XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Цельное молоко – продукт сезонный, недостаток которого в России ощущается в зимнее время года. Поэтому для обеспечения населения молоком и молочными продуктами производители вынуждены вырабатывать восстановленное молоко, промышленное приготовление которого предусматривает использование сухого цельного молока и воды, которая должна полностью отвечать требованиям ГОСТа 2874-82 " Вода питьевая", так как именно она имеет наибольшую экологическую значимость при производстве восстановленных молочных продуктов.

Значительное влияние на минеральный состав и органолептические свойства воды оказывает экологическая обстановка водоисточника, трубопроводы и накопительные резервуары, с поверхности которых в воду могут поступать загрязняющие вещества.

Сосредоточение на территории Кемеровской области значительной части промышленных предприятий Западной Сибири, преимущественно горнодобывающих и металлургических, отрицательно сказывается на состоянии водных ресурсов. Качество воды в реке Томь, одного из наиболее крупных притоков реки Обь, по общепринятой классификации качества вод характеризуется от «умеренно загрязненной» до «загрязненной». Характерными загрязняющими веществами водных объектов Кемеровской области являются: нефтепродукты, фенолы, соединения азота, железа, меди, цинка, марганца, взвешенные вещества и другие.

В этой связи желательно максимально снижать содержание в воде вредных веществ. Традиционные технологии подготовки воды не включают в себя способы очистки от неорганических веществ, в том числе от соединений тяжелых металлов, которые являются токсичными мутагенными веществами, обладающими коммулятивным эффектом.

Анализ литературных данных показал, что в последние годы большое внимание уделяется процессам адсорбционной очистки воды от тяжелых металлов на дешевых пористых материалах, в качестве которых успешно применяют природные минеральные адсорбенты и отходы некоторых промышленных предприятий. Еще одно перспективное направление, приводящее к получению нового адсорбента с улучшенными сорбционными характеристиками – это модификация поверхности.

Обобщая все вышеизложенное, в качестве объектов исследования в данной работе были использованы модельные растворы соли сульфата меди и адсорбент, взятый из «горельников» – горелой угольной породы красного цвета, которая получается в результате пожаров. Этот камень является отходом угледобычи и обладает отличными адсорбционными качествами. Проводили сравнительную оценку чистой и модифицированной форм адсорбента.

Кинетику сорбции ионов меди на исследуемых адсорбентах изучали в статических условиях из раствора соли сульфата меди с концентрацией 10^-3М при температуре 20⁰С. Начальную и равновесную концентрации ионов металлов определяли методом комплексонометрического титрования раствором трилона Б. Количество адсорбированных ионов рассчитывали по разности исходной и равновесной концентраций (1). Степень очистки водных растворов определяли как отношение количества адсорбированного металла к его исходной концентрации в растворе (2).

А (1)

(2)

Модификацию адсорбента проводили путем обработки его поверхности раствором гидроксида калия с рН=12. Процесс модификации проводили при температуре 20⁰С в течение 30 минут, после чего раствор модификатора сливали, адсорбент промывали дистиллированной водой и переносили в колбу с анализируемым раствором соли металла. Результаты представлены в виде графика.

Анализируя данные, следует отметить, что, равновесие в системе наступает достаточно быстро – в течение часа, а максимальная степень очистки достигается при модификации адсорбентов.

Для полной оценки адсорбционных свойств адсорбентов все изотермы адсорбции были проанализированы в соответствующих координатах уравнения Фрейндлиха и Лэнгмюра.

На основании комплексного анализа полученных констант выявлено преимущество модифицированных адсорбентов над немодифицированными.

τ, мин

а, мг/г

Проведенные исследования показали, что изученные адсорбенты обладают значительной адсорбционной емкостью по отношению к ионам меди. Показано, что, изменяя природу функциональных поверхностных групп путем модификации поверхности, можно получать эффективные адсорбенты, способные извлекать из растворов ионы металлов с достаточно высокой скоростью установления равновесия.

Список литературы

Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе, хроматографии./ Под ред. Г.В. Лисичкина. – М.: Химия, 1986г – 248с.

Никифоров, А.Ф. Теоретические основы сорбционных процессов очистки воды [Электронный ресурс] : учебное пособие / А.Ф. Никифоров, А.С. Кутергин, А.В. Воронина. — Электрон. дан. — Екатеринбург : УрФУ, 2014. — 100 с.