ФЛОКУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ПОЛИМЕР-НЕОРГАНИЧЕСКИМИ ГИБРИДАМИ
Аннотация
Разработка новых высокоэффективных многофункциональных флокулянтов актуальна для селективного разделения глиняных суспензий. Наиболее подходящими среди них являются полимер-неорганические гибриды, обладающие превосходной производительностью по сравнению с неорганическими коагулянтами и синтетическими полимерами. Синтез полимер-неорганических гибридов осуществлен в две стадии. На первой стадии конденсацией хлорида алюминия и карбоната аммония при температуре t =70 °С, рН=3–4 и интенсивном перемешивании был получен золь Al(OH)3. На второй стадии Al(OH)3 смешивали с водными растворами полимеров при комнатной температуре. По изменению температуры плавления гибридных образцов установлено наличие взаимодействий между катионом Al3+ и карбоксилатными группами анализируемых сополимеров акриламида. Проведен сравнительный анализ эффективности ряда систем, содержащих водорастворимые анионные сополимеры акриламида и полифункциональные полимер-неорганические гибриды на их основе. На количественном уровне проанализировано влияние концентрации и строения полимерных флокулянтов на механизм флокуляции и уплотнения осадков, определены их константы уплотнения. Более высокие значения констант уплотнения отмечены в системах с добавками гибридных образцов, что обусловлено участием их макромолекул в формировании флокул на первой стадии процесса осаждения, а на стадии уплотнения осадков выявлена их деформация и уплотнение при сохранении рыхлой структуры с образованием объемных флокул. Рассмотрены факторы, определяющие оптимальный режим флокуляции глиняных дисперсных систем полимер-неорганическими гибридами в водных средах. Показана перспективность использования новых флокулирующих систем в процессах фильтрации, флотации, а также интенсификации очистки сточных вод от дисперсных примесей.
Для цитирования:
Проскурина В.Е., Кашина Е.С., Рахматуллина А.П. Флокуляция дисперсных систем полифункциональными полимер-неорганическими гибридами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 9. С. 39-46. DOI: 10.6060/ivkkt.20226509.6634.
Литература
Samiey B., Cheng C.H., Wu J. Organicinorganic hybrid polymers as adsorbents for removal of heavy metal ions from solutions: a review. Materials. 2014. V. 7. N 2. P. 673-726. DOI:10.3390/ma7020673.
Grenda K., Arnold J., Gamelas J.A., Cayre O.J., Rasteiro M.G. Flocculation of silica nanoparticles by natural, wood-based polyelectrolytes. Sep. Purif. Technol. 2020. V. 231. P. 115888. DOI: 10.1016/j.seppur.2019.115888.
Hasan A., Fatehi P. Cationic kraft lignin-acrylamide copolymer as a flocculant for clay suspensions:(2) Charge density effect. Sep. Purif. Technol. 2019. V. 210. P. 963-972. DOI: 10.1016/j.seppur.2018.08.067.
Proskurina V.E., Tukhvatullina R.Z., Lerche D., Zobish T., Galyametdinov Yu.G. Flocculation on nanohybrid pol-ymer–inorganic nanosystems in gravity and centrifugal force fields. Russ. J. Appl. Chem. 2013. V. 86. N 11. P. 1785-1790. DOI: 10.1134/S1070427213110256.
Menshova I.I., Zabolotnaya E., Chelnokov V.V., Garabadzhiu A.V. Adsorption of organic substances using zeo-lites. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 8. P. 131-138 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216408.6427.
Proskurina V.E., Faizova R.R., Galyametdinov Yu.G. Flocculation Kinetics and Densifi cation of the Sediment of Model Disperse Systems in the Presence of Polymer–Inorganic Hybrids. Russ. J. Appl. Chem. 2014. V. 87. N 11. P 916-922. DOI:10.1134/S107042721407012X.
Khobotova E.B., Hraivoronska I.V., Кaliuzhna Iu.S., Ihnatenko M.I. Sorption purification of wastewater from organic dyes using granulated blast-furnace slag. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 6. P. 89-94. DOI: 10.6060/ivkkt.20216406.6302.
