå ìåñòî çàíèìàþò ñîåäèíåíèÿ òÿæåëûõ ìåòàëëîâ (Zn, Cd, Hg, Cu, Pb è äð.)
è õëîðîðãàíè÷åñêèå îòõîäû õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè. Ñîåäèíåíèÿ òÿæåëûõ ìåòàëëîâ
(õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû, êîòîðûå â âèäå ïðîñòûõ âåùåñòâ èìåþò ïëîòíîñòü áîëåå 4.5 ã/ñì3)
îòíîñÿòñÿ ê òèîëîâûì ÿäàì – âåùåñò-âàì,
ñïîñîáíûì áëîêèðîâàòü ñåðîñîäåðæàùèå
ãðóïïû áåëêîâ, à õëîðîðãàíè÷åñêèå òîêñèêàíòû îòíîñÿòñÿ ê íåðâíûì ÿäàì è îáëàäàþò êàíöåðîãåííûì äåéñòâèåì [1].
Èçâåñòíûé ìåòîä ïåðåðàáîòêè õëîðîðãàíè÷åñêèõ îòõîäîâ ïóòåì èõ èñ÷åðïûâàþùåãî
äåñòðóêòèâíîãî õëîðèðîâàíèÿ ñ îáðàçîâàíèåì CCl4 â ïîñëåäíèå ãîäû ïðèìåíÿåòñÿ âñå
ðåæå. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî CCl4 ïðåèìóùåñòâåííî èñïîëüçîâàëñÿ ïðè ïðîèçâîäñòâå
ôðåîíîâ, äëÿ êîòîðûõ óñòàíîâëåíî âðåäíîå
âîçäåéñòâèå íà îçîíîâûé ñëîé Çåìëè [2]. Êàê
ñëåäñòâèå, ïîèñê ðàöèîíàëüíûõ ïóòåé ïåðåðàáîòêè õëîðîðãàíè÷åñêèõ îòõîäîâ îñòàåòñÿ
âàæíîé çàäà÷åé ñîâðåìåííîé õëîðíîé ïðîìûøëåííîñòè. Ïðîèçâîäñòâî ýïèõëîðãèäðèíà –
âàæíåéøåãî ïîëóïðîäóêòà ïðè ïðîèçâîäñòâå
ýïîêñèäíûõ ñìîë è ñèíòåòè÷åñêîãî ãëèöåðèíà – îñíîâàíî íà çàìåñòèòåëüíîì õëîðèðîâàíèè ïðîïèëåíà è õëîðãèäðèíèðîâàíèè õëîðèñòîãî àëëèëà è ñîïðîâîæäàåòñÿ îáðàçîâàíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà õëîðîðãàíè÷åñêèõ îòõîäîâ [3]. Ðàíåå áûë ïðåäëîæåí ìåòîä
ïåðåðàáîòêè òàêèõ îòõîäîâ â ñåðîîðãàíè÷åñêèå ïðîäóêòû è ìàòåðèàëû – òèîêîëû, öåííûå ôëîòîðåàãåíòû, ëèãàíäû äëÿ êîìïëåêñîîáðàçîâàíèÿ è ðåàãåíòû äëÿ îñåðíåíèÿ êàòàëèçàòîðîâ [4, 5].
Âàæíîå ñâîéñòâî ñåðîîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé – èõ ñïîñîáíîñòü îáðàçîâûâàòü ïðî÷íûå êîîðäèíàöèîííûå ñîåäèíåíèÿ ñ èîíàìè
òÿæåëûõ ìåòàëëîâ. Âîçìîæíîñòü òàêîãî âçà-
 Ãðàáåëüíûõ Â. À., Ëåâàíîâà Å. Ï., Ðåäèíîâà À. Â.,. Ðóññàâñêàÿ Í. Â, Èãíàòîâà Î. Í., Êîð÷åâèí Í. À.
200
Â. À. ÃÐÀÁÅËÜÍÛÕ è äð.
