Очистка загрязненных вод биосорбентами на основе хитозана

Е.Е. Уткина, В.Ф. Каблов
Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета,
г. Волжский

На сегодняшний день наиболее остро стоит проблема загрязнения природной среды. Водные объекты испытывают значительную нагрузку по загрязняющим веществам, в первую очередь со стороны промышленных предприятий города. Для очистки сточных вод предприятий ранее была показана перспективность использования сорбентов на основе хитозана [1].

Основная цель работы заключалась повышение качества очистки сточных вод новыми биосорбентами на основе хитозана по отношению к ионам Сu²⁺ и растворенным нефтепродуктам; установление сорбционных особенностей биосорбентов для очистки сточных вод; установлении закономерностей сорбции в статических условиях и определении количественных ёмкостных показателей сорбционных свойств сорбентов.

В данной работе предлагается использование хитозана из различного природного сырья с различными физико-химическими показателями (табл. 1)для доочистки сточных вод от различных загрязнений.

Таблица 1

Физико-химические характеристики сорбентов на основе хитозана

Наименование показателя	Сорбенты на основе хитозана
Наименование показателя	Сорбент 1	Сорбент 2	Сорбент 3	Сорбент 4	Сорбент 2*	Сорбент 3*
Сырье	Креветки	Креветки	Раки	Раки	Креветки	Раки
Молекулярная масса	20405	16350	10500	18900	19000	15850
Степень деацтилирования, %	75,36	98,55	71,53	67,63	90,82	71,50

* - переосажденный.

Полученные результаты эксперимента позволили рассчитать величину статической емкости сорбентов (СОЕ), степень извлечения загрязнителя из воды (Е) и коэффициент распределения (Кр) (табл. 2) [2].

Результаты проведенных исследований по сорбции ионов меди в статических условиях позволяют сделать вывод о том, что сорбенты на основе хитозана достаточно хорошо удаляют из воды ионы меди (II) и могут быть рекомендованы для доочистки сточных вод промышленных предприятий. Полученные значения сорбционной емкости согласуются с известными значениями подобных биосорбентов по отношению к ионам меди.

Таблица 2

Определение параметров сорбции ионов меди сорбентами на основе хитозана

Образец сорбента на основе хитозана

Наименование параметра
Наименование параметра	1	2	3	4	2*	3*
С_исх, г/л	1,7056	1,7056	1,7056	1,7056	2,0544	2,0544
С_равн, г/л	0,7104	0,3104	0,016	0,7968	0,8032	0,1472
СОЕ, мг/г	149,28	209,28	253,44	136,32	183,70	284,95
Кр, л/г	197,07	612,11	15000	163,15	228,71	1935,81
Е, %	58,35	81,80	99,06	53,28	60,9	92,83

Исследования по проблемам охраны окружающей среды, в частности по очистке природной воды от загрязнения нефтью являются актуальными. Большие количества нефтепродуктов поступают в поверхностные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслей промышленности, с хозяйственно-бытовыми водами.

Как показывает мировая практика, наиболее перспективным и экономичным способом очистки от органических загрязняющих веществ является сорбционный метод. Степень очистки этим методом достигает 80—95 % и зависит от химической природы адсорбента, площади адсорбционной поверхности и ее доступности, а также от химического строения вещества и его состояния в растворе [3].

Поэтому полученные сорбционные материалы на основе хитозана были использованы для поглощения растворимых нефтепродуктов и определены их сорбционные характеристики. Полученные результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3

Определение параметров сорбции нефтепродуктов

Наименование параметра	Образец сорбента на основе хитозана*
Наименование параметра	1	2	3	4	2**	3**
С_исх, г/л	6,433	8,55	8,55	6,733	6,97	6,97
С_равн, г/л	4,733	0,3	4,52	4,065	3,53	3,65
Нефтеемкость, мг/г	0,226	1,144	0,566	0,332	0,491	0,473
Кр, л/г	0,047	3,811	0,125	0,081	0,139	0,130
Е, %	25,65	95,77	36,34	36,81	49,28	47,61

* - полученные из различного сырья, с различными характеристиками.

** - переосажденные образцы.

Высокая емкость по отношению к нефтепродуктам также объясняется протеканием процессов комплексообразования нефтепродуктов по амино-группам, с образованием полиядерных соединений, при этом увеличение степени деацелирования сорбента увеличивает сорбцию нефтепродуктов из раствора.

Также нами были проведены эксперименты по исследованию совместной сорбции нефтепродуктов и ионов меди (II) образцом 4 на основе хитозана. Полученные данные показали, что при совместной сорбции поглощение нефтепродуктов из воды увеличивается в два раза (табл. 4).

Таблица 4

Определение параметров совместной сорбции ионов меди и нефтепродуктов

Наименование параметра	Через 4 дня		Через 7 дней
Наименование параметра	ионы Сu²⁺, 10^-3	НП	ионы Сu²⁺, 10^-3	НП
С_исх, мг/л	4,153	7,25	4,153	7,25
С_равн, мг/л	0,682	2,585	0,519	2,09
СОЕ /Нефтеемкость, мг/г	694,15	0,933	724,34	1,025
Кр, л/г	1017,39	0,361	1395,29	0,49
Е, %	83,57	64,34	87,50	71,17

Выполненные нами исследования позволяют предполагать, что полученные нами сорбенты на основе природного полимера - хитозана, найдут широкое применение в решении проблем доочистки сточных вод и водных акваторий, загрязненных ионами меди и нефтепродуктами. Также полученные результаты позволяют рассматривать возможности использования полученных сорбционных материалов для очистки почвы от различных загрязнений.

Список литературы

1. Каблов В.Ф. Новые композиционные и сорбционные материалы на основе полисахаридов и белков // Наукоемкие технологии / В.Ф. Каблов, Ю.П. Иощенко, Д.А. Кондруцкий. 2004. - № 4. – С. 87-88.

2. Хлынина Л.Г. Использование сапропеля в качестве сорбента для очистки сточных вод. Автореферат диссертации…к.т.н. Волгоград, 2007.

3. Артемов А.В. Современные технологии очистки нефтяных загрязнений / А.В. Артемов. - НефтьГазПромышленность. - 2004. - №4.

Назад к списку