СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ ГРАНУЛИРОВАННОГО ДОМЕННОГО ШЛАКА
Аннотация
Определены свойства гранулированного доменного шлака «АрселорМиттал Кривой Рог», обусловливающие его сорбционную активность. В составе фракций шлака идентифицированы минералы: окерманит Ca2MgSi2O7, геленит Ca2Al(Al,Si)2O7, ранкинит Ca3Si2O7, псевдоволластонит CaSiO3, мервинит Ca3MgSi2O8, микроклин КAlSi3O8, кальцит CaCO3, ольдгамит CaS с содержанием алюмосиликатов кальция и магния > 50%. Некоторые фазы находятся в аморфном сорбционно-активном состоянии. Показана целесообразность активации шлака водой в течение 1 сут, в результате которой на поверхности образуются и диссоциируют гидроксильные и силанольные группы с формированием отрицательного заряда поверхности шлаковых частиц, что характерно для алюмосиликатов Са и Mg, а также минералов кальцита и ольдгамита. Форма изотермы адсорбции свидетельствует об образовании полимолекулярных слоев органического красителя метиленового синего (МС), что увеличивает эффективность шлакового сорбента. Величина адсорбции МС не менее 2 мг/г. Показано отсутствие десорбции МС из шлака, что обеспечивает безопасность как захоронения отработанного сорбента, так и его утилизации в качестве наполнителя строительных материалов. Доказана радиационная безопасность шлака. Удельная эффективная активность фракций шлака не превышает 370 Бк/кг, что разрешает их использование в качестве технических материалов без ограничений. Предложена технологическая схема адсорбционной очистки сточных вод предприятий органического синтеза и текстильной промышленности, содержащих органические красители, с помощью шлакового сорбента. Стадии технологического процесса: поступление шлака из отвала, анализ минерального состава шлака, водная активация шлака, статическая сорбция красителей в отстойнике, дальнейшая утилизация шлака и поступление очищенных вод в первичное производство. Технология предусматривает удаление органических красителей из сточных вод и их повторное использование, что обеспечивает замкнутость цикла оборотного водопотребления, отсутствие расхода химических реагентов на активацию шлакового сорбента, улучшение экологической ситуации в местах расположения шлаковых отвалов за счет использования шлаков в качестве сорбентов.
Литература
Borisova V.Yu., Zavalyuev V.E., Kondakova N.V., Khaiserova L.Ya. Analysis of the sorption properties of materials of natural and industrial origin. Fund. Issled. 2016. N 9‒2. P. 233‒237 (in Russian).
Dvadnenko M.V., Privalova N.M., Kudaeva I.Yu., Stepura A.G. Wastewater adsorption treatment. Sovr. Naukoyem. Tekhnol. 2010. N 10. P. 214‒215 (in Russian).
Kramer S.M., Terekhova M.V., Artamonova I.V. Adsorption of phosphate ions on red sludge. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 8. P. 80–83 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.2017608.5663.
Pugacheva I.N., Karmanov A.V., Zueva S.B., De Michelis I., Ferella F., Molokanova L.V., Vegliò F. Heavy metal removal by cellulose-based textile waste product. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 2. P. 105-110. DOI: 10.6060/ivkkt.20206302.6098.
Zubkova O.S., Alekseev A.I., Zalilova M.M. Research of combined use of carbon and aluminum compounds for wastewater treatment. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 4. P. 86-91. DOI: 10.6060/ivkkt.20206304.6131.
Gusev G.I., Gushchin A.A., Grinevich V.I., Izvekova T.V., Fillipov D.V. Рhysical and chemical properties of sorbents used for wastewater purification from oil prod-ucts. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 7. Р. 137-143 (in Rus-sian). DOI: 10.6060/ivkkt.20186107.5686.
Tan G., Xue Y., Wan L. Phenol adsorption onto modified industrial solid waste adsorbents in the presence of cationic and anionic surfactant. Intern. Conf. on Computer Science and Electronic Technology (ICCSET 2014). 2014. Р. 97‒102. DOI: 10.2991/iccset-14.2015.21.
