7

Использование модифицированного поликапроамидного волокна в качестве сорбента для концентрирования ионов меди (II)

Известно, что волокнистые сорбционные материалы нашли широкое применение в процессах очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов [1]. Использование полимерных сорбентов волокнистой структуры позволяет проводить процессы очистки с высокой эффективностью.

В данной работе для очистки сточных вод от ионов меди(II), содержащихся в стоках гальванического производства, использовалось модифицированное поликапроамидное волокно, содержащее в своей структуре группы этилендиамина (N_ам=6,1 масс.%) придающие волокну комплексообразующие свойства.

Сорбционные свойства волокнистого материала изучались на модельных растворах, содержащих различное количество ионов меди(II). Согласно данным, приведенным в табл. 1 эффективность очистки повышается с ростом начальной концентрации ионов в растворе. Это связано с тем, что при увеличении содержания ионов меди(II) возрастает вероятность взаимодействия растворенных в воде ионов с активными группами модифицированного поликапроамидного волокна.

Таблица 1. Влияние концентрации ионов меди на эффективность сорбции

Условия сорбции: Продолжительность 60 мин, М - 100, рН - 5

Поскольку сточные воды гальванических производств помимо ионов меди(II) могут содержать ионы сопутствующих тяжелых металлов, то целесообразно было исследовать влияние посторонних ионов на процесс сорбции ионов меди(II). Исходная концентрация исследуемого иона изменялась в интервале 1000ч4 мг/л. В качестве сопутствующих использовались ионы кобальта, никеля и цинка, причем их концентрация поддерживалась на уровне 4 мг/л.

Согласно данным, приведенным на рис. 1 присутствие иона кобальта(II) не оказывает существенного влияния на эффективность сорбции иона меди. Наблюдается симбатное изменение степени очистки с

Рис. 1

повышением исходной концентрации извлекаемого компонента в растворе, причем при высоких концентрациях (~ 1000 мг/л) происходит практически 100 %-ное извлечение иона меди(II) из раствора.

Условия сорбции: М - 50, рН - 5.

Проведенные исследования показали, что основное количество исследуемого компонента извлекается за 40 мин, и дальнейшее увеличение продолжительности сорбции не оказывают существенного влияния на извлечение ионов меди из раствора.

При низких концентрациях иона меди в растворе наблюдается снижение эффективности сорбции, что может быть связано с изменением взаимодействия функционально-активных групп с исследуемым ионом, а также конкурирующим влиянием ионов кобальта в процессах комплексообразования.

Исследования влияния иона никеля на сорбционную способность волокнистых сорбентов по отношению к иону меди(II) показали, что в присутствии иона никеля волокном практически полностью извлекается ион меди из раствора (рис. 2). Равновесие в системе раствор - сорбент достигается за 30 мин. Обращает на себя факт возрастания эффективности очистки при низких начальных концентрация иона меди в растворе.

Условия сорбции: М - 50, рН - 5

Рис. 2

Анализ данных рис. 2 показал, что волокно проявляет селективность по отношению к иону меди в присутствии небольшого количества ионов никеля, причем эффективность сорбции при низких концентрациях извлекаемого иона возрастает с 60 до 85 %.

Сорбционные свойства волокон по отношению к иону меди были исследованы при постороннем влиянии иона цинка(II). Данные рис. 3 указывают на селективность сорбента по отношению к иону меди в присутствии иона цинка. Эффективность сорбции находится на уровне 90-98 %.

Условия сорбции: М - 50, рН - 5

Рис. 3

Характер кинетических кривых сорбции указывает, что ионы цинка оказывают влияние на эффективность извлечения ионов Сu²⁺, что может быть связано с влиянием иона цинка на свойства сорбента.

Результаты, приведенные на рис. 3, показывают, что волокно также проявляет селективность по отношению к иону меди в присутствии небольшого количества ионов цинка.

Таким образом, присутствие небольших концентраций сопутствующих ионов не влияет на сорбционные свойства волокнистых материалов по отношению к иону меди(II). Сорбент может быть эффективно использован для очистки сточных вод от ионов Cu²⁺.

Литература

Зверев М.П. Хемосорбционные волокна.- М.: Химия, 1980.- 180с.