СОРБЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА МОДИФИЦИРОВАННОМ КРЫМСКОМ КИЛЕ

Турянский В.А., Шибецкая Ю.Г., Разина В.А., Тарасевич Д.В., Бежин Н.А.

Севастопольский государственный университет

299053, г. Севастополь, ул. Университетская, д. 33

Загрязнение сточных вод ионами тяжелых металлов представляет серьезную угрозу для водных экосистем и здоровья населения, что обусловливает необходимость разработки эффективных методов очистки. Перспективным направлением является использование природных сорбентов на основе глинистых материалов. Крымский кил (голубая глина) представляет собой природный алюмосиликат с развитой поверхностью и ионообменными свойствами, однако для достижения высокой сорбционной емкости требуется целенаправленная модификация исходного материала.

Цель работы – исследование сорбционных характеристик модифицированных форм крымского кила для концентрирования ионов Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Fe²⁺ и Mn²⁺.

Крымский кил обрабатывали растворами LiOH (1–5 %) с последующим осаждением наночастиц Fe³⁺ и Al³⁺ (0,5–30 г/л) в ультразвуковом поле. Для получения гранулированных форм использовали альгинат натрия (0,25–5 %) и карбоксиметилцеллюлозу (0,25–5 %). Сорбцию проводили в статических условиях (0,1 г сорбента, 20 мл раствора, 24 ч). Концентрацию металлов определяли атомно-абсорбционным методом.

Установлено, что немодифицированный кил обеспечивает коэффициенты распределения K_p не выше 10²-10³ мл/г. Обработка LiOH повышает K_p для Pb²⁺ и Cu²⁺ в 2–5 раз. Оптимальными концентрациями модификаторов признаны 10 г/л для Fe³⁺ и 7 г/л для Al³⁺. Комбинированное осаждение Fe³⁺ и Al³⁺ обеспечивает синергетический эффект: K_p достигает 10⁶–10⁷ для Pb²⁺ и Cu²⁺, 10⁵–10⁶ для Zn²⁺ и Cd²⁺, 10⁴–10⁵ для Mn²⁺. Степень извлечения составляет 99,9 % (Pb²⁺, Cu²⁺), 97‑98 % (Zn²⁺, Cd²⁺) и 91–92 % (Mn²⁺).

Оптимальные диапазоны pH для концентрирования Pb²⁺ составили от 3 до 7; для Cu²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺ от 4 до 7; Fe²⁺, Zn²⁺ – 5–8; Cd²⁺ – 7–9. Гранулирование с альгинатом натрия (0,75 %) и КМЦ (0,5 %) позволяет сохранить до 95 % сорбционной емкости.

Таким образом, модифицированный крымский кил является эффективным сорбентом для очистки сточных вод от тяжелых металлов. Высокие коэффициенты распределения, широкий рабочий диапазон pH, возможность гранулирования и стабильность в водной среде делают его перспективным материалом для создания фильтрующих загрузок и сорбционных бонов, используемых в системах водоочистки.