Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 68-72. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 68-72. Введение Известно, что превышение предельно допустимых концентраций мышьяка и сурьмы в окружающей среде, питьевой воде и продуктах питания способно вызвать у людей заболевания различной степени тяжести. Опасное воздействие мышьяка и сурьмы на человека в основном обусловлено потреблением загрязнённой воды. Присутствие этих элементов в природной воде связано с выщелачиванием из горных пород, отложений и техногенных отходов, при этом хорошо известно, что As (III) и Sb (III) более токсичны, чем As (V) и Sb (V) [1]. Достаточно хорошо зарекомендовали себя для очистки водных растворов от мышьяка и сурьмы сорбенты на основе монтмориллонита (ММ) [2-3]. Целью данной работы являлось изучение кинетики сорбции мышьяка (III) и сурьмы (III) на модифицированном монтмориллоните. Результаты исследований Синтез монтмориллонита, модифицированного катионным поверхностно-активным веществом (КПАВ) и наночастицами Fe 3 O 4 , производили по методике [4]. В качестве исходных материалов были использованы: монтмориллонит (Na,Ca) 0 , 33 (Al,Mg) 2 (Si 4 O 10 )(OH) 2 -nH 2 O (MM) BP®-183-FJ, содержание основного вещества — 98 %, КПАВ — додецилдиметилбензиламмония хлорид C 21 H 38 NCI. Все остальные реагенты были аналитической чистоты. На протяжении всего эксперимента использовали воду, очищенную на установке УПВА-5. Исходный раствор концентрацией 1000 мг/дм3, содержащий арсенит- и антимонит-ионы, готовили растворением точной навески AS 2 O 3 (ч., ООО «Новые технологии») и Sb 2 O 3 (х. ч., ООО «Химприбор-СПб») в воде в щелочной среде и доводили объём раствора до 0,2 дм 3 в стандартной мерной колбе. Значение pH устанавливали при помощи иономера И160-МИ (ООО «Измерительная техника) посредством добавления растворов 0,1 и 1 М HCl (о. с. ч., ООО «СИГМА-ТЕК») и 0,1 и 1 М NaOH (ч. д. а., ООО «УфаХимПроект»). Изучение кинетики сорбции As (III) и Sb (III) проводили в статических условиях методом ограниченного объёма при рН 4, оптимальное значение рН было установлено ранее [2, 5]. Навеску модифицированного ММ (MM:КПАВ:FeзO 4 ) помещали в пробирку с раствором объёмом 25 см3, содержащим ионы мышьяка или сурьмы (концентрация — 10 мг/дм3. Сорбцию проводили при оптимальных условиях (масса сорбента 0,25 г — для мышьяка, 0,40 г — для сурьмы). Далее пробирку помещали в ротационный смеситель, проводили процесс сорбции определённое время (0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 90, 120, 180 мин), затем добавляли 0,3 см 3 коагулянта — полиакриламид линейный неионогенный (молярная масса 2,5 мД) и отфильтровывали. Содержание мышьяка и сурьмы в растворах определяли методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре SpectroBlue фирмы SPECTRO Analytical Instruments. Спектральные линии — As I 189,042 и Sb I 206,833 нм. Растворы для калибровки спектрометра готовили разбавлением аттестованных стандартных образцов растворов ионов As (III) и Sb (III) с концентрацией 0,1 и 1,0 мг/см 3 соответственно. Количество адсорбированного As (III) или Sb (III) на 1 г сорбента (A — количество сорбированного вещества в момент достижения сорбционного равновесия, мг/г) рассчитывали по формуле где V — объём раствора, дм3; m — масса сорбента, г; С 0 — исходное содержание As (III) или Sb (III) в растворе, мг/дм3; Ср — равновесное содержание As (III) или Sb (III) в растворе, мг/дм3. Для обработки полученных экспериментальных данных по кинетике сорбции использовали модели псевдо-первого порядка (2), псевдо-второго порядка (3) и Еловича (4) [ 6 ], которые в линейной форме представлены следующими уравнениями: © Белозерова А. А., Ординарцев Д. П., Печищева Н. В., Шуняев К. Ю., 2024 (1) m 69