Сорбція іонів Cu(II), Cd(II), Co(II), Zn(II) та Cr(VI) композиційним сорбентом на основі нанорозмірного заліза

Abstract

Досліджено особливості сорбційного вилучення важких металів (Cu(II), Cd(II), Zn(II), Co(II), Cr(VI)) зі складних за вмістом стічних вод, що містять суміш цих іонів, композитом на основі нанорозмірного заліза з використанням високоактивного дисперсного мінералу монтморилоніту як неорганічної матриці. Отримано залежності величин сорбції важких металів від рН. На основі моделей поверхневого комплексоутворення (модель дифузного подвійного шару (DDLM)) кількісно описано процеси сорбції. За селективністю досліджені катіони важких металів утворюють ряд Cu > Zn > Co > Cd, властивий як природному монтморилоніту, так і композиційному сорбенту. Встановлено, що одержаний композиційний матеріал має значно кращі сорбційні властивості щодо вилучення іонів важких металів із водних розчинів порівняно з природним монтморилонітом. Аналіз ізотерм сорбції проведено із застосуванням рівнянь Ленгмюра і Фрейндліха. Високі сорбційні характеристики композиційного сорбенту на основі нанорозмірного нульвалентного заліза і дисперсного силікату монтморилоніту щодо іонів важких металів обумовлюють перспективність його застосування в процесах очищення багатокомпонентних стічних вод гальванічних виробництв і гідрометалургійних підприємств.

The features of the sorption extraction of heavy metals (Cu (II), Cd (II), Zn (II), Co (II), Cr (VI)) from complex waste water contents containing a mixture of these ions by a composite based on nano-sized iron with the use, as an inorganic matrix, a highly active dispersed mineral montmorillonite are investigated. The dependences of the sorption values of heavy metals on pH are obtained. Sorption processes are quantitatively described using the surface complexation models (diffuse double layer model (DDLM)). It is found that the selectivities of cations of heavy metals form a series: Cu > Zn > Co > Cd, which is characteristic of both pure montmorillonite and the composite sorbent. It is found that the obtained composite material has significantly better sorption properties for the extraction of heavy metals from aqueous solutions compared to natural montmorillonite. The analysis of sorption isotherms is performed using the Langmuir and Freundlich equations. High sorption characteristics of the composite sorbent based on nano-sized zero-valent iron and dispersed montmorillonite silicate relative to heavy metal copper, cadmium, zinc, cobalt, and chromium determine the prospects of its use in the treatment of multicomponent waste water from galvanic industries and hydrometallurgical enterprises.