ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ СШИВАЮЩЕГО ИОНА МЕТАЛЛА НА СОРБЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛЬГИНАТ-ПОЛИАКРИЛАТНОГО ГИДРОГЕЛЯ ПО ОТНОШЕНИЮ К ИОНАМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Кизерова А.Д., Минко К.Д., Лакиза Н.В.

Уральский федеральный университет

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Загрязнение водных экосистем ионами тяжелых металлов остается острой экологической проблемой. Ввиду их устойчивости, биоаккумуляции и токсичности для живых организмов разработка эффективных, экономичных и экологически безопасных методов очистки сточных вод является важной задачей. Перспективным направлением выступает использование биосорбентов на основе природных полимеров, в частности альгината натрия. Для улучшения механических свойств и эксплуатационных характеристик альгинатные гели модифицируют, например, формированием композитов, структур взаимопроникающих и полувзаимопроникающих сеток, а также дополнительным сшиванием ионами двухвалентных металлов.

Цель работы – синтез сорбционного материала на основе альгината натрия и полиакриловой кислоты с последующим сшиванием биополимера ионами кальция и свинца (II) и изучение влияния кислотности среды на сорбционные характеристики полученных образцов по отношению к ионам тяжелых металлов.

В качестве исходных реагентов для синтеза гидрогеля были использованы N,N-метилендиакриламид, альгинат натрия, акриловая кислота, пероксодисульфат аммония. Сшивание альгината проводили ионами кальция и свинца (II), выдерживая гидрогели в растворах солей металлов в течение 48 часов.

Изучение влияния кислотности среды на сорбционную способность полученных образцов проводили с использованием растворов, содержащих 0,0001 моль/дм³ ионов Pb²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Co²⁺ и Ni²⁺, при значении кислотности среды от 2,0 до 6,0 единиц рН. Кислотность среды устанавливали 0,1 моль/дм³ раствором азотной кислоты.

Установлено, что степень извлечения ионов металлов обоими образцами возрастает при увеличении pH раствора. Максимальное значение степени извлечения ионов металлов гидрогелем, сшитым ионами кальция, достигается при рН = 3,5 и дальше практически не зависит от кислотности раствора. Значения степеней извлечения меняются от 64 до 98 % в следующем ряду Co²⁺ < Ni²⁺ < Zn²⁺ < Pb²⁺ < Cd²⁺ < Cu²⁺. Гидрогелевый материал, сшитый ионами свинца (II), извлекает преимущественно ионы Cu²⁺, степень извлечения которых при рН = 6,0 составляет 28 %. Остальные ионы металлов данным материалом практически не извлекаются.

Таким образом, управление селективностью сорбции ионов тяжелых металлов из водных растворов достигается за счет изменения природы сшивающего иона в составе гидрогеля.