Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

А. М. Гайдукова, доцент кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов, канд. техн. наук, эл. почта: agaydukova@muctr.ru
+В. А. Колесников, заведующий кафедрой технологий неорганических веществ и электрохимических процессов1, проф., докт. техн. наук, эл. почта: Kolesnikov-tnv-i-ep@yandex.ru.
А. Д. Напреева, магистр кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов, эл. почта: alinanapreeva@mail.ru
Е. С. Кондратьева, заместитель начальника управления подготовки и аттестации кадров высшей квалификации, канд. хим. наук, эл. почта: kondratevaes@gmail.com

Определены пути повышения эффективности извлечения углеродных сорбентов из водных растворов солей хлорида и сульфата натрия электрофлотационным методом после проведения сорбции в статическом режиме. Установлено, что низкая степень извлечения углеродных материалов из растворов, содержащих сульфат-ион, связана со специфической адсорбцией последнего на поверхности углей, что приводит к значительному снижению электрокинетического потенциала частиц до –30 мВ. Сорбируясь на поверхности частиц угля, катионы Fe³⁺ сдвигают их электрокинетический потенциал в положительную область, что способствует интенсификации электрофлотационного извлечения углеродного материала из кислых растворов (рН 4–5). Для повышения степени извлечения углей порошкового и зерненого типов подобраны органические добавки (ПАВ, флокулянт), которые позволяют не только интенсифицировать процесс, но и увеличить долю извлекаемых углей порошкового типа до 1 г/л, зерненого — до 0,6 г/л. Эксперименты, направленные на оценку эффективности электрофлотационного метода в процессах извлечения углеродных материалов различных типов, показали, что применение этого метода позволит не только сократить продолжительность процесса с нескольких часов до 10–20 мин, но и повысить степень извлечения углей с 65–70 до 96–99 % (в зависимости от типа угля и условий) по сравнению с седиментацией в присутствии коагулянта.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева (проект З-2020-003).

1. Фогель А. А., Сомин В. А., Комарова Л. Ф. Изучение сорбционных материалов на основе отходов производства древесины и минерального сырья // Химия в интересах устойчивого развития. 2011. Т. 19, №4. С. 461–465.
2. Фазылова Г. Ф., Валинурова Э. Р., Хатмуллина Р. М., Кудашева Ф. Х. Сорбционные параметры производных фенолов на различных углеродных материалах // Сорбционные и хроматографические процессы. 2013. Т. 13, № 5. С. 728–735.
3. Goel J., Kadirvelu K., Rajagopal C., Kumar Garg V. Removal of lead (II) by adsorption using treated granular activated carbon: Batch and column studies // Journal of Hazardous Materials. 2005. Vol. 125, No. 1–3. P. 211–220. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2005.05.032.
4. Eltekova N. A., Berek D., Novák I., Belliardo F. Adsorption of organic compounds on porous carbon sorbents // Carbon. 2000. Vol. 38, No. 3. P. 373–377. DOI: 10.1016/S0008-6223(99)00113-X.
5. Kyriakopoulos G., Doulia D. Adsorption of Pesticides on Carbonaceous and Polymeric Materials from Aqueous Solutions: A Review // Separation & Purification Reviews. 2006. Vol. 35, No. 3. P. 97–191. DOI: 10.1080/15422110600822733.
6. López-Ramón M. V., Fontecha-Cámara M. A., Álvarez-Merino M. A., Moreno-Castilla C. Removal of diuron and amitrole from water under static and dynamic conditions using activated carbons in form of fibers, cloth, and grains // Water Research. 2007. Vol. 41, Iss. 13. P. 2865–2870. DOI: 10.1016/j.watres.2007.02.059.
7. Álvarez-Merino M. A., López-Ramón V., Moreno-Castilla C. A study of the static and dynamic adsorption of Zn(II) ions on carbon materials fromaqueous solutions // Journal of Colloid and Interface Science. 2005. Vol. 288, Iss. 2. P. 335–341. DOI: 10.1016/j.jcis.2005.03.025.
8. Schwentner G., Kremp W., Mauritz A., Hein A. et al. Spurenstoffelimination in den Klärwerken Böblingen-Sindelfingen undMannheim // Gemeindetag Baden-Württemberg. 2013. No. 5. S. 193–201.
9. Löwenberg J., Zenker A., Krahnstöver T., Böhler M. et al. Upgrade of deep bed filtration with activated carbon dosage for compact micropollutant removal from wastewater in technical scale // Water Research. 2016. Vol. 94.P. 246–256. DOI: 10.1016/j.watres.2016.02.033.
10. Meinel F., Zietzschmann F., Ruhl A. S., Sperlich A., Jekel M. The benefits of powdered activ ated carbon recirculation for micropollu tant removal in advanced wastewater treatment // Water Res. 2016. Vol. 91. P. 97–103. DOI: 10.1016/j.watres.2016.01.009.
11. Krahnstöver T., Wintgens Th. Separating powdered activated carbon (PAC) from wastewater—Technical process options and assessment of removal efficiency // Journal of Environmental Chemi calEngineering. 2018. Vol. 6, Iss. 5. P. 5744–5762. DOI: 10.1016/j.jece.2018.09.001.
12. Kyzas G. Z., Matis K. A. Electroflotation process: A review // Journal of Molecular Liquids. 2016. Vol. 220. P. 657–664. DOI: 10.1016/j.molliq.2016.04.128.
13. Khelifa A., Moulay S., Naceur A. W. Treatment of metal fini shing effluents by the electroflotation technique // Desalination. 2005. Vol. 181, Iss. 1–3. P. 27–33. DOI: 10.1016/j.desal.2005.01.011.

14. Bande R. M., Prasad B., Mishra I. M., Wasewar K. L. Oil field effluent water treatment for safe disposal by electroflotation // Chemical Engineering Journal. 2008. Vol. 137, Iss. 3. P. 503–509. DOI: 10.1016/j.cej.2007.05.003.
15. Chen X., Chen G. Electroflotation / ed. Comninellis C., Chen G. // Electrochemistry for the Environment. — N.Y. : Springer, 2010. DOI: 10.1007/978-0-387-68318-8_11.
16. Gaydukova A., Kolesnikov V., Stoyanova A., Kolesnikov A. Separation of highly dispersed carbon material of OU-B grade fromaqueous solutions using electroflotation technique // Separation and Purification Technology. 2020. Vol. 245. 116861. DOI: 10.1016/j.seppur.2020.116861.
17. Свешникова Д. А., Гафуров М. М., Шабанова З. Э., Асваров А. Ш. и др. Адсорбция сульфат-ионов на активированных углях // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2009. Т. 52, №4. С. 38–41.