Liu X.F., Peng J.H., Wei G.W., Yang C.H., Huang L.Q. Adsorp-tion characteristics of surfactant on slag in alkali activated slag cement system. Appl. Mech. Mater. 2012. V. 174‒177. P. 1072‒1078. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.174-177.1072.
Özcan A., Ömeroğlu Ç., Erdoğan Y., Özcan A.S. Modification of bentonite with a cationic surfactant: An ad-sorption study of textile dye Reactive Blue 19. J. Hazard. Mater. 2007. V. 140. P. 173‒179. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2006.06.138.
Lin J.X., Zhan S.L., Fang M.H, Qian X.Q., Yang H. Adsorption of basic dye from aqueous solution onto fly ash. J. Environ. Management. 2007. V. 87. P. 193‒200. DOI: 10.1016/j.jenvman.2007.01.001.
Hsue T.C. Adsorption of an acid dye onto coal fly ash. Fuel. 2008. V. 87. P. 3040‒3045. DOI: 10.1016/j.fuel.2008.03.026.
Dizge N., Aydine C., Demirbas E., Kobya M., Kara S. Adsorption of reactive dyes from aqueous solutions by fly ash: Kinetic and equilibrium studies. J. Hazard. Mater. 2008. V. 150. P. 737‒746. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.05.027.
Pansuk C., Vinitnantharat S. A comparative study of the adsorption of Acid Brown 75 and Direct Yellow 162 onto unmodified and surfactant modified granule developed from coal fly ash. 2nd Intern. Conf. on Environmental Science and Technology IPCBEE. Singapore. IACSIT Press. 2011. V. 6. P. 49‒54.
Trifonova M.Yu., Dolenko S.A., Tarasevich Yu.I., Bondarenko S.V., Zhukova A.I. Adsorption of organic anions from aqueous solutions by layered silicates substituted with cationic polyelectrolyte. Khim. Tekhnol. Vody. 2011. V. 33. N 5. P. 477‒487 (in Russian).
Graivoronska I.V., Khobotova E.B. Ecological and chemical assessment of the sorption properties of metal-lurgical slags. Ekologiya Prom. Rossii. 2012. N 5. P. 31‒35 (in Russian). DOI: 10.18412/1816-0395-2012-5-31-35.
Khobotova E.B., Graivoronska I.V., Larin V.I. Characterization of metallurgical slags as adsorbents and deter-mination of the directions of their practical use. Ekolog. Prom. 2017. N 1(50). P. 101-105 (in Russian).
Khobotova E.B., Hraivoronska I.V. Recycling of metallurgical slag as sorbents in wastewater treatment. Chernye Metally. 2019. N 7. P. 55–61 (in Russian).
Khobotova E. B., Graivoronskaya I. V., Ignatenko M. I., Kaliuzhnaya Yu. S. Аdsorption of organic dyes on metallurgical slag of Fe-Ni alloy production. Chem-ChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 8. Р. 103-108. DOI: 10.6060/ivkkt.20206308.6197.
JCPDS PDF-1 File. Intern. Committee for Diffraction Data, release 1994 PA. USA. www.ICDD.com
Rodriguez-Carvajal J., Roisnel T. FullProf. 98 and WinPLOTR: New Windows 95 / NT Applications for Dif-fraction. Commission for Powder Diffraction, Intern. Un-ion of Crystallography. Newsletter. 1998. N 20.
Radiation safety norms (NRB-99/2009): Sanitaryepidemiological rules and standards. M.: Federalny tsentr gigieny i epidemiologii Rospotrebnadzora. 2009. 100 p. (in Russian).
Khobotova E.B., Kalmykova Y.S., Ignatenko M.I., Larin V.I. Natural radionuclides of blast furnace slags. Chernye Metally. 2017. N 1. P. 23‒28 (in Russian).