èìîäåéñòâèÿ ìîæåò áûòü îáúÿñíåíà ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðèíöèïà æåñòêèõ è ìÿãêèõ êèñëîò
è îñíîâàíèé Ïèðñîíà, ñîãëàñíî êîòîðîìó ìÿãêèå êèñëîòû (êàòèîíû òÿæåëûõ ìåòàëëîâ)
ïðåäïî÷òèòåëüíî êîîðäèíèðóþò ñ ìÿãêèìè
îñíîâàíèÿìè (àòîìû ñåðû) [6]. Íèçêîìîëåêóëÿðíûå ñåðîîðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ îáðàçóþò êîìïëåêñû ñî ìíîãèìè ïåðåõîäíûìè
ìåòàëëàìè, êîòîðûå ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ
â êàòàëèòè÷åñêèõ ñèñòåìàõ [7], õèìè÷åñêîì
àíàëèçå [8] è â äðóãèõ îáëàñòÿõ. Ñïîñîáíîñòü
ê êîìïëåêñîîáðàçîâàíèþ ïðîÿâëÿþò è ñåðîñîäåðæàùèå ïîëèìåðû [9]. Â ëèòåðàòóðå èìåþòñÿ äàííûå îá àäñîðáöèîííîé ñïîñîáíîñòè
ïîëèýòèëåíìîíîñóëüôèäà ïî îòíîøåíèþ
ê èîíàì ñåðåáðà [10] è î ïîëó÷åíèè ñîðáåíòà
ñ èñïîëüçîâàíèåì ëèãíèíà è ïîëèìåðíûõ ñóëüôèäîâ, îáðàçóþùèõñÿ èç 1,2,3-òðèõëîðïðîïàíà [11]. Îäíàêî áîëüøèíñòâî øèðîêî ïðèìåíÿåìûõ ñåðîîðãàíè÷åñêèõ ïîëèìåðîâ (ïîëèàðèëåíñóëüôèäû è òèîêîëû) íå ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå àäñîðáåíòà èç-çà îñîáåííîñòåé èõ ñòðîåíèÿ (ñòåðè÷åñêîå ýêðàíèðîâàíèå àòîìîâ ñåðû â ïîëèàðèëåíñóëüôèäàõ)
è êàó÷óêîïîäîáíîãî ñîñòîÿíèÿ òèîêîëîâ.
Íàìè ïðåäëîæåí ìåòîä ïîëó÷åíèÿ òâåðäûõ
ãðàíóëèðîâàííûõ ñåðîñîäåðæàùèõ ñîðáåíòîâ
ñ èñïîëüçîâàíèåì îòõîäîâ ïðîèçâîäñòâà ýïèõëîðãèäðèíà. Èññëåäîâàíà ñïîñîáíîñòü ñîðáåíòîâ èçâëåêàòü ñîåäèíåíèÿ Zn, Cd, Hg è Cu
èç ìîäåëüíûõ ðàñòâîðîâ.
ÝÊÑÏÅÐÈÌÅÍÒÀËÜÍÀß ×ÀÑÒÜ
Ñîðáåíòû ïîëó÷àëè ñ èñïîëüçîâàíèåì ôðàêöèè õëîðîðãàíè÷åñêèõ îòõîäîâ, îñíîâíîé êîìïîíåíò êîòîðûõ – 1,2,3-òðèõëîðïðîïàí. Îòõîäû âçÿòû íåïîñðåäñòâåííî ñ óñòàíîâêè ïðîèçâîäñòâà ýïèõëîðãèäðèíà è èìåþò ñëåäóþùèé
êîìïîíåíòíûé ñîñòàâ, ìàñ. %: 1,2,3-òðèõëîðïðîïàí 76.6, äèõëîðïðîïàíîëû 17.4, 1,2-äèõëîðïðîïàí 2.0, äèõëîðïðîïåíû 2.1, îñòàëüíûå
ïðîäóêòû 1.9. Äàííóþ ñìåñü õëîðîðãàíè÷åñêèõ
êîìïîíåíòîâ áåç ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè
ââîäèëè â ïîëèêîíäåíñàöèþ ñ ïîëèñóëüôèäîì
íàòðèÿ. Ïîëèñóëüôèä íàòðèÿ ïîëó÷àëè ïóòåì
ðàñòâîðåíèÿ ýëåìåíòíîé ñåðû â âîäíîì ðàñòâîðå ãèäðîêñèäà íàòðèÿ â ïðèñóòñòâèè ãèäðàçèíãèäðàòà â êà÷åñòâå âîññòàíîâèòåëÿ [4]:
2nS + 4NaOH + N2H4 ⋅ H2O → 2Na2Sn + N2 + 5H2O
Êàê îòìå÷àëîñü â ðàáîòå [4], ïðåäïî÷òèòåëüíîå îáðàçîâàíèå ïîëèñóëüôèäà Na2S n
ñ çàäàííîé âåëè÷èíîé n îïðåäåëÿåòñÿ ìîëÿðíûì ñîîòíîøåíèåì S : NaOH. Ïðè ñîîòíîøåíèè 1 : 1 ïðåèìóùåñòâåííî îáðàçóåòñÿ äèñóëüôèä Na2S2, ïðè ñîîòíîøåíèè 3 : 2 íàáëþäàåòñÿ ïðåäïî÷òèòåëüíîå îáðàçîâàíèå Na2S3,
à ïðè ñîîòíîøåíèè 2 : 1 – Na2S4.
Äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ãðàíóëîîáðàçîâàíèÿ
ïðè ïîëèêîíäåíñàöèè â ïîëó÷åííûé ðàñòâîð
ïîëèñóëüôèäà ââîäèëè öåíòðû ïîëèêîíäåíñàöèè, â êà÷åñòâå êîòîðûõ èñïîëüçîâàëè ìåëêîäèñïåðãèðîâàííûé íåôòÿíîé êîêñ (ñ äèàìåòðîì çåðåí d ≤ 0.15 ìì). Íåîáõîäèìî îòìåòèòü,
÷òî ïðè ïðîèçâîäñòâå ýëåêòðîäíîãî íåôòåêîêñà ÷àñòèöû ñ ðàçìåðîì ìåíåå 6 ìì íå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû ïî öåëåâîìó íàçíà÷åíèþ è ôàêòè÷åñêè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé îòõîä
ïðîèçâîäñòâà òîâàðíîãî íåôòåêîêñà. Ïîñëåäíèé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äîñòàòî÷íî ïîðèñòûé
ìàòåðèàë ñ õîðîøèìè àäñîðáöèîííûìè ñâîéñòâàìè [12]. Ïðè ââåäåíèè åãî â ðàñòâîð ïîëèñóëüôèäà íàòðèÿ àíèîíû Sn2– ÷àñòè÷íî àäñîðáèðóþòñÿ íà ïîâåðõíîñòè ÷àñòèö íåôòåêîêñà, è ïîëèêîíäåíñàöèÿ ïðîòåêàåò ñ ó÷àñòèåì êàê àäñîðáèðîâàííûõ àíèîíîâ, òàê è
àíèîíîâ, îñòàâøèõñÿ â ðàñòâîðå. Ïîñëå çàâåðøåíèÿ ïðîöåññà ñîðáåíò îòôèëüòðîâûâàþò, ïðîìûâàþò âîäîé, ñïèðòîì, ýôèðîì è âûñóøèâàþò â âàêóóìå â òå÷åíèå 8 ÷.
 ðåçóëüòàòå ôîðìèðóþòñÿ äîñòàòî÷íî
îäíîðîäíûå ãðàíóëû, ðàçìåð êîòîðûõ çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà èñïîëüçóåìîãî íåôòåêîêñà,
ñòåïåíè ñóëüôèäíîñòè àíèîíà (n), ãèäðîäèíàìè÷åñêîãî ðåæèìà è äðóãèõ ôàêòîðîâ è ñîñòàâëÿåò 1.5–5 ìì (òàáë. 1).
Ïîðèñòàÿ ñòðóêòóðà ïîëó÷åííûõ ñîðáåíòîâ
èññëåäîâàíà ïî ñòàíäàðòíîé ìåòîäèêå, îïèñàííîé â ðàáîòå [13], ïóòåì èçó÷åíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ïîãëîùåíèÿ éîäà èç ðàñòâîðà (ìèêðîïîðèñòîñòü) è ìåòèëîâîãî îðàíæåâîãî (ìàêðîïîðèñòîñòü). Êðîìå òîãî, èçó÷åíà ýôôåêòèâíîñòü
èçâëå÷åíèÿ ñîåäèíåíèé Zn, Cd, Hg è Cu èç ìîäåëüíûõ ðàñòâîðîâ (òàáë. 2). Ñ ýòîé öåëüþ íàâåñêó ñîðáåíòà (0.2 ã) âñòðÿõèâàëè ñ 20 ìë ðàñòâîðà ñîëåé ìåòàëëà îïðåäåëåííîé êîíöåíòðàöèè â òå÷åíèå îïðåäåëåííîãî âðåìåíè. Îñòàòî÷íóþ êîíöåíòðàöèþ ìåòàëëà â ðàñòâîðå îïðåäåëÿëè ôîòîêîëîðèìåòðè÷åñêèì ìåòîäîì ñ èñïîëüçîâàíèåì äèòèçîíà [14, 15].
ÑÎÐÁÅÍÒÛ ÈÇ ÎÒÕÎÄΠÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ ÝÏÈÕËÎÐÃÈÄÐÈÍÀ ÄËß ÈÇÂËÅ×ÅÍÈß ÑÎÅÄÈÍÅÍÈÉ ÒßÆÅËÛÕ ÌÅÒÀËËÎÂ
201
ÒÀÁËÈÖÀ 1
Óñëîâèÿ ñèíòåçà è õàðàêòåðèñòèêà ïîëó÷àåìûõ ñîðáåíòîâ (òåìïåðàòóðà ïðîöåññà 50 °Ñ)
Íîìåð
îáðàçöà
Èñõîäíûå ðåàãåíòû, ã
S
NaOH Íåôòåêîêñ
n
Õëîðîðãàíè÷åñêèå
îòõîäûà
Âûõîä
ñîðáåíòà,
ã
Ðàçìåð
ãðàíóë,
ìì
Ñîäåðæàíèå, %
S
Îñòàòî÷íûé Cl
1
8.0
5.0
2.5
10.8
4
13.8
~5
54.0
9.2
2
6.0
5.0
2.5
10.8
3
11.8
~1.5
43.2
13.8
3
4.0
5.0
2.5
10.8
2
10.3
~2
38.6
14.2
4
16.0
10.0
4.0
22.0
4
24.0
~3
60.2
7.5
á
5
8.0
5.0
2.0
9.8
4
11.2
~1.5
65.4
4.2
6
4.0
2.5
1.0
4.0
4
6.0
~1–1.5
54.0
8.8
7
6.0
5.0
2.5
6.0â
3
11.2
~3
40.5
3.6
à
á
Ðàñõîä ôðàêöèè îòõîäîâ ðàññ÷èòûâàëè ïî ñîäåðæàíèþ îñíîâíîãî êîìïîíåíòà (1,2,3-òðèõëîðïðîïàíà).
Èñïîëüçîâàí ÷èñòûé 1,2,3-òðèõëîðïðîïàí.
â
Âî ôðàêöèþ äîáàâëåíî 10 % CH2Cl2.
ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ È ÎÁÑÓÆÄÅÍÈÅ
 ðåçóëüòàòå ïîëèêîíäåíñàöèè ïîëèñóëüôèäà íàòðèÿ ñ õëîðîðãàíè÷åñêèìè îòõîäàìè,
ñîäåðæàùèìè 1,2,3-òðèõëîðïðîïàí, ïîëó÷àåòñÿ ñåò÷àòûé ïîëèìåð, êîòîðûé ñîâìåñòíî ñ ÷àñòèöàìè íåôòåêîêñà îáðàçóåò ãðàíóëû ñîðáåíòà. Íà
ñõåìå 1 ïîêàçàíà ñòðóêòóðà òàêèõ ãðàíóë.
Ïðè îáðàçîâàíèè ïðîñòðàíñòâåííîé ñåòêè
ïîëèñóëüôèäíîãî ïîëèìåðà íåêîòîðûå àòîìû
õëîðà äàæå â 1,2,3-òðèõëîðïðîïàíå îêàçûâàþòñÿ ïðîñòðàíñòâåííî ýêðàíèðîâàííûìè äëÿ
àòàêè ïîëèñóëüôèä-àíèîíàìè, ÷òî ñïîñîáñòâóåò ñîõðàíåíèþ îñòàòî÷íîãî õëîðà â ãðàíóëàõ ñîðáåíòà (ñì. òàáë. 1). Ïðè óâåëè÷åíèè
äëèíû ïîëèñóëüôèäíîé öåïî÷êè ïîëèìåð ñòàíîâèòñÿ áîëåå “ðûõëûì”, ïðè ýòîì ñîäåðæà-
íèå îñòàòî÷íîãî õëîðà è ìèêðîïîðèñòîñòü ñîðáåíòà óìåíüøàþòñÿ. Îäíàêî ìàêðîïîðèñòîñòü
ïî ïîãëîùåíèþ ìåòèëîðàíæà èçìåíÿåòñÿ áîëåå ñëîæíûì îáðàçîì, äîñòèãàÿ íàèáîëüøåé
âåëè÷èíû äëÿ òðèñóëüôèäíîãî ïîëèìåðà,
à äëÿ n = 2 îíà ðåçêî ïàäàåò äî àíîìàëüíî
íèçêîé âåëè÷èíû. Ïî-âèäèìîìó, ìàêñèìàëüíàÿ ïîðèñòîñòü ïðè n = 3 îáóñëîâëåíà àêòèâíûì ó÷àñòèåì 1,2,3-òðèõëîðïðîïàíà êàê áèôóíêöèîíàëüíîãî ìîíîìåðà, ÷òî ñïîñîáñòâóåò “ðàçäâèæåíèþ” ñëîåâ ïîëèìåðà (ñõåìà 2).
Ýòî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ñîäåðæàíèÿ
îñòàòî÷íîãî õëîðà. “Ðàçäâèæåíèå” ñëîåâ ïîëèìåðà ìîæåò òàêæå ïðîèñõîäèòü çà ñ÷åò
ó÷àñòèÿ äðóãèõ, â ÷àñòíîñòè áèôóíêöèîíàëüíûõ, êîìïîíåíòîâ ñìåñè (äèõëîðïðîïàíîëû,
1,2-äèõëîðïðîïàí è äð.). Â ñâÿçè ñ ýòèì èíòå-
ÒÀÁËÈÖÀ 2
Àäñîðáöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè ïîëó÷åííûõ ñîðáåíòîâ
Íîìåð
îáðàçöà
Ïîãëîùåíèå I2, %
Ïîãëîùåíèå
Àêòèâíîñòü ïî îòíîøåíèþ ê êàòèîíàì ìåòàëëîâ, ìã/ã (ðÍ 3)
ìåòèëîðàíæà, ìã/ã Zn
Cd*
Hg
Cu*
1
16.4
186.0
2
9.0
326.0
38
24
97
19
3
8.3
33.0
25
10
72
12
4
12.6
118.0
48
28
116
19
5
15.2
211.0
60
30
132
20
6
12.8
117.0
52
30
95
19
7
16.8
318.0
74
31
152
25
Íåôòåêîêñ 14.0
116.2
56
26
108
15
65
30
136
* Àäñîðáöèþ ïðîâîäèëè ïðè êîíöåíòðàöèè èîíîâ ìåòàëëà â èñõîäíîì ðàñòâîðå 1 ìã/ë.
15
202
Â. À. ÃÐÀÁÅËÜÍÛÕ è äð.
Ñõåìà 1.
ðåñåí îïûò ïî ïîëó÷åíèþ îáðàçöà ñîðáåíòà
¹ 7 (ñì. òàáë. 1, 2), â êîòîðîì âî ôðàêöèþ
îòõîäîâ äëÿ ïîëèêîíäåíñàöèè äîáàâëÿëè äèõëîðìåòàí â êîëè÷åñòâå 10 ìàñ. % ïî îòíîøåíèþ ê 1,2,3-òðèõëîðïðîïàíó. Ïîëó÷åííûé ñîðáåíò îòëè÷àåòñÿ íèçêèì ñîäåðæàíèåì îñòàòî÷íîãî õëîðà, âûñîêîé ìèêðîïîðèñòîñòüþ è
ñðåäíåé ìàêðîïîðèñòîñòüþ (ñõåìà 3).
Äàííûå ïî âåëè÷èíå n, ìèêðî- è ìàêðîïîðèñòîñòè ïîëó÷àåìûõ ñîðáåíòîâ óäîâëåòâîðèòåëüíî êîððåëèðóþò ñ ñîðáöèîííîé àêòèâíîñòüþ ïî îòíîøåíèþ ê èîíàì ìåòàëëîâ (ñì.
òàáë. 2). Ïî êðàéíåé ìåðå, ìàêñèìàëüíóþ àêòèâíîñòü äåìîíñòðèðóåò ñîðáåíò, îáëàäàþùèé
ñàìîé âûñîêîé ìèêðî- è ìàêðîïîðèñòîñòüþ.
Ñõåìà 2.
Ñõåìà 3.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ âñåõ ðàññìîòðåííûõ êàòèîíîâ íàèáîëüøàÿ ñîðáöèîííàÿ
àêòèâíîñòü ïðîÿâëÿëàñü â ñëó÷àå ðàñòâîðîâ
ñ ðÍ 3. Âîçìîæíî, ÷òî ïðè óìåíüøåíèè âåëè÷èíû ðÍ àòîìû ñåðû ïðîòîíèðóþòñÿ â ïîðàõ è êàíàëàõ, ÷òî ïðåïÿòñòâóåò ïðîíèêíîâåíèþ â íèõ èîíîâ ìåòàëëîâ. Óâåëè÷åíèå çíà÷åíèÿ ðÍ ñïîñîáñòâóåò óñèëåíèþ ãèäðîëèçà
ñîëåé èçó÷åííûõ êàòèîíîâ, ïðè ýòîì ãèäðîëèçîâàííûå ôîðìû àäñîðáèðóþòñÿ õóæå. Ïðè
ðÍ > 4.5 è âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ ìåòàëëîâ
â ðàñòâîðå (>2.0 ìã/ìë) íàáëþäàåòñÿ âûäåëåíèå îñàäêîâ ãèäðîêñèäîâ.
Ïðîöåññ ñîðáöèè íå ñîïðîâîæäàëñÿ èçìåíåíèåì ðÍ ðàñòâîðà, ÷òî ìîæåò óêàçûâàòü
ÑÎÐÁÅÍÒÛ ÈÇ ÎÒÕÎÄΠÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ ÝÏÈÕËÎÐÃÈÄÐÈÍÀ ÄËß ÈÇÂËÅ×ÅÍÈß ÑÎÅÄÈÍÅÍÈÉ ÒßÆÅËÛÕ ÌÅÒÀËËÎÂ
Ðèñ. 1. Èçîòåðìà ñîðáöèè ðòóòè îáðàçöîì ¹ 7.
íà êîìïëåêñíî-êîîðäèíàöèîííûé ìåõàíèçì
ñîðáöèè. Èçîòåðìà ñîðáöèè, ïîëó÷åííàÿ äëÿ
èçâëå÷åíèÿ èîíîâ ðòóòè â âèäå Hg(NO 3) 2
(ðèñ. 1), èìååò õàðàêòåðíûé âèä, ñîîòâåòñòâóþùèé èçîòåðìå Ëýíãìþðà. Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î ìîíîìîëåêóëÿðíîé àäñîðáöèè íà àêòèâíûõ öåíòðàõ è òàêæå ñîãëàñóåòñÿ ñ êîìïëåêñíî-êîîðäèíàöèîííûì ìåõàíèçìîì:
Ïîëíîå íàñûùåíèå ñîðáåíòà íàáëþäàåòñÿ çà 3–5 ÷ ñîðáöèè â çàâèñèìîñòè îò ïðèðîäû êàòèîíà è ñòðóêòóðû ñîðáåíòà.
ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ
Ñ èñïîëüçîâàíèåì õëîðîðãàíè÷åñêèõ îòõîäîâ ïðîèçâîäñòâà ýïèõëîðãèäðèíà è äîñòóïíûõ ðåàãåíòîâ (ñåðà, êàóñòè÷åñêàÿ ñîäà, ãèäðàçèíãèäðàò, íåôòåêîêñ) íà ñòàíäàðòíîì ðåàêòîðíîì îáîðóäîâàíèè ìîãóò áûòü ïîëó÷åíû
203
ãðàíóëèðîâàííûå ñåðîñîäåðæàùèå ñîðáåíòû,
ñâîéñòâà êîòîðûõ îïðåäåëÿþòñÿ ñîîòíîøåíèåì ðåàãåíòîâ, ñîñòàâîì èñïîëüçóåìûõ îòõîäîâ
è ãèäðîäèíàìè÷åñêèì ðåæèìîì ïðîöåññà.
Ïîëó÷åííûå ñîðáåíòû ýôôåêòèâíî èçâëåêàþò ñîåäèíåíèÿ öèíêà, êàäìèÿ, ðòóòè è ìåäè
èç âîäíûõ ðàñòâîðîâ.
Òàêèì îáðàçîì, ðàçðàáîòàííûé ìåòîä ïîëó÷åíèÿ ñîðáåíòîâ èç îòõîäîâ ïðîèçâîäñòâà
ïîçâîëÿåò ðåøàòü íå ìåíåå âàæíóþ ýêîëîãè÷åñêóþ ïðîáëåìó – î÷èñòêó ñòî÷íûõ âîä ðÿäà
ìåòàëëîïåðåðàáàòûâàþùèõ ïðåäïðèÿòèé
îò ñîåäèíåíèé òÿæåëûõ ìåòàëëîâ.
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1 Òàðàñîâ À. Â., Ñìèðíîâà Ò. Â. Îñíîâû òîêñèêîëîãèè.
Ì.: Ìàðøðóò, 2006. 160 c.
2 Çàíàâåñêèí Ë. Í., Àâåðüÿíîâ Â. À., Òðåãåð Þ. À. //
Óñï. õèìèè. 1996. Ò. 65, ¹ 7. Ñ. 667–675.
3 Ñèëèíñêàÿ ß. Í., Òîìèí Â. Ï., Êàòóëüñêèé Þ. Í., Êîð÷åâèí Í. À. // Ñá. Àíãàðñê: Íàóêà, òåõíîëîãèè, îáðàçîâàíèå 2000, èçä. Òåõíîëîãè÷. èí-òà, Àíãàðñê. ×. 2.
Ñ. 89–97.
4 Âîðîíêîâ Ì. Ã., Êîð÷åâèí Í. À., Ðóññàâñêàÿ Í. Â.,
Ñèëèíñêàÿ ß. Í., Òîìèí Â. Ï., Äåðÿãèíà Ý. Í. // Õèìèÿ óñò. ðàçâ. 2001. Ò. 9, ¹ 5. Ñ. 541–546.
5 Êîð÷åâèí Í. À., Ðóññàâñêàÿ Í. Â., Ñèëèíñêàÿ ß. Í.,
Òîìèí Â. Ï., Äåðÿãèíà Ý. Í. // Õèì. òåõíîëîãèÿ. 2001.
¹ 4. Ñ. 30–32.
6 Ñêîïåíêî Â. Â., Öèâàäçå À. Þ., Ñàâðàíñêèé Ë. È.,
Ãàðíîâñêèé À. Ä. Êîîðäèíàöèîííàÿ õèìèÿ. Ì.: ÈÊÖ
Àêàäåìêíèãà, 2006. 487 c.
7 Bayon J. C., Claver C., Masdeu-Bulto A. M. // Coord.
Chem. Rev. 1999. Vol. 193–195. P. 73–145.
8 Êîðåíìàí È. Ì. Îðãàíè÷åñêèå ðåàãåíòû â íåîðãàíè÷åñêîì àíàëèçå. Ñïðàâî÷íèê. Ì.: Õèìèÿ, 1990. 448 ñ.
9 Ðàôèêîâ Ñ. Ð. // Âûñîêîìîë. ñîåä. (À). 1979. Ò. 21,
Ñ. 2518–2528.
10 Ðàôèêîâ Ñ. Ð., Íèêèòèí Þ. Å., Áèêáàåâà Ã. Ã., Ãàâðèëîâà À. À., Àëåâ Ð. Ñ. // ÄÀÍ ÑÑÑÐ. 1980. Ò. 253, ¹ 3.
Ñ. 644–647.
11 Ìàëüêèíà À. Ã., Ñîêîëÿíñêàÿ Ë. Â., Öûõàíñêèé Â. Ä.,
Òàòàðèíîâà À. À., Ãóñàðîâ À. Â., Õàìàòàåâ Â. À., Ôîìèíà Å. Þ. // Õèìèÿ óñò. ðàçâ. 1996. Ò. 4, ¹ 3. Ñ. 307–311.
12 Ñþíÿåâ Ç. È. Íåôòÿíîé óãëåðîä. Ì.: Õèìèÿ, 1979. 268 ñ.
13 ÃÎÑÒ 4453–74. Óãîëü àêòèâíûé îñâåòëÿþùèé äðåâåñíûé ïîðîøêîîáðàçíûé. Òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ.
14 Ëóðüå Þ. Þ., Ðûáíèêîâà À. È. Õèìè÷åñêèé àíàëèç
ïðîèçâîäñòâåííûõ ñòî÷íûõ âîä. Ì.: Õèìèÿ, 1974. 336 ñ.
15 Ìàð÷åíêî Ç. Â. Ôîòîìåòðè÷åñêîå îïðåäåëåíèå ýëåìåíòîâ. Ì.: Ìèð, 1971. 376 ñ.