Авторизация
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?

Оценка удельной динамической емкости сорбентов в процессах сорбционной очистки проточных растворов


В. И. Вигдорович, Л. Е. Цыганкова, Н. В. Шель, М. Н. Есина, А. А. Урядников, Н. Г. Ануфриев; № 9 (83), 09.2017

Аннотация:

Предложен способ расчета удельной динамической емкости сорбентов в условиях сорбционной очистки проточных растворов в любой момент времени. Метод основан на том, что изотерма сорбции включает три характеристических участка. На начальном участке (может отсутствовать, если адсорбент не способен извлечь весь адсорбат при заданных условиях процесса) экотоксикант сорбируется полностью (коэффициент сорбции равен 1). На следующем участке коэффициент сорбции — функция продолжительности процесса, причем зависимость носит линейный характер. Параметры линейного уравнения определяли, используя координаты двух характеристических точек. На третьем участке коэффициент сорбции равен 0, так как к тому времени вся динамическая емкость сорбента исчерпана. Предложенный подход позволяет оценивать удельную динамическую емкость с точностью, не уступающей экспериментальным измерениям, и существенно упрощает практику непрерывной сорбционной очистки питьевых, технологических и сточных вод. Приведены примеры экспериментально наблюдаемых участков изотерм сорбции и особенности расчета величины динамической емкости сорбента на каждом из них.

 

Ключевые слова: сорбент; сорбат; динамическая емкость; раствор; поток.

Evaluation of the Specific Dynamic Capacity of Sorbents in the Processes of Sorption Purification of Flowing (Spilling) Solutions of Different Origin and Purpose

V. I. Vigdorovich, L. E. Tsygankova, N. V. Shel, M. N. Esina, A. A. Uryadnikov, and N. G. Anufriev

A method for calculation of the specific dynamic capacity Qi of sorbents upon sorption purification of flowing solutions at any time is presented. The method is based on the assumption that any isotherm of sorption from flowing solutions includes three characteristic sections: i) initial section of complete sorption of the ecotoxicant (the sorption coefficient ρ is equal to 1) which can be absent on the isotherm if the adsorbent is incapable of complete extracting of the adsorbate under given process conditions; ii) on the next time interval of the sorption isotherm ρ is a linear function of the process duration ρ = f (τ), which is observed rather often; iii) on the third time interval of the sorption isotherm ρ = 0, since the entire dynamic capacity of the sorbent is depleted to the onset of the interval. This approach allows us to obtain the equation of the sorption process on the second interval using the coordinates of two characteristic points. The developed provides estimation of the Q value with the accuracy not inferior to the experimental data, and substantially simplifies the practice of continuous sorption purification of drinking, technological and waste waters. Examples of experimentally observed sections of sorption isotherms and the specific features of calculating the dynamic capacity of the sorbent on each of them are presented.

Keywords: sorbent; sorbate; dynamic capacity; solution; flow.

1. Chirkst D. É., Litvinova T. E., Cheremisina O. V., et al. Sorption isotherm of cations of strontium on clay / Zh. Prikl. Khimii. 2003. Vol. 76. N 5. P. 755 – 758 [in Russian].

2. Goldovskaya-Peristaya L. F., Volovicheva N. A., Vezentsev A. I., et al. Sorption isotherm of ions of strontium on montmorillonite-hydromica clays / Sorbts. Khromatogr. Prots. 2011. Vol. 11. N 2. P. 165 – 171 [in Russian].

3. Dudareva G. N., Petukhova G. N., Nguen A. T. N., et al. Study of the sorption of nickel (II) ions on carbon sorbents / Fizikokhim. Poverkhn. Zashch. Mater. 2013. Vol. 49. N 4. P. 389 – 396 [in Russian].

4. Pomazkina O. I., Filatova E. G., Pozhidaev Yu. N. Adsorption of copper ions (II) on calcium heulandite / Fizikokhim. Poverkhn. Zashch. Mater. 2015. Vol. 51. N 4. P. 370 – 374 [in Russian].

5. Ramazanov A. Sh., Esmail G. K., Sveshnikova D. A. Kinetics and thermodynamics of sorption of heavy metal ions on montmorillonite-containing clay / Sorbts. Khromatogr. Prots. 2015. Vol. 15. N 5. P. 672 – 682 [in Russian].

6. Gonzalez A. G., Pokrovsky O. S. Metal adsorption on mosses: Toward a universal absorption model / J. Coll. Interface Sci. 2014. Vol. 415. P. 169 – 178.

7. Srivastava P., Singh B., Angove M. Competitive adsorption behavior of heavy metals on kaolinite / J. Coll. Interface Sci. 2005. Vol. 290. N 1. P. 28 – 38.

8. Singh K., Rastogy R., Hasan S. Removal of Cr(VI) from wastewater using rice bran / J. Coll. Interface Sci. 2005. Vol. 290. N 1. P. 61 – 68.

9. Egirany D. E., Baker A. R., Andrews J. E. Copper and zinc removal from aqueous solution by mixed mineral systems: Reactivity and removal kinetics / J. Coll. Interface Sci. 2005. Vol. 291. N 2. P. 319 – 325.

10. Lacin O., Bayrak B., Korkut P. Modeling of adsorption and ultrasonic desorption of cadmium (II) and zinc (II) on local bentonite / J. Coll. Interface Sci. 2005. Vol. 292. N 2. P. 330 – 335.

11. Zhao J., Zhy Y., Wu J. Chitosan-coated mesoporous microspheres of Calcium cilicate hydrate: Environmetally friendly synthesis and application as a highly efficient adsorbent for heavy metal ions / J. Coll. Interface Sci. 2014. Vol. 418. N 1. P. 208 – 215.

12. Teutli-Sequeira A., Solache-Ríos M., Martínez-Miranda V. Comparison of aluminium modified natural materials in the removal of fluoride ions / J. Coll. Interface Sci. 2014. Vol. 418. N 1. P. 254 – 260.

13. Liu B., Lu J., Xie Yu. Microwave-assisted modification on montmorillonite with ester-containing Gemini surfactant and its adsorption behavior for triclosan Original Research Article / J. Coll. Interface Sci. 2014. Vol. 418. N 1. P. 208 – 215.

14. Vigdorovich V. I., Tsygankova L. E., Nikolenko D. V., et al. Extraction of copper (II) ions and phenol in a flowing solution by glauconite of the Bondar district of the Tambov region / Sorbts. Khromatogr. Prots. 2010. Vol. 10. N 6. P. 930 – 937 [in Russian].

15. Vigdorovich V. I., Esina M. N., Shel’ N. V., et al. Sorption of calcium and magnesium cations by glauconite from flowing chloride solutions / Sorbts. Khromatogr. Prots. 2016. Vol. 16. N 4. P. 533 – 543.

16. Vieira M. G. A., Almeida Neto A. F., Grimenes M. I. Removal of nickel on Bofe bentonite calcined clay in porous bed / Hazardous Materials. 2010. Vol. 176. N 2. P. 109 – 118.

17. Almedia Neto A. F., Vieira M. G. A., Silva M. G. K. Adsorption and desorption processes for Cooper removal from water using different eluents and calcined clay as adsorbent / J. Water Process Engineering. 2014. Vol. 3. N 1. P. 90 – 97.