Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, кафедра технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, Москва, Россия:

А. А. Похвалитова, магистр, эл. почта: pokhvalitova_anastasia@mail.ru
А. М. Гайдукова, доцент, канд. техн. наук
Т. Н. Крылова, аспирант
А. Д. Стоянова, доцент, канд. техн. наук

Проведены исследования извлечения из промышленных сточных вод цветных металлов (таких как Cu²⁺, Ni²⁺ и Zn²⁺) электрофлотосорбционным методом с использованием порошковых углеродных сорбентов ОУ-А и УАФ. Представлены данные о молекулярном строении рассматриваемых углей методом ИК-спектроскопии, а также о количестве кислотных и основных функциональных групп на их поверхности. Исследовано влияние разных коагулянтов (AlCl₃, FeCl₃, UltraPAC V-2, TiCl₄) на процесс очистки водных систем от перечисленных цветных металлов в нейтральной и щелочной средах. Для повышения степени извлечения ионов Zn²⁺ из сточных вод с использованием сорбента УАФ был подобран коагулянт FeCl₃. Степень извлечения отработанного углеродного сорбента при этом составила 84–94 %, а коагулянта FeCl₃ — 99 %. Для увеличения степени извлечения ионов Cu²⁺ и Ni²⁺ из сточных вод были предложены промышленный коагулянт UltraPAC V-2 и AlCl₃. Установлено, что при использовании угля ОУ-А удается добиться степени извлечения коагулянта 98–99 %, а отработанного сорбента — более 90 %. Была исследована многокомпонентная система, содержащая ионы меди, цинка и никеля. Установлено, что электрофлотосорбционным методом с использованием углеродного сорбента УАФ удается полностью очистить рассматриваемую водную систему от ионов Cu²⁺. Предложена технологическая схема очистки сточных вод от ионов цветных металлов, включающая комбинированный метод. Для доочистки вод было предложено после электрофлотосорбционного метода проводить сорбцию в колоннах, которая способствует снижению концентраций ионов металлов до норм ПДК.

Работа выполнена при финансовой поддержке РХТУ им. Д. И. Менделеева в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» № ВИГ_2022_002.

1. Pandova I., Panda A., Valícek J., Harničárová M. et al. Use of sorption of copper cations by clinoptilolite for wastewater treatment // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2018. Vol. 15. P. 1364–1376.
2. Шестаков И. Я., Шестаков В. И. Комбинированный метод очистки воды от ионов металлов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2017. Т. 1, № 13. С. 382, 383.
3. Dimoglo A., Sevim-Elibol P., Dinç Ö., Gökmen K. et al. Electrocoagulation/electroflotation as a combined process for the laundry wastewater purification and reuse // Journal of Water Process Engineering. 2019. Vol. 31. 100887.
4. Singh N. B., Nagpal Garima, Agrawal Sonal, Rachna. Water purification by using Adsorbents: A Review // Environmental Technology & Innovation. 2018. Vol. 11. P. 187–240.
5. Joseph L., Jun B.-M., Flora J. R. V., Park C. M. et al. Removal of heavy metals from water sources in the developing world using low-cost materials: A review // Chemosphere. 2019. Vol. 229. P. 142–159.
6. Amandeep Kaur, Sangeeta Sharma. Removal of heavy metals from waste waterby using various adsorbents. A Review // Indian Journal of Science and Technology. 2017. Vol. 10. P. 1–14.
7. Аронбаев С. Д. Изучение сорбции ионов тяжелых металлов биосорбентом на основе клеточных стенок дрожжей, иммобилизованных в Са-альгинатный гель в статическом и динамическом режимах // Universum: химия и биология. 2016. № 6. C. 1–19.
8. Amerkhanova S., Shlyapov R., Uali A. The active carbons modified by industrial wastes in process of sorption concentration of toxic organic compounds and heavy metals ions // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2017. Vol. 532. P. 36–40.
9. Дударев В. И., Иринчинова Н. В., Филатова Е. Г. Адсорбция ионов никеля (II) из водных растворов углеродными адсорбентами // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2017. Т. 60, № 1. С. 75–80.
10. Шачнева Е. Ю. Определение основных параметров кинетики адсорбции ионов марганца на активном угле и опоках Астраханской области // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2017. № 7. С. 18–21.
11. Azimi A., Azari A., Rezakazemi M., Ansarpour M. Removal of heavy metals from industrial wastewaters: A Review // ChemBioEng Reviews. 2017. Vol. 4. P. 37–59.
12. Манило М. В., Чома З. З., Барань Ш. Сравнительное изучение адсорбции Cr(III) углеродными нанотрубками и активными углями // Коллоидный журнал. 2017. Т. 79, № 2. С. 158–165.

13. Gaydukova A., Kolesnikov V., Stoyanova A., Kolesnikov A. Separation of highly dispersed carbon material of OU-B grade from aqueous solutions using electroflotation technique // Separation and Purification Technology. 2020. Vol. 245. 116861.
14. Gaydukova A. M., Kolesnikov V. A., Brodskiy V. A., Kolesnikov A. V. Electroflotation extraction of carbon material powders in the presence of metal ions // CIS Iron and Steel Review. 2021. Vol. 22. P. 102–106. DOI: 10.17580/cisisr.2021.02.19
15. Gaydukova A., Kon’kova A., Kolesnikov V., Pokhvalitova A. Adsorption of Fe³⁺ ions onto carbon powder followed by adsorbent electroflotation // Environmental Technology & Innovation. 2021. Vol. 23. 101722.
16. Lin J., Couperthwaite S. J., Millar G. J. Effectiveness of aluminium based coagulants for pre-treatment of coal seam water // Separation and Purification Technology. 2017. Vol. 177. P. 207–222.
17. Маринин С. Д., Африкян Г. Т. Получение углеродных сорбентов для извлечения металлов из растворов их солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 4. С. 33–43.