Влияние кислотной активации на извлечение ионов марганца из природных и сточных промышленных вод

Увеличение концентрации марганца характерно не только для пресной воды, но и для сточных вод. Металл попадает в стоки в результате деятельности промышленных предприятий: обогащения марганцевых окисленных руд, производства гальванических элементов и органического синтеза. Соединения марганца являются сильными ядами с выраженными кумулятивными эффектами, которые ведут к блокированию ферментов, угнетению функции щитовидной железы и накапливаются в печени и почках. Для очистки природных и производственных сточных вод от марганца используют сорбционный метод, который позволяет удалить загрязнения до любой остаточной концентрации. Однако для снижения последствий антропогенного воздействия на окружающую среду в условиях роста объемов водопотребления требуется применение новых эффективных материалов. В настоящее время для очистки природной и сточных вод промышленных предприятий стали использовать модифицированные природные глинистые материалы. Авторы исследовали извлечение ионов марганца из водных растворов с помощью модифицированного диатомита. Обработку диатомита осуществляли раствором соляной кислоты для повышения количества поверхностных адсорбционных центров. Химическая модификация глинистых сорбентов увеличивает поровое пространство и удельную поверхность, что способствует возрастанию сорбционной емкости. Полученные экспериментальные результаты показывают увеличение обменной емкости модифицированной Н-формы: 1.45 мг/г в сравнении с нативной формой – 0.63 мг/г. Рассчитаны значения предельной величины сорбции: для нативной формы – 0.58 мг/г, для Н-формы – 1.19 мг/г. Определены оптимальные условия сорбционного извлечения ионов марганца: 15.7 % для нативной формы и 63.2 % для модифицированной Н-формы.

1. Медведев И. Ф., Деревягин С. С. Тяжелые металлы в экосистемах. Саратов: Ракурс; 2017. 178 с.

2. Волобуева Е. Е., Пимонова С. А., Булычева О. С. Токсические свойства марганца. Успехи современного естествознания. 2014;6:87.

3. Назаров В. Д., Назаров М. В., Разумов В. Ю., Дремина М. А., Осипова А. А. Очистка природных вод от железа и марганца. Градостроительство и архитектура. 2017;7(4):54–59. https://doi.org/10.17673/Vestnik.2017.04.9

4. Дзюбо В. В., Алферова Л. И., Васильев В. М. О некоторых особенностях озонированиия подземных вод. Вода и экология: проблемы и решения. 2018;2:10–16. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2018.20.2.10-16

5. Головко Т. К., Гармаш Е. В., Скугорева С. Г. Тяжелые металлы в окружающей среде и растительных организмах. Вестник института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2008;7:2–7.

6. Jean Wilfried Hounfodji, Wilfried G. Kanhounnon, Gaston Kpotin, Guy S. Atohoun, Juliette Laine, Yann Foucaud, Michael Badawi. Molecular insights on the adsorption of some pharmaceutical residues from wastewater on kaolinite surfaces. Chemical Engineering Journal. 2021;407:127176. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127176

7. Folasegun Anthony Dawodu, Kovo Godfrey Akpomie. Simultaneous adsorption of Ni (II) and Mn(II) ions from aqueous solution unto a Nigerian kaolinite clay. Journal of Materials Research and Technology. 2014;3(2):129– 141. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2014.03.002

8. Фоменко А. И., Соколов Л. И. Исследование сорбционных свойств болотных руд для извлечения ионов марганца и железа из подземных вод. Журнал прикладной химии. 2019;92(2):257–263. https://doi.org/10.1134/S004446181902018X

9. Дударев В. И., Минаева Л. А. Применение углеродных сорбентов для извлечения марганца из растворов. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024;14(1):35–40. https://doi.org/10.21285/achb.897

10. Падалкин Н. В., Евшин П. Н. Модифицированные сорбенты на основе опоки для очистки вод. Труды Кольского научного центра РАН. 2019;10(1-3):262–269. https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5252.2019.10.1.262-269

11. Сынбулатова Р. И., Осипова Е. А. Сорбенты для извлечения ионов меди. В сб.: Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции, Оренбург, 26–27 января 2023 г. Оренбург: Оренбургский государственный университет; 2023. С. 4436–4440.

12. Ханхасаева С. Ц., Бадмаева С. В., Ухинова М. В. Синтез Fe-алюмосиликатных материалов на основе монтмориллонита и тестирование их сорбционных свойств. Сорбционные и хроматографические процессы. 2022;22(4):534–544. https://doi.org/10.17308/sorpchrom/2022.22/10609

13. Yurak V., Apakashev R., Dushin A., Usmanov A., Lebzin M., Malyshev A. Testing of natural sorbents for the assessment of heavy metal ions’ adsorption. Applied Sciences. 2021;11(8):3723. https://doi.org/10.3390/app11083723

14. Piri M., Sepehr E., Samadi A., Farhadi K. H., Alizadeh M. Contaminated soil amendment by diatomite: chemical fractionsof zinc, lead, copper and cadmium. International Journal of Environmental Science and Technology. 2021;18:1191–1200. https://doi.org/10.1007/s13762-020-02872-0

15. Boriskov D., Efremova S., Komarova N., Tikhomirova E., Bodrov A. Applicability of the modified diatomite for treatment of wastewater containing heavy metals. E3S Web of Conferences. 2021;247(7):01052. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202124701052

16. Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. Москва: Химия; 1970. 360 с.