Для цитирования:
Яковлева А. А., Дударев В. И., Нгуен Ч. Т. Повышение эффективности использования песков в качестве искусственных геохимических барьеров // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025. Т. 25, вып. 1. С. 56-65. DOI: 10.18500/1816-9775-2025-25-1-56-65, EDN: RLLDBW
Повышение эффективности использования песков в качестве искусственных геохимических барьеров
Исследовано взаимодействие песков как искусственных геохимических барьеров с растворами хлорида никеля, имитирующими технологические стоки. С помощью эксперимента рассмотрено влияние предварительной кислотной обработки песков на их способность к поглощению ионов никеля (II). В экспериментах исследованы пески с различным содержанием кварца, в которых единственным примесным элементом был оксид алюминия в количестве от 1 до 10% (мас.). Предварительную обработку песков 0,1 М раствором соляной кислоты проводили в течение 0,5 ч перемешиванием водно-песочной суспензии на магнитной мешалке. Использованы традиционные методы коллоидно-химических исследований. В статических условиях колбу с навеской песка (3 г) и раствором помещали в специальный встряхиватель, в динамических – через слой песка (3 г) в колонке пропускали раствор. Содержание никеля (II) в растворах определяли фотометрическим методом с диметилглиоксимом. По результатам адсорбционных исследований достигнуто увеличение предельной адсорбции от 15–20 до 50–56% в зависимости от типа песка и содержания в нем кварца. При фильтровании растворов через слой песка степень удерживания ионов никеля (II) на активированной поверхности зерен повышается. При скорости фильтрования 1×10-3 дм3 /мин и одинаковой высоте засыпки (2,7 ± 0,1 см) эффективность удаления ионов никеля из раствора возрастает. При этом повышение эффективности на 1–1,5% характерно для песков с высокими природными показателями в 95–98%. На песках, природная способность которых изначально не превышает 65–70%, рост эффективности более значителен и составляет до 5% и более. В целом повышение эффективности пропорционально содержанию кварца, т. е. обработка зерен песка соляной кислотой активирует преимущественно те участки поверхности, на которых локализуются связи кремния, т. е. силоксановые и силанольные группировки, которые выступают как центры адсорбции.
- Яковлева А. А., Нгуен Ч. Т. Пески Вьетнама как объект коллоидно-химических исследований // Проблемы земной цивилизации: сборник трудов I Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск : ИРНИТУ, 2018. С. 22–28.
- Yiacoumi S., Chen J. Modeling of metal ion sorption phenomena in environmental systems // Adsorption and its Applications in Industry and Environmental Protection. Studies in Surface Science and Catalysis. 1999. Vol. 120. P. 285–317.
- Соколова Т. А., Трофимов С. Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен. Тула : Гриф и К, 2009. 172 с.
- Морарь Н. Н., Новосельцева Е. В. Изучение адсорбционных свойств природных глин и песка // Февральские чтения : материалы регион. науч.-практ. конф., посвящ. 55-летию высш. проф. лесного образования в Республике Коми : науч. электронное издание на компакт-диске. Сыктывкар : Сыктывкарский лесной институт, 2007. C. 163–165.
- Никифоров А. Ф., Кутергин А. С., Низамова А. Ф., Фоминых И. М. Сорбция тяжелых цветных металлов из водных растворов зернистыми фильтрующими материалами на основе кремнистых пород // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2018. Т. 2. C. 92–108.
- Климов Е. С., Бузаева М. В. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод. Ульяновск : Изд-во УлГТУ, 2011. 201 с.
- Рубановская С. Г., Величко Л. Н. Сорбция ионов тяжелых металлов природными материалами // Известия вузов. Цветная металлургия. 2006. № 4. C. 37–39.
- Баюрова Ю. Л., Нестеров Д. П., Корнева Е. А., Светлов А. В., Макаров Д. В., Маслобоев В. А. Искусственные геохимические барьеры для решения экологических и технологических задач // Вестник МГТУ. 2013. Т. 16, № 3. С. 536–541.
- Ланина Т. Д., Селиванова Е. С., Донин С. Н. Удаление тяжелых металлов из сточных вод методом сорбции // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2015. № 5. C. 32–36.
- Xing S., Zhao M., Ma Z. Removal of heavy metal ions from aqueous solution using red loess as an adsorbent // J. Environ. Sci-China. 2011. Vol. 23, № 9. P. 1497–1502.
- Макаров А. В., Синеговская Л. М., Корчевин Н. А. Физико-химические исследования процесса адсорбции ионов тяжелых металлов на модифицированных алюмосиликатах // Вестник ИрГТУ. 2013. T. 73, № 2. C. 147–154.
- Venkatesan G., Elangovan G., Bhuvaneswari K. Experimental studies on removal of nickel using foundry sand // Journal of Environmental Biology. 2016. Vol. 37. P. 355–360.
- Дударева Г. Н., Иринчинова Н. В., Дударев В. И. Адсорбционное извлечение никеля(II) из водных растворов техногенного характера // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. T. 10, № 1. C. 133–139.
- Park J. H., Lee J. K. Weathered Sand of Basalt as a Potential Nickel Adsorbent // Processes. 2020. Vol. 10, № 8. P. 1–11.
- Vakili M., Rafatullah M., Yuan J., Haider M. Zwain and ather. Nickel ion removal from aqueous solutions through the adsorption process // Reviews in Chemical Engineering. 2021. Vol. 37, № 6. P. 755–778.
- Yadav S., Srivastava V., Banerjee S., Gode F. Studies on the removal of nickel from aqueous solutions using modifi ed riverbed sand // Environ. Sci. Pollut. Res. 2013. Vol. 20, № 1. P. 558–567.
- Яковлева А. A., Нгуен Ч. Т. Роль адсорбционных характеристик песков в защите окружающей среды от загрязнения ионами никеля (II) // Сорбционные и хроматографические процессы. 2022. № 2. С. 182–193. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/922
- Яковлева А. А., Нгуен Ч. Т. Адсорбционные особенности природных песков по отношению к ионам никеля (II) // Экология и природопользование: сборник трудов междунар. науч.-практ. конф. (Магас, 21–23 октября 2020 г.). Ингушетия, Назрань : ООО «КЕП», 2020. С. 83–88.
- Яковлева А. A., Нгуен Ч. Т. Оценка сорбционных качеств прибрежных песков по отношению к эмульгированным нефтепродуктам // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2022. Т. 22, вып. 2. C. 161–169. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2022-22-2-161-169
- Программа расчета параметров адсорбции. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021615655 Рос. Федерация / Яковлева А. А., Нгуен Ч. Т. ; правообладатель: ФГБОУ ВО «ИРНИТУ». 2021. 5 c.
- Томашпольский Ю. Я. Сегрегационные явления на поверхности кристаллов химических соединений // Журнал физической химии. 2018. T. 92, № 6. C. 871–882.
- Цивадзе А. Ю. Структурная самоорганизация в растворах и на границе раздела фаз. М. : Изд-во ЛКИ, 2008. 544 с.
- Стрельникова О. Ю., Ходосова Н. А., Бельчинская Л. И. Гранулометрический анализ природных и кислотномодифицированных алюмосиликатных сорбентов // Актуальные проблемы теории и практики гетерогенных катализаторов и адсорбентов : материалы III Всерос. науч. конф. с междунар. участием. Иваново : Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2018. C. 209–211.
- Кондрашова А. В. Адсорбция катиона аммония в динамическом режиме // Инновационная наука. 2015. T. 4, № 3. C. 17–18.
- Гамбург Ю. Д. Доля поверхностных атомов в наночастицах и критические зародыши новой фазы // Журнал физической химии. 2022. Т. 96, № 1. С. 96–100. https://doi.org/10.31857/S0044453722010101
- Долгоносов А. М. Проблемы теории ионного обмена. I. Особенности описания ионообменных сил в классических системах // Журнал физической химии. 2022. Т. 96, № 10. С. 1513–1519. https://doi.org/10.31857/S0044453722100089
- Долгоносов А. М. Проблемы теории ионного обмена. II. Селективность ионообменников // Журнал физической химии. 2022. Т. 96, № 11. С. 1659–1667. https://doi.org/10.31857/S0044453722110085
- Израелашвили Д. Н. Межмолекулярные и поверхностные силы. М. : Научный мир, 2011. 456 с.
- Ролдугин В. И. Физикохимия поверхности. Долгопрудный : Издательский Дом «Интеллект», 2011. 568 с.
- Дроздов А. А., Зломанов В. П., Мазо Г. Н., Спиридонов Ф. М. Неорганическая химия : в 3 т. / под ред. Ю. Д. Третьякова. Т. 3 : