Порівняльна характеристика сорбційної ефективності зразків активованого вугілля модифікованих Fe2O3
DOI:
https://doi.org/10.25140/2411-5363-2024-1(35)-190-197Ключові слова:
активоване вугілля; модифікація; стічні води; сорбція; червоний шлам; оксид ферумуАнотація
Повторне використання біологічно очищених стічних вод в технологічному циклі (оборотна та технічна вода, вода для підживлення) на підприємствах різних галузей промисловості дозволить впровадити елементи циркуляційної економіки у виробництво, що, у свою чергу, мінімізує кількість шкідливих викидів у навколишнє середовище. Вимоги до води, яка буде повторно використовуватись, на кожному конкретному підприємстві дещо відрізняються, тому перед повторним застосуванням води необхідно здійснювати її доочищення. Встановлено, що найбільш ефективними та економічно доцільними методами доочищення є сорбційні процеси на активованому вугіллі, модифікованому Fe2O3.
В роботі здійснено характеризацію сорбційних матеріалів, отриманих шляхом модифікації активованого вугілля марок F400 та AS-CS оксидом феруму різного походження. Синтез оксиду феруму на поверхні активованого вугілля здійснювали з товарного FeCl3 та з FeCl3, отриманого з відходів глиноземних виробництв «червоний шлам». Встановлено, що модифікація товарного активованого вугілля оксидом феруму, отриманим з відходів глиноземних виробництв «червоний шлам», дозволяє збільшити сорбційну ємність активованого вугілля марки F400 майже у два рази – з 35,088 мг/г до 60,241 мг/г. Гранична сорбція активованого вугілля марки AS-CS при цьому збільшується майже в 7 разів. Вміст нанесеного та закріпленого в структурі активованого вугілля Fe2O3 коливається в межах від 4,66 % до 9,14 % і призводить до зменшення розміру мікропор від 1,4 нм до 1,32 нм. Виявлено, що у результаті модифікації в 2,55 раза зростає аніонна обмінна ємність сорбційного матеріалу – з 0,234 мг-екв/г до 0,598 мг-екв/г – через формування на поверхні матеріалу додаткової кількості фенольних груп у сполуках. Сорбційний матеріал є ефективним для видалення з води сполук фосфору на рівні 88,1% при початковій концентрації фосфатів 0,95 мг/дм3.
Підтверджено, що Fe2O3, отриманий з відходів глиноземних виробництв «червоний шлам», доцільно використовувати як модифікатор зразків активованого вугілля з метою подальшого доочищення води та використання її у виробничому циклі.
Посилання
Astrelin, I., Herasimenko, Yu., Bilousova, N., Kosogina, I., & Red’ko, R. (2022). Anti-corrosion and antiscale action of inhibitors in conditioned waste waters for Recirculation Sys-tems. Materials Science, 57(6), 823–831. doi:10.1007/s11003-022-00612-y
Bilousova, N., Kosogina, I., Gerasimenko, Y., Kyrii, S., Kosohin, O. (2022). Influence of ultrasonic and reagent treatment regimes on corrosion and antyscaling properties in water circu-lating systems Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 57(4), 773–779.
Kyrii, S., Dontsova, T., Kosogina, I., Astrelin, I., Klymenko, N., & Nechyporuk, D. (2020). Local Wastewater Treatment by Effective Coagulants Based on Wastes. Journal of Eco-logical Engineering, 21(5), 34‒41. doi:10.12911/22998993/122184.
Zabneva, O. V., Smolin, S. K., Klymenko, N. A., Shvydenko, O. G., Synelnikova, A. V., & Nevynna, L. V. (2013). Biofiltration of the chlorophenol aqueous solution through the activat-ed carbon bed. Journal of Water Chemistry and Technology, 35(1), 36–42. doi:10.3103/s1063455x13010062
Chen, W.-S., Chen, Y.-C., & Lee, C.-H. (2022). Modified activated carbon for copper ion removal from aqueous solution. Processes, 10(1), 150‒161. doi:10.3390/pr10010150
Affam, A. C. (2020). Modification of granular activated carbon by aluminium and iron oxides for decontamination of poultry slaughterhouse wastewater using Central Composite De-sign. Desalination and water treatment, 177, 48–59. doi:10.5004/dwt.2020.25030
Samal, S. (2021). Utilization of red mud as a source for metal ions—a review. Materials, 14(9), 11‒22. Doi:10.3390/ma14092211
Li, J., Xu, L., Sun, P., Zhai, P., Chen, X. (2017). Novel application of Red Mud: Facile hydrothermal-thermal conversion synthesis of hierarchical porous alooh and Al2O3 microspheres as adsorbents for Dye Removal. Chemical Engineering Journal, 321, 622–634. doi:10.1016/j.cej.2017.03.135.
Kumar, S., Kumar, R., & Bandopadhyay, A. (2006). Innovative methodologies for the utilisation of wastes from metallurgical and Allied Industries. Resources, Conservation and Re-cycling, 48(4), 301–314. doi:10.1016/j.resconrec.2006.03.003.
Sutar, H. (2014). Progress of red mud utilization: An overview. American Chemi-cal Science Journal, 4(3), 255–279. doi:10.9734/acsj/2014/7258.
State Statistics Service of Ukraine (2023). Retrieved from https:// www.ukrstat.gov.ua.
International Aluminium Institute. (n.d.). Retrieved from http://www.world-aluminium.org/statistics.
Kyrii, S., Maletskyi, Z., Klymenko, N., Ratnaweera, H., Mitchenko, T., Dontsova, T., & Kosogina, I. (2023). Impact of modification by Red Mud components on the sorption properties of activated carbon. Applied Surface Science Advances, 16, 1‒13. doi:10.1016/j.apsadv.2023.100412
Bortniczka stancziya aeracziї. (n.d.). Retrieved from https://www.vodokanal.kiev.ua/bortniczka-stancziya-aeracziї.
Boehm, H. P. (2002). Surface oxides on carbon and their analysis: A critical as-sessment. Carbon, 40(2), 145–149. doi:10.1016/s0008-6223(01)00165-8.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