Shabelskaya N.P., Egorova M.A., Arzumanova A.V., Yakovenko E.A., Zababurin V.M., Vyaltsev A.V. Preparation of composite materials based on cobalt (II) ferrite for purification of aqueous solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 2. P. 95-102 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216402.6215.
Fijałkowska G., Wiśniewska M., Szewczuk-Karpisz K. Adsorption and electrokinetic studies in kaolinite/anionic polyacrylamide/chromate ions system. Colloids Surf. A Physicochem. En. Asp. 2020. V. 603. P. 125232. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2020.125232.
Dryabina S.S., Rudenko M.S., Shulevich Y.V., Navrotskii A.V., Novakov I.A. Specifics of kaolin dispersion floc-culation due to a polyelectrolyte complex formation on particle surface. Colloid Polym. Sci. 2020. V. 298. N 6. P. 519-533. DOI: 10.1007/s00396-020-04623-6.
Seredkina O.R., Rakhimova O.V., Lanovetskiy S.V. Influence of flocculant type on strength characteristics of flocs in clay-salt suspensions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 6. P. 30-36 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206306.6085.
Soros A., Amburgey J.E., Stauber C.E., Sobsey M.D., Casanova L.M. Turbidity reduction in drinking water by coagulation-flocculation with chitosan polymers. J. Water Health. 2019. V. 17. N 2. P. 204-218. DOI: 10.2166/wh.2019.114.
Kang X., Xia Z., Chen R., Sun H., Yang W. Effects of inorganic ions, organic polymers, and fly ashes on the sedimentation characteristics of kaolinite suspensions. Appl. Clay Sci. 2019. V. 181. P. 105220. DOI: 10.1016/j.clay.2019.105220.
Xiong Y., Chen Q., Cao T., Chang J., Xu S., Xu Z. Effect of electrolytes on interactions between a novel organic-inorganic hybrid polymer flocculant and kaolinite particles. Colloids Surf. A Physicochem. En. Asp. 2020. V. 590. P. 124391. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2019.124391.
Kurmangadzhi G., Tajibayeva S.M., Musabekov K.B., Levin I.S., Kuzin M.S., Ermakova L.E. Preparation of dispersed magnetite–bentonite composites and kazcaine ad-sorption on them. Colloid J. 2021.V. 83. N 3. P. 343-351. DOI: 10.1134/S1061933X21030091.
Proskurina V.E., Shilova S.V., Kashina. E.S., Rakhmatullina A.P., Galyametdinov Yu.G. Flocculation of Titanium Dioxide with Functionalized Citrus Pectin. Russ. J. Appl. Chem. 2020. V. 93. N 2. P. 225−231. DOI: 10.1134/S107042722002010X.
Ishak S.A., Murshed M.F., Md Akil H., Ismail N., Md Rasib S.Z., Al-Gheethi A.A.S. The Application of Modified Natural Polymers in Toxicant Dye Compounds Wastewater: A Review. Water. 2020. V. 12. N 7. P. 2032. DOI: 10.3390/w12072032.
Sergeeva I.P., Sobolev V.D., Sabbatovsky K.G. The effect of salt cation charge on cationic polyelectrolyte adsorption by a negatively charged surface. Colloid J. 2018. V. 80. N 6. P. 703-709. DOI: 10.1134/S1061933X18060145.
Zezin A.A. Synthesis of hybrid materials in polyelectrolyte matrixes: control over sizes and spatial organization of metallic nanostructures. Polym. Sci. Ser. C. 2016. V. 58. N 1. P. 118-130. DOI: 10.1134/S1811238216010136.
Beisebekov M. M., Serikpayeva S. B., Zhumagalieva S. N., Beisebekov M. K., Abilov Z. A., Kosmella S., Koetz J. Interactions of bentonite clay in composite gels of nonionic polymers with cationic surfactants and heavy metal ions. Col-loid Polym. Sci. 2015. V. 293. P. 633-639. DOI:10.1007/s00396-014-3463-x.
