Применение углеродных сорбентов для извлечения марганца из растворов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Марганец – один из наиболее часто встречающихся элементов в природных водах. Он является биомикроэлементом, потребность в котором для человеческого организма составляет 5–7 мг в сутки.  Недостаток содержания марганца в питьевой воде может приводить к негативным последствиям в жизнедеятельности человека. В то же время большое содержание марганца в воде и повышенное суточное его потребление приводят к блокированию ферментов, задействованных в процессах перевода неорганического иода в органический и в дальнейшем изменении неактивного дииодотиронина в действующий гормон тироксин. Нами изучена возможность применения углеродных сорбентов, обладающих микропористой структурой, для изменения содержания марганца в водных растворах. Адсорбционная способность марганца существенно зависит от кислотности среды. Наибольшая величина адсорбции катионов марганца (II) наблюдается в слабощелочной среде (рН 7,5). Кинетические исследования показали, что взаимодействие может быть описано уравнением псевдопервого порядка. Константа скорости реакции, вычисленная графическим и расчетным вариантами, составила 0,067 с-1. Функциональная оценка адсорбционного процесса может быть представлена изотермами мономолекулярной адсорбции, которые в целом описываются классическим уравнением Ленгмюра. Параметры характеристических констант адсорбции: предельная величина адсорбции – 1,68 ммоль/г, константа адсорбционного равновесия – 0,979×103 при температуре 298 К. Энергия Гиббса при 298 К равна -7,41 кДж/моль. Изучение процесса при повышенных температурах 308, 318 и 328 К указывает на его экзотермический характер. Величина предельной адсорбции при нагревании снижается.

Об авторах

В. И. Дударев

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Email: vdudarev@mail.ru

Л. А. Минаева

Средняя общеобразовательная школа № 5

Email: llyda@yandex.ru

Список литературы

  1. Янин Е.П., Кузьмич В.Н., Иваницкий О.М. Региональная природная неоднородность химического состава поверхностных вод суши и необходимость ее учета при оценках их экологического состояния и интенсивности техногенного загрязнения // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2016. N 6. С. 3–72. EDN: WBALCN.
  2. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Основные закономерности геохимии марганца. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2013. 40 с.
  3. Khabaz-Saberi H., Rengel Z., Wilson R., Setter T.L. Variation of tolerance to manganese toxicity in Australian hexaploid wheat // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2010. Vol. 173, no. 1. P. 103–112. doi: 10.1002/jpln.200900063.
  4. Трубачева Л.В., Лоханина С.Ю., Леонтьева А.Н. Определение содержания ионов марганца в образце для контроля состава природных вод // Вестник Удмуртского университета. Серия физика и химия. 2011. N 2. С. 80–86. EDN: OESQST.
  5. Левина Э.Н. Общая токсикология металлов. Л.: Медицина, 1972. 184 с.
  6. Pankau C., Nadolski J., Tanner H., Cryer C., Di Girolamo J., Haddad C., et al. Examining the effect of manganese on physiological processes: invertebrate models // Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology. 2022. Vol. 251. P. 109209. doi: 10.1016/j.cbpc.2021.109209.
  7. Мазунина Д.Л. Негативные эффекты марганца при хроническом поступлении в организм с питьевой водой // Экология человека. 2015. N 3. C. 25–31. EDN: TMITFB.
  8. Williams M., Todd G.D., Roney N., Crawford J., Coles C., McClure P.R., et al. Toxicological profile for manganese. Atlanta: Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2012. 506 р.
  9. Дударев В.И., Минаева Л.А., Филатова Е.Г. Аналитический обзор методов очистки природных и технологических вод от марганца: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. 124 с.
  10. Краснова Т.А., Беляева Е.Е., Беляева О.В., Гора Н.В., Иванова Л.А. Использование углеродных сорбентов для удаления марганца из водных сред // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. N 7. С. 18–24. doi: 10.35776/VST.2022.07.03. EDN: OPPBQZ.
  11. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. Л.: Химия, 1982. 168 с.
  12. Синтез, свойства и применение углеродных адсорбентов: кол. монография / под ред. А.А. Фомкина. М.: ИД «Граница», 2021. 312 с.
  13. Rachel N.Y., Nsami N.Ju., Placide B.B., Daouda K., Abega A.V., Benadette T.M., et al. Adsorption of manganese (II) ions from aqueous solutions onto granular activated carbon (GAC) and modified activated carbon (MAC) // International Journal of Innovative Science, Engineering & Technology. 2015. Vol. 2, no. 8. P. 606-614.
  14. Chowdhury Z.Z., Zain S.M., Rashid A.K., Rafiu R.F., Khalid K. Breakthrough curve analysis for column dynamics sorption of Mn (II) Ions from wastewater by using Mangostana garcinia peel-based granularactivated carbon // Journal of Chemistry. 2013. P. 959761. doi: 10.1155/2013/959761.
  15. Ястребов К.Л., Дружинина Т.Я., Надршин В.В., Карлина А.И. Подготовка и очистка природных и сточных вод: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014. 564 с. EDN: TJNFUX.
  16. Калюкова Е.Н., Письменко В.Т., Иванская Н.Н. Адсорбция катионов марганца и железа природными сорбентами // Сорбционные и хроматографические процессы. 2010. Т. 10. N 2. С. 194–200. EDN: MUEQSJ.
  17. Гимаева А.Р., Валинурова Э.Р., Игдавлетова Д.К., Кудашева Ф.Х. Сорбция ионов тяжелых металлов из воды активированными углеродными адсорбентами // Сорбционные и хроматографические процессы. 2011. Т. 11. N 3. С. 350–356. EDN: NWGXVT.
  18. Холомейдик А.Н., Земнухова Л.А. Удаление ионов марганца из водных растворов сорбентами на основе рисовой шелухи // Экология и промышленность России. 2011. N 11. С. 34–35. EDN: OJMGLH.
  19. Марченко З. Фотометрическое определение элементов. М.: Мир, 1971. 502 с.
  20. Лаврухина А.К., Юкина Л.В. Аналитическая химия марганца. М.: Наука, 1974. 219 с.
  21. Марочкина В.В., Буева Е.И., Кулагина Е.С. Сравнительный анализ методик определения хрома, ванадия, меди, никеля, марганца в сталях и чугунах методом атомно-абсорбционной спектрометрии с атомизацией в пламени // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. N 2-2. С. 57–64. doi: 10.26896/10286861-2023-89-2-II-57-64. EDN: SUQAWB.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».