Термодинамика и кинетика сорбции катионов металлов на железомарганцевых конкрециях как основа получения новых фильтрующих материалов

• Автор: Иванов, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Оглавление
Введение

ГЛАВА 1 СОРБЦИЯ МЕТАЛЛОВ НА ПРИРОДНЫХ

МАТЕРИАЛАХ.

1.1 Методы очистки сточных вод

1.2 Характеристики сорбционных свойств неорганических сорбентов

1.3 Выводы

ГЛАВА 2 МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Методики эксперимента.

2.1.1 Определение удельной поверхности

2.1.2 Определение механической прочности

2.1.3 Определение динамической емкости
2.1.4 Изучение термодинамики ионного обмена.
2.1.5 Изучение кинетики сорбции.
2.2 Методики анализа
2.3 Используемые материалы
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛАВА 4 ТЕРМОДИНАМИКА ИОННОГО ОБМЕНА.
4.1 Изотерма обмена катионов стронция и натрия на ЖМК
4.2 Изотерма обмена катионов никеля и натрия на ЖМК
4.3 Изотерма обмена катионов стронция на глине.
4.4 Изотерма обмена катионов железа III на глина.
4.5 Изотерма обмена катионов стронция и железа 3 на глине
ГЛАВА 5 КИНЕТИКА ИОННОГО ОБМЕНА.
5.1 Кинетика сорбции катионов Бе .
5.2 Кинетика сорбции катионов ЬЦ2
Выводы
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Неконтролируемый сброс в окружающую среду техногенных загрязнений привел к ряду экологических нарушений и катастроф, значительная доля которых связана с миграцией тяжелых цветных металлов, являющихся сильными биологическими токсикантами 13. Негативное воздействие на окружающую среду может оказать любое вещество, но особая роль цветных металлов связана с направлением технического и технологического развития складывающейся цивилизации 4,5. Ни в ближайшее время, ни в обозримом будущем не следует ожидать сокращения использования или исключения из технологических процессов этой группы веществ. Наиболее экологически опасным путем миграции цветных металлов является их распространение через гидросферу. Поступление металлов в природные воды может осуществляться разными путями от естественного залегания в горных породах через стадии промышленной переработки до сброса в природные водоемы и водотоки. Наиболее масштабный и значимый путь через сточные воды промышленных предприятий в результате процессов выщелачивания разного рода твердых отходов, в результате технологических процессов электрохимической промышленности электролиз, нанесение покрытий гальваническими методами, травление, химическое фрезерование и т. В приложении Л приведена схема разделения техногенных загрязнений в процессах добычи и переработки руд и использования металлургической продукции 6. Необходимо подчеркнуть, что источником поступления металлов в окружающую среду являются не столько отрасли промышленности, сколько используемые технологические процессы, характерные для всех отраслей. Сточные воды, содержащие цветные металлы можно разделить на концентрированные и разбавленные. К концентрированным относятся растворы травильные и различных химических обработок, разбавленные стоки представляют собой воды различных промывок, причем они составляют, как правило, более объема сточных вод. Воды, содержащие цветные металлы, могут быть сброшены в окружающую среду через стадии очистки или без них. Практически все возможные варианты представлены на рисунке 1 6. При этом количество сбрасываемых в окружающую среду цветных металлов значительно снижается в момент сброса, но при этом нарушается режим технологии биологической очистки 4. Образуется значительная масса избыточного активного ила, зараженного цветными металлами. Этот отход не подлежит утилизации, поскольку содержит высокие концентрации загрязняющих веществ и является источником поступления металлов в гидросферу по механизму фильтрации и выщелачивания 5,7, 8. Большинство промышленных предприятий в крупных городах имеют установки локальной очистки воды, на которых полная очистка не достигается, а частично очищенная вода разбавляется и сбрасывается. Поступление металлов в гидросферу может характеризоваться разной интенсивностью, иметь сезонный характер и зависеть от различных факторов 9. На рисунке 1 также показаны сточные воды, которые вообще никакой очистке или разбавлению не подвергаются. Например, ливнестоки предприятий, городов сбрасываются в водоемы непосредственно, в очень редких случаях устанавливаются промежуточные прудынакопители или простейшие нефтеловушки 6. В природных и сточных водах чаще всего присутствуют медь, никель, хром, кадмий и кобальт. Бывают сточные воды с высоким содержанием свинца. Во всех типах сточных вод, независимо от их происхождения, присутствуют железо и марганец. В сточных водах некоторых производств обнаруживаются серебро и золото ,. Так как в сточных водах присутствуют несколько компонентов, то соотношение концентраций данных компонентов могут изменяться в любых возможных пределах. Поэтому технология очистки воды от тяжелых металлов должна обладать групповым действием. Для северозападного региона России характерно повышенное содержание в подземных водах, главным образом железа, марганца, в сточных промышленных водах содержаться и другие металлы кадмий, никель, медь, свинец и т. В таблице 1 представлены данные исходных содержаний цветных и тяжелых металлов в сточных водах городских сооружений Ленинградской области и содержаний их после процесса биохимической очистки . Вода, поступающая на биохимическую очистку, представляет собой смесь хозяйственно бытовых и производственных сточных вод. Элемент г. Кингисепп г. Волхов г.