Флотоекстракція барвника метилового фіолетового з водних розчинів

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 662.765:542.61:546.571

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

ФЛОТОЕКСТРАКЦІЯ БАРВНИКА МЕТИЛОВОГО ФІОЛЕТОВОГО З ВОДНИХ РОЗЧИНІВ

Обушенко Тетяна Іванівна

Органічні барвники потрапляють у воду разом із стічними водами підприємств виробників барвників та фарбувальних цехів. Потрапляючи в гідросферу вони змінюють: 1) фізичні властивості води (прозорість, забарвлення, з'являються запахи та присмаки); 2) кислотність, що безпосередньо впливає на біоценоз та структуру харчових ланцюгів цієї водойми; 3) газовий склад (зменшується кількість розчиненого кисню за рахунок окиснення ним органічних барвників, збільшується кількість СО2). Тому проблема очищення стічних вод від барвників є достатньо актуальною.

Флотоекстракція -- метод заснований на комбінації методів флотації і екстракції -- базується на пропусканні газових бульбашок крізь водну фазу і винесенні речовини забрудника (сублату) в органічну фазу. При цьому органічна фаза повинна бути легшою, ніж водна, і не розчинятися в ній. В процесі флотоекстракції застосовуються поверхнево-активні речовини (ПАР), що відіграють роль збирачів, зв'язуючись з іонами барвників у нерозчинні в воді гідрофобні сублати, які внаслідок своїх гідрофобних властивостей, силами адгезії зв'язуються з бульбашками і виносяться з водної фази в органічну [1-5].

Метою дослідження був вибір збирача і екстрагенту для флотоекстракції барвника метилового фіолетового, дослідження процесу в залежності від молярного співвідношення барвник: ПАР, рН, тривалості процесу та вихідної концентрації барвника.

Метиловий фіолетовий або основний фіолетовий (C24H28N3Cl) відноситься до класу анілінових барвників. Він є кислотно-основним індикатором, і саме тому найчастіше використовується в аналітичній хімії. Крім того його використовують в мікробіології -- для забарвлення патогенних організмів і їх виявлення. В промисловості використовується як складова чорнил, та обмежено для забарвлення тканин та шерсті.

Процес флотоекстракції проводили в скляному циліндрі, на дні якого знаходився розпилювач, з'єднаний з іншою частиною установки скляною трубкою, через яку подавалося повітря. Вихідна концентрація барвника -- 10 мг/дм3. Об'єм модельного розчину -- 200 см3, об'єм органічної фази -- 10 см3. Процес флотоекстракції відбувався до встановлення постійної залишкової концентрації барвника, яку визначали фотометричним методом. Мірою ефективності процесу флотоекстракції слугував показник ступеня вилучення барвника Х,%.

В якості ПАР експериментально (з ряду відомих аніонних ПАР) було обрано додецилсульфат натрію. ПАР разом з барвником утворює гідрофобний комплекс, який взаємодіє з бульбашками газу і підіймається до границі розподілу фаз «вода-органічний шар» і поглинається органічною фазою. барвник аміловий спирт флотоекстракція

В роботі досліджувалась ефективність флотоекстракції для виявлення найбільш ефективного екстрагенту серед спиртів нормальних та розгалужених форм: пентанол, н-аміловий спирт, октанол, ізооктанол, бутанол, ізобутанол, бутилацетат, гексанол, гепта- нол, ундеканол. За результатами обрано нормальний аміловий спирт (рис. 1).

Вивчено вплив рН вихідного розчину на ефективність процесу флотоекстракції. За різних значень рН ПАР та барвник можуть утворювати різні сполуки, які мають різну гідрофобність та різну розчинність у органічній фазі. В діапазоні рН 5-9 процес перебігає краще, однак особливого впливу на процес зміна рН не має, тому у подальших дослідах рН не коригували.

Досліджено залежність ступеня вилучення від молярного співвідношення в діапазоні молярних співвідношень ПАР: барвник від 0,25:1 до 0,75:1 ступінь вилучення метилового фіолетового має високі значення та досягає максимального значення при співвідношенні ПАР: барвник = 1:1 (рис. 2).

Розглянуто ефективність флотоекстракції для різних вихідних концентрацій модельного розчину барвника (рис. 3).

Залежність ступеня вилучення барвника метилового фіолетового від тривалості процесу вказує на те, що від 2 до 15 хвилин спостерігається поступове зростання ступеня очищення. Максимальне значення -- 97,4 %.

Досліджено закономірності флотоекстракцийного вилучення барвника метилового фіолетового в інтервалі концентрацій 5-100 мг/дм3 з модельних водних розчинів. Для утворення сублату використовували ПАР -- додецилсульфат натрію та екстрагент -- аміловий спирт. За отриманими результатам, найбільшу ступінь видалення барвника (97,4 %) отримано при мольному співвідношенні ПАР: барвник = 1:1, рН 5-6 та тривалості процесу 15 хв.

Література

1. Bi P., Dong H., Dong J. The recent progress of solvent sublation. Journal of Chromatography. 2010, № 1217, p. 2716-2725.

2. Астрелін І. М. Теоретичні засади та практичне застосування флотоекстракції: огляд / І. М. Астрелін, Т. І. Обу- шенко, Н. М. Толстопалова, О. О. Таргонська // Вода і водоочисні технології. -- 2013. -- № 3. -- С. 3-23.

3. Obushenko T. Thermodynamic Studies of Bromphenol Blue Removal from Water Using Solvent Sublation / T. Obushenko, N. Tolstopalova, O. Kulesha, I. Astrelin // Chemistry & Chemical Technology. -- 2016. -- Vol. 10 -- № 4. -- P.515-518.

4. Обушенко Т. І., Толстопалова Н. М., Астрелін І. М. Видалення сінтетичних барвників зі стічних вод / Science Rise. -- 2016. -- Т. 5. -- № 2 (22). -- С. 47-53.

5. Obushenko T. The Removal of indigo carmine from water by solvent sublation / T. Obushenko, N. Tolstopalova, Y. Kholmetska // Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті. -- № 1 (21). -- 2017. -- С. 31-38.

Анотація

Ключові слова: флотоекстракція, поверхнево-активні речовини, барвник, аміловий спирт, стічні води.

В работе исследовано удаление красителя метилового фиолетового. Для образования сублата использовали додецилсульфат натрия. Экстрагент амиловый спирт. Экспериментально было исследовано влияние на флото- экстракцию следующих параметров: мольное соотношение ПАВ: краситель, рН водной фазы, длительность процесса извлечения.

Ключевые слова: флотоэкстракция, поверхносно-активное вещество, краситель, амиловый спирт, сточные воды.

Key words: solvent sublation, surfactant, dye, amyl alcohol, wastewater.

Размещено на Allbest.ru