Сорбционные и ионообменные характеристики материалов

№	Сорбент	Осветляющая способность, %	Сорбционная емкость, г/л
			Fe3+	Сu2+
1 2 3 4	Диатомит Недожог Шлак Отход АУ	25 95 80 90	2,4 35,5-38,5 42-45 30,5-32,0	2,6 40-42 45-48 35,5-37,0

2.3.2. Исследование адсорбции гумусовых соединений

На выбранных сорбционных материалах в статических условиях проведены исследования по адсорбции гумусовых веществ из модельных растворов.

В экспериментах дозу сорбентов в модельном растворе варьировали в пределах 2-10 г/л, степень очистки контролировали по цветности.

Исходную цветность изменяли от 100 до 200⁰ Цв.

Полученные результаты представлены в таблице 11. Как видно из представленных данных, наибольшей адсорбционной способностью обладает сорбент-Н, характеризующийся развитой мезо-пористой структурой. Размер частиц гумусовых соединений соизмерим с размерами мезопор, чем и объясняет высокая степень очистки растворов на этом сорбенте.

Таблица 11.

Адсорбция гумусовых веществ на исследуемых материалах.

№	Сорбент	Исходная цветность, град.	Цветность очищенного раствора		Степень очистки, %
			Доза сорбента		Доза сорбента
			5 г/л	10 г/л	5 г/л	10 г/л
1 2 3 4	Диатомит Шлак Сорбент-Н Отход АУ	200	160 90 60 75	145 35 20 25	20 55 70 62,5	27,5 82,5 90 87,5

В работе была также исследована очистка модельных растворов, содержащих гуматы железа (Fe³⁺), на диатомите и недожоге в динамических условиях. (См. рис. 4)

Исходная цветность составляла 250 ⁰Цв, исходная концентрация ионов Fe³⁺ - 117,6 мг/л.

Результаты эксперимента представлены в таблице 12.

Таблица 12.

Диатомит							Недожог
№	мл	мл	мг/л	мл	%	оЦв	№	мл	мл	мг/л	мл	%	оЦв
1	182	182	5,6	20,3	95,2	100	1	224	224	0	26,3	100	10
2	76	258	11,2	8,08	90,4	100	2	211	435	0	24,8	100	10
3	166	424	22,4	15,8	80,9	500	3	70	505	5,6	7,84	95,2	150
4	200	624	44,8	14,5	61,9	500

Рис. 4. Лабораторная ионообменная установка.

1- сорбционная колонка; 2 - слой сорбента = 25 см; 3 - емкость с модельным раствором.

Результаты показывают, что наибольшей сорбционной и осветляющей способностью обладает сорбент-Н (недожог). Он характеризуется развитой удельной поверхностью и высокой порозностью, является эффективным и дешевым материалом для извлечения высокомолекулярных соединений из фильтрационных вод.

Диатомит, являясь узко микропористым материалом, практически не способен извлекать крупные молекулы гуматов.

Расчет показателей.

Концентрация ионов Fe³⁺иCu²⁺рассчитывается по формуле

N₂ = , где

N₁ = 0,1 - нормальность Трилона –Б,

V₁ = 50 мл - объем раствора гуматы + железо (III),

V₂ = 0,7мл - объем, пошедший на титрование раствора Трилоном-Б

Экв = 28

1000 – перевод в мг

_исх = 117,6 мг/л

Емкость рассчитывается по формуле Е =

Эффективность рассчитывается по формуле Эф=

^оЦв – цветность определяется по шкале цветности.

На основании полученных данных построили график зависимости концентрации от объема для диатомита и сорбента-Н.

Рис. 5. График зависимости концентрации от объема для диатомита и сорбента-Н

Проведенные исследования показали, что выбранные фильтрующие материалы: сорбент-Н, шлак, отход угля, диатомит обладают удовлетворительными сорбционными свойствами. Большей сорбционной и ионообменной емкостью по отношению к гумусовым веществам и гуматам металлов обладают макро- и мезопористые образцы сорбентов (сорбент-Н, отход угля).

Проведенные исследования позволили разработать многослойный фильтр для осветления и удаления ионных примесей из фильтрационных вод полигонов ТБО.

На основе полученных экспериментальных данных предложена следующая конструкция фильтра (рис.6).

Вода на очистку

Очищенная вода

Рис.6. Конструкция ионообменного фильтра

Сорбционные материалы в фильтре расположены в соответствии с их ионообменной способностью, крупностью и насыпной плотностью.

Слой диатомита необходим для доочистки фильтрационных вод от ионов металлов, не связанных в комплексное соединение.

Контроль качества очистки проводили по цветности и величине ХПК. Эффективность работы фильтра составила 92-95%.