КИСЛОТНАЯ АКТИВАЦИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ КФС

З.1 Кислотная активация минеральных наполнителей

Известно, что обработка глинистых минералов горячими кислотами приводит к резкому увеличению их каталитической, адсорбционной и ионообменной способности. В связи с этим было проведено довольно много исследований по кислотной активации глин и высказаны некоторые соображения о механизме протекающих реакций [255-259]. Согласно данным, полученным в работах Тарасевича Ю. И., Бельчинской Л.И., Арипова Э.Я. и др. [260-261], влияние, в частности серной кислоты, приводит к резкому увеличению их удельной поверхности и объема переходных пор. В работах Арипова Э.Я. [262] установлено повышение сорбционной активности после кислотной активации в связи с изменением пористости и увеличением содержания активного кремнезема на 15 - 20 %.

Авторами предпринята попытка получения полусинтетического адсорбента, представляющего собой композиционный материал, приготовленный из природного минерального сырья, при химическом активировании его различными соединениями. С этой целью изучено активирующее действие неорганических кислот различной природы и концентрации на сорбционную способность глинистых минералов.

Сравнивалась адсорбционная активность природных алюмосиликатов (палыгорскит, монтмориллонит, клиноптилолит) в водных растворах формальдегида, которая оценивалась по степени снижения концентрации токсиканта (ц, %) в растворе. Время контакта сорбента с раствором составляло 30 минут, соотношение масс адсорбента и раствора - 1: 25, фракция адсорбентов 0,10 - 0,25 мм. Исследования показали, что адсорбция формальдегида всех исследуемых природных глинистых минералов оказалась весьма низкой и не превышала 5 %.

В табл. 3.2. приведены результаты эксперимента, показывающие зависимость кислотной обработки природных соединений различных месторождений. Активация проводилась серной, соляной, азотной и фосфорной кислотами [99].

Таблица 3.1

Степень снижения концентрации СН20 в растворе (г|, %) в зависимости от месторождения природных минералов,

природы и концентрации активирующего кислотного агента

Минерал

Степень снижения концентрации СН20 при активации кислотами

H2S04

НС1

HN03

Н3РО4

10%

25%

35%

10%

20%

30%

10%

20%

30%

20%

Клиноптилолит, Укр. Буйловка, 1

31

33

34

6

8

9

1

2

2

Клиноптилолит, Бутурлиновка, 11

31

38

40

7

8

9

2

3

3

2

Клиноптилолит, Ливенка, 6

18

23

25

Монтмориллонит, Мужичье, 15

56

63

67

15

18

19

1

2

3

1

Монтмориллонит, Оселедков, 8

52

56

62

12

15

17

2

2

2

2

Монтмориллонит, Масычево, 4

38

45

48

Монтмориллонит, Сергеевка, 10

34

42

45

Монтмориллонит, Ливенка, 8

30

37

40

Монтмориллонит, Прокопец, 11

28

35

38

8

10

10

1

2

2

1

Монтмориллонит, Масычево, 7

28

34

36

Монтмориллонит, Кантемиров., 17

28

32

35

Монтмориллонит, Непокрыт., 1332

20

25

29

Монтмориллонит, Сергеевка, 16

19

25

28

Охра монтмориллон., Сергеевка, 11

22

34

35

10

11

12

2

Палыгорскит,

Украинский

61

72

70

12

19

22

2

3

4

Фосфорит, Брянск, 12983

0

1

0

Обработка сорбентов соляной кислотой оказалась менее эффективной, чем серной. Другие кислоты (азотная и фосфорная) практически не повысили степень снижения концентрации формальдегида.

Более высокие значения величины г| на образцах, обработанных серной кислотой по сравнению с образцами, активированными другими кислотами, авторы [265] объясняют образованием труднорастворимых сульфатов кальция и магния, за счет которых увеличивается площадь поверхности адсорбента и появляется вторичная пористость. Это предположение косвенно подтверждает тот факт, что наблюдается прямо пропорциональная зависимость эффективности обработки глин серной кислотой от содержания в минералах оксидов кальция и магния. Суммарное содержание СаО и MgO в

клиноптилолите (Ki2) равно 3,8 %; в монтмориллоните (М6о) - 6,0 %; в палыгорските (П6о) - 7,5 % (см. химический состав минералов в табл. 3.3). Соответственно увеличивается степень очистки сточных вод (rj) в ряду клиноптилолит, монтмориллонит, палыгорскит.

Наиболее высокие результаты получены для образцов,

модифицированных высококонцентрированными растворами H2S04. Однако использование концентрированных растворов кислот для модификации глинистых минералов нецелесообразно, поэтому для выбора оптимальной концентрации серной кислоты проведен эксперимент с тремя наиболее эффективными адсорбентами различного минералогического состава (К!2, М6о, П6о) в более широком интервале концентраций активирующего агента H2S04 (от 2 до 45 %). Результаты, представленные на рис. 3.1, свидетельствуют о наибольшей эффективности 15 % H2S04 в качестве модифицирующего агента для трех исследуемых сорбентов.

Химический состав

природных и активированных 15 %-м раствором серной кислоты минералов

Таблица 3.2

Породообразующий минерал

X и м

и ч

е с

к и

й

С О с

: т а

в ,

%

Si02

А1203

Бе2Оз

FeO

MgO

СаО

я № о о

Н20

ППП

Сумма,

%

Монтмориллонит,

51,50

17,60

3.24

0,18

2.80

3,20

1.04

10,20

10,10

100,2

Мужичье-15

69,72

9,44

0,82

0,00

1,91

1,46

0,54

7,68

8,36

99,94

Палыгорскит,

52,85

10,63

7.44

0,42

7.21

0,30

0.38

9.94

9.75

98,92

Украинский

72,30

5,47

1,58

0,12

2,10

0,11

0,15

9,94

8,14

99,93

Клиноптилолит,

68,00

11,60

1.60

0,00

0.90

2,90

5.70

4.10

4.80

99,60

Бутурлиновка-11

82,00

6,40

1,00

0,00

0,10

0,20

0,90

4,70

4,40

99,70

Примечание: числитель - природный сорбент, знаменатель - обработанный 15 %-м раствором серной кислоты.

Зависимость степени снижения концентрации формальдегида (ц) от концентрации активирующего агента (серной кислоты) на различных минералах

Рис. 3.1. Зависимость степени снижения концентрации формальдегида (ц) от концентрации активирующего агента (серной кислоты) на различных минералах

Адсорбционные свойства активированных палыгорскита, монтмориллонита и клиноптилолита использовались для очистки формальдегидсодержащих сточных вод мебельных предприятий г. Воронежа.

Реальная производственная сточная вода имеет переменный количественный состав. Стоки образуются в результате различных технологических операций: приготовление клеящих растворов, облицовка мебельного щита и его кромок, изготовление гнутых клееных заготовок из шпона, склеивание мебельных деталей и др. Сформировавшиеся стоки по специальным желобам стекают в сточные ямы, где смешиваются друг с другом и с дождевыми водами. Пробы сточных вод отбирали на трех разных мебельных предприятиях Воронежской области, которые анализировали на содержание формальдегида сульфитным методом [264]. Отбор проб проводился из разных цехов непосредственно после смыва смолы с оборудования, а также из сточных ям. Концентрация формальдегида в стоках мебельных комбинатов варьируется от 0,10 до 1 г/ дм3.

В экспериментах использовали производственную и модельную сточную воду, которая готовилась из смолы КФЖ, отвердителя NH4C1 в количестве 1 % от массы смолы водопроводной воды в разных соотношениях к смоле. Наиболее близкой к производственной СВ оказалась модель с соотношением смолы к воде 1:20. Концентрация формальдегида в надсмольной части такой воды «1 г/дм3.

С целью выбора оптимального соотношения массы сорбента адСб) и массы СВ (тСв) проведена серия опытов при различном тсорб: тСв- На Рис* 3-2 показано, что при соотношении тсорб : тСв = 1 : 25 для всех трех исследуемых адсорбентов практически достигается максимальная степень снижения концентрации формальдегида в растворе.

Зависимость степени очистки сточной воды (г|) от массы адсорбента

Рис. 3.2. Зависимость степени очистки сточной воды (г|) от массы адсорбента

Таким образом, введение в СВ мебельных комбинатов активированных глинистых адсорбентов (рис. 3.2) позволяет очистить сток от формальдегида на 40-70 % в зависимости от типа минерала.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >