Исследование взаимодействия гуминовых кислот (Humic acids) в составе зоокомпоста с ионами металлов играет важную роль не только в прогнозировании распределения гуминовых соединений и тяжелых металлов в окружающей среде, но и в разработке методов контроля за миграцией загрязнителей в естественных средах, создании новых материалов для защиты окружающей среды и ремедиации почв, загрязненных ионами тяжелых металлов. В работе представлено сравнение сорбционной способности зоокомпоста культивирования мухи «Черная львинка», содержащего Humic acids, по отношению к ионам Zn2+, Cd2+, Cu2+. Установлено, что с увеличением дозы зоокомпоста снижается концентрация ионов тяжелых металлов в растворе и эффективность очистки достигает: Cd2+ – 94,6 %, Zn2+ – 75,2% и Cu2+ – 70,4 %. Сравнение значений констант устойчивости комплексных ионов кадмия, цинка и меди показало, что более стабильные комплексы металл-Humic acids образуют Cd2+ и Zn2+, в то время как Cu2+ характеризуется меньшей степенью связанности. Полученные изотермы сорбции и значения сорбционной емкости зоокомпоста для Cd2+ (0,490 ммоль/г), Zn2+ (0,225 ммоль/г) и Cu2+ (0,145 ммоль/г) позволяют утверждать о специфическом взаимодействии между ионами тяжелых металлов и функциональными группами гуминовых кислот, присутствующими в составе зоокомпоста.
Для деманганации техногенных водных растворов представлен метод, основанный на электрокоагуляционной очистке водных систем от больших содержаний металлов и доизвлечения ионов марганца (II) адсорбционным способом с помощью углеродных сорбентов. Используется коагуляционная технология на электрогенерируемом гидроксиде алюминия. По данным дифрактометрических исследований такой гидроксид имеет аморфную пористую структуру гидрогеля с развитой сорбирующей поверхностью. Мицелярное строение свежегенерируемого гидроксида алюминия, отнесенного к модификации гиббсита, может быть представлено коллоидной частицей: {[m Al(OH)3] nAl(OH)2+ (n-x) OH-}x+ хOH-. Ассоциативный процесс сорбции на гиббсите идет за счет дисперсионного взаимодействия, которое осуществляется силой электростатического притяжения мгновенного и индуцированного диполей электрически нейтральных молекул сорбента и гидроксоаквакомплекса марганца [Mn (OH2)2(OH)2]0. Предельная величина адсорбции ионов марганца при 298 К и рН 5,8 составила 4,9 ммоль/г, а значение константы адсорбционного равновесия 1,36 . 104. Расход количества электричества соответствовал 12,0 А.ч при оптимальном времени электрокоагуляции 15 мин и плотности тока 1,6 мА/см2. Доочистка водных растворов с использованием углеродных сорбентов выполняется в слабощелочной среде при рН 7,5. Величина сорбции марганца достигает 1,68 ммоль/г. Ресурсосберегающий эффект переработки техногенных гидроминеральных ресурсов достигается значительным снижением содержания солей тяжелых металлов и получением из отходов очистки воды востребованных смешанных коагулянтов сульфатов алюминия и железа. Положительным является и то, что при электрохимической очистке воды производится ее обеззараживание, улучшаются ее огранолептические показатели.
Неблагоприятная экологическая обстановка в городе Усолье-Сибирском Иркутской области обуславливает актуальность исследования и применения нового лигниносерного сорбента для очистки грунтовых вод от соединений ртути.
Сорбент синтезирован на основе отходов производства эпихлоргидрина (1,2,3-трихлорпропана), серы и лигнина. В инфракрасном спектре использованного сорбента идентифицируется связь S–S в области 445–465 см-1. Наблюдается интенсивное поглощение ионов Hg2+ в области 2800–2950 см-1 (валентные колебания связей С–Н в группах СН и СН2) и 1460 см-1 (деформационные колебания в группе СН2). Поглощение ионов Hg2+ фрагментами лигнина сопровождается изменением полосы колебаний связей S–S, которая расщепляется на две полосы с более высокими частотами, чем полоса νS–S в исходном сорбенте. Оптимальное содержание серы, обеспечивающее максимальную сорбционную активность сорбента, составляет 53,25 %. Изотермы сорбции ртути при 20 и 60 °С описываются параболическими зависимостями с коэффициентами детерминации 98,9 и 98,6 % соответственно. Кинетическая кривая при 20 °С аппроксимируется гиперболой, при 40 °С – кубическим полиномом с коэффициентами детерминации 97,9 и 96,2 % соответственно. Определены порядок (при 20 °С – первый, при 40 °С – второй) и константа скорости реакции (при 20 °С – 0,0876 мин-1, при 40 °С – 0,00014 мин-1). Отмечено, что скорость сорбции Hg2+ при температуре 20 °С существенно выше, а время сорбции меньше, чем при температуре 40 °С, поэтому сорбцию ртути предлагаемым сорбентом следует проводить при 20 °С, что позволит снизить энергозатраты.
Проведено сравнение образцов аморфного кремнезема и алюмосиликата натрия, по-
лученных из отходов производства риса (шелухи и соломы) и надземной части хвощей
(полевого и зимующего), с реактивом диоксида кремния и коммерческими образцами
кремнийсодержащих энтеросорбентов по ряду физико-химических показателей.
Установлено фазовое состояние образцов (аморфное и аморфно-кристаллическое), описаны их ИК-спектры поглощения в области 400–4000 см-1, найдены значения насыпной плотности (от 28 до 631 кг/м3), рН водной вытяжки (от 5,6 до 9,6) и содержания водорастворимых веществ (от 7 до 35 %).
Определена адсорбционная активность всех исследованных образцов по метиленовому синему в нейтральной среде (3–264 мг/г), а для энтеросорбентов и алюмосиликата натрия из соломы риса – в среде желудка (рН 2) и двенадцатиперстной кишки (рН 7,5). Показано, что адсорбционная активность кремнийсодержащих сорбентов из растительного сырья сопоставима с коммерческими энтеросорбентами.
Окситетрациклин (OTЦ) является антибиотиком, который активно используется в медицинских целях, в сфере животноводства и сельского хозяйства. Он обладает широким спектром действия и эффективен в борьбе против различных бактериальных инфекций, а
также способствует стимуляции роста животных. Однако его применение имеет свои негативные стороны, в частности, использование OTЦ в сельском хозяйстве приводит к его попаданию в окружающую среду, в результате чего возникает угроза для здоровья людей и экологической обстановки. Для устранения нежелательных компонент из водных объектов часто прибегают к использованию сорбентов.
Одним из перспективных сорбентов для решения данной задачи является бентонитовая
глина. Преимущество данного материала состоит в достаточно высокой емкости, избирательности, экологической безопасности, низкой стоимости и доступности. В работе в качестве сорбента использована бентонитовая глина Левашинского месторождения Республики Дагестан. Установлено, что окситетрациклин наиболее полно извлекается из водной среды с рН 2.5 за 45 мин, при этом сорбционная емкость достигает 402 мг/г глины.