СОРБЦИЯ БОРНОЙ КИСЛОТЫ АНИОНИТАМИ ПОЛИКОНДЕНСАЦИОННОГО ТИПА
Аннотация
Представлены результаты исследований влияния рН, температуры, концентрации бора на его сорбционное извлечение из модельных водных растворов в статических условиях различными формами анионитов поликонденсационного типа, синтезированных на основе моноэтаноламина и эпихлоргидрина (СБ-1) и пирокатехина и формальдегида (СБ-7). Показано, что химическая природа полимерной матрицы и функциональных групп анионитов оказывает существенное влияние на величину сорбции бора. Аниониты поликонденсационного типа в гидроксильной форме, также как и полимеризационного типа, имеют более высокие значения сорбционного извлечения бора по сравнению с его солевыми формами, при этом преимущественной сорбционной активностью и селективностью к бору обладает анионит СБ-1, содержащий аминооксиэтильные функциональные группы. Экспериментальные результаты подтверждают отсутствие процесса равновесного насыщения сорбента кислородсодержащими соединениями бора во всем интервале исследуемых значений рН. Кривые сорбционного извлечения бора при разной кислотности среды имеют ярко выраженный экстремум, который смещается в сторону повышения значений величины рН раствора. Установленные зависимости влияния перечисленных факторов, а также результаты кинетических и ИК-спектроскопических исследований указывают на то, что сорбция борной кислоты анионитом СБ-1 осуществляется двумя взаимодополняющими механизмами: хемосорбция борной кислоты с ОН-группами анионита, сопровождающаяся процессом образования моноядерного борат-аниона состава [В(ОН4)]–, с последующим образованием в фазе анионита полиядерных форм бора состава [В4О5(ОН)4]2− и комплексообразование тетра-борат аниона с атомом азота аминооксиэтильных групп, что и объясняет наличие сверхэквивалентной сорбции бора из растворов борной кислоты с концентрацией 0,057 моля/дм3 и выше в интервале значений рН 5,0–7,5.
Литература
Dzhakupova Zh.E., Ubaiydullaeva N.A., Sadykbaeva N.F., Torezhogina Zh.R. Problems of selective purification of natural waters from boron. Sb. tr. nauchn. konf. «Sintez znanij v estestvennyh naukah. Rudnik budushhego: proekty, tehnologii, oborudovanie». Perm': Izd-vo PGNIU. 2011. V. 2. P. 393-396 (in Russian).
Krasnov M.S. Water purification from boron. Problems and features. Chistaya Voda: Poblemy Resheniya. 2010. N 2-3. P. 91-100 (in Russian).
Parsaei M., Goodarzi M.S., Nasef M.M. Adsorption Study for Removal of Boron Using Ion Exchange Resin in Bach System. 2nd International Conference on Environmental Science and Technology IPCBEE. 2011. N 6. P. VI-398−VI-402.
Boncukcuoglu R., Yilmaz A.E., Kocakerim M.M., Copur M. An empirical model for kinetics of boron removal from boran-containing wastewaters by ion exchange in a batch reactor. Desalination. 2004. N 160. P. 159-166. DOI: 10.1016/S0011-9164(04)90006-9.
Vinnitskiy V.A., Chugunov A.S., Nechaev A.F. Sorption of boric acid by hydroxyl form of anionite AB-17-8 and modernization of special water treatment systems of NPP. Usp. Khim. Khim. Tehnol. 2013. V. 27. N 6. P. 84-87 (in Russian).
Vinnitskiy V.A., Nechaev A.F., Chugunov A.S. Sorption dynamics of boric acid by various forms of anionite AB-17 and minimization of its losses in the NPP process cy-cle. Izv.S-PGTI (TU). 2013. N 20(46). P. 81-84 (in Rus-sian).
Bektas T.E., Oztiik N. Boron Removal from Aqueous Solution by Ion-Exchange Resin: Column Sorption-Elution Studies. Uluslararasi Bor Sempozumu. Eskisehir Turkne. 2004. P. 501-506.
Belova T.P., Zernova L.D., Kornilova T.I., Ratchina T.I., Yakovishina O.A. Study of sorption extraction of boron from geothermal heat carriers. Estestv. Tehnich. Nauki. 2008. N 5. P. 329-333 (in Russian).
Belova T.P. Application of sorption methods for treat-ment of waste thermal waters. Estestv. Tehnich. Nauki. 2013. N 6. P. 78-86 (in Russian).
Nesterov D.V., Molochnikov L.S., Pestov A.V., Kovaleva E.G. Sorption of acid by polymers containing di-hydroxypropylamine fragments. Russ. Chem. Bul. 2017. V. 66. N 8. P. 1467-1471.
Atamanyuk V.Yu., Trachevskiy V.V. Sorption and ion exchange methods for boron removal from natural and waste water. Nauk. Zapiski. Khіm. Nauki Tehnol. 2002. V. 20. P. 3-28 (in Russian).
Demey H., Barron-Zambrano J., Mhadhbi T., Miloudi H., Yang Z., Ruiz M., Sastre A.M. Boron removal from aqueous solutions by using a novel alginate-based sorbent: comparison with Al2O3 particles. Polymers. 2019. V. 11(9). P. 1509. DOI: 10.3390/polym11091509.
Sokolova M.M., Tomchuk T.K., Cheraneva L.G., Nagorny O.V. Removal of boron ions from solutions using sorbents based on double metal hydroxides. Vestn. Perm. Nats. Issled. Politekh. Un-ta. Khim. Tehnol. Biotehnol. 2013. N 1(15). P. 144-154 (in Russian).
Balan E., Noireaux J., Mavromaris V., Saldi G. D., Montouilout V., Blanchard M., Pietrucci F., Gervais C., Rustad J. R., Schott J., Gaillardet J. Theoretical isotopic fractionation between structural boron in carbonates and aqueous boric acid and borate ion. Geochim. et Cosmochim. Acta. 2018. N 222. P. 117-129. DOI: 10.1016/j.gca.2017.10.017.
Mel'nik L.A., Butnik I.A., Goncharuk V.V. Sorption-membrane extraction of boron compounds from natural and wastewater: environmental and economic aspects. Khim. Tehnol. Vody. 2008. V. 30. N 3. P. 304-327 (in Russian).
Babak Yu.V., Goncharuk V.V., Mel'nik L.A., Badekha V.P. Removal of boron compounds during barometric desalination of the Black Sea water. Khim. Tehnol. Vody. 2012. V. 34. N 6. P. 488-497 (in Russian).
Parschova H., Mistova T., Matejka Z., Jelinek L., Kabay N., Kauppinen P. Comparison of several polymeric sorbents for selective boron removal from reverse osmosis permeate. React. Funct. Polym. 2007. V. 67. N 12. P. 1622-1627. DOI: 10.1016/j.reactfunctpolym.2007.07.026.
Kabay N., Yilmaz-Ipek I., Soroko I., Makowski M., Kirmizisakal O., Yag S., Bryjak M., Yuksel M. Removal of boron from Balcova geothermal water by ion exchange microfiltration hybrid process. Desalination, 2009. V. 241. P. 167-173. DOI: 10.1016/j.desal.2007.10.100.
Samburskiy G.A. Analysis of technical and environmental problems of boron removal from natural water. Vestn. MITHT. 2011. V. 6. N 4. P. 118-125 (in Russian).
Sarri S., Misaelides P., Zamboulis D., Warchol J. Boron removal from agueous soiutions by a polyethylenimine-epichlorohydrin resin. J. Serb. Chem. Soc. 2018. N 83(2). P. 251-264. DOI: 10.2298/JSC170704114S.
Nemodruk A.A., Karalova Z.K. Analytic chemistry. M.: Nauka. 1964. 285 p. (in Russian).
Saldadze K.M., Kopylova-Valova V.D. Complex-forming ionites (complexites). M.: Khimiya. 1980. 336 p. (in Russian).
Kokotov Yu.A., Pasechnik V.A. Ion exchange equilibrium and kinetics. L.: Kimiya. 1970. 336 p. (in Russian).
Kokotov Yu.A., Zolotarev P.P., El'kin G.E. Theoretical foundations of ion exchange. L.: Khimiya. 1986. 280 p. (in Russian).
Zapevalov M.A., Tulupov P.E., Kostin V.I., Sergienko V.I. Boric acid interaction with anion exchanger amino groups. Zhurn. Prikl. Khim. 1982. V. 55. N 1. P. 148-152 (in Russian).
Gavrilov A.V., Kritskiy V.G., Rodionov Yu.A., Berezina I.G. Behavior of boric acid in the 1st WWPR circuit and its effect on mass transfer in the core. Teploenergetika. 2013. N 7. P. 26-30 (in Russian).
Nakanishi K. Infrared spectra and structure of organic compounds. M.: Mir. 1965. 219 p. (in Russian).
