Динамика сорбции борной кислоты борселективным анионитом типа СБ
pdf
Авторы
Липунов Игорь Николаевич, канд. хим. наук, профессор, профессор, кафедра физико-химической технологии защиты биосферы, ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет», Россия, 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37; ORCID: 0000-0001-5865-2958; e-mail: lipunovin@m.usfeu.ru; Первова Инна Геннадьевна, д-р хим. наук, доцент, директор химико-технологического института, ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет», Россия, 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37; ORCID: 0000-0002-1653-8643; e-mail: pervovaig@m.usfeu.ru;
Никифоров Александр Федорович, д-р хим. наук, профессор, кафедра водного хозяйства и технологии воды, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Россия, 620049, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19; ORCID: 0000-0002-9779-9538; e-mail: a.f.nikiforov@urfu.ru;
Клепалова Ирина Андреевна, ассистент, кафедра физико-химической технологии защиты биосферы, ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет», Россия, 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37; e-mail: klepalovaia@m.usfeu.ru.
Аннотация
Исследования и выбор эффективного сорбента актуальны для за-
щиты водных объектов от бора. Высокое содержание бора в природных водах оказывает токсичное действие на гидробиоту в силу своей высокой биологической активности. В работе изучена динамика сорбции борной кислоты из водных растворов
поликонденсационным анионитом СБ-1, синтезированным на основе моноэтаноламина и эпихлоргидрина и содержащим в своей структуре аминооксиэтильные и спиртовые функциональные группы. Методы. Показано влияние рабочей формы анионита на динамические характеристики сорбции бора из модельного водного раствора борной кислоты концентрации 0,43 моль/дм3 и производственных сточных вод концентрации 0,47 моль/дм3 при прочих равных условиях (рН = 5,0; объемная скорость пропускания раствора через слой анионита = 1,5 мл/мин∙см2; t = 20 °С). Структурные исследования по установлению формы бора в фазе анионита выполнены с помощью ИК-спектроскопического метода анализа. Динамические характеристики сорбции бора рассчитаны графическим методом из выходных кривых сорбции. Результаты.
Установлено, что гидроксильная форма анионита СБ-1, в сравнении с хлор-формой, обладает сверхэквивалентной сорбцией бора как при сорбции из модельного, так и
реального производственного раствора. Впервые показано, что на начальном этапе сорбция борной кислоты осуществляется по механизму хемосорбции, что приводит к образованию в фазе ионита достаточно устойчивых гидроксоборатных форм состава [В(ОН)4]–. По мере насыщения анионита, когда концентрация свободных функциональных гидроксильных групп становится мала, происходит образование в фазе анионита полиядерных форм борной кислоты состава [В4О5(ОН)4]2– путем сорбции молекул борной кислоты на свободных тетрагидроксоборат анионах. Установлено, что процесс десорбции бора с анионита осуществляется 2 н. раствором NaOH со степенью регенерации 0,995.
Ключевые слова
извлечение бора, водные объекты, сточные воды, борселективный анионит, механизм сорбции, десорбция.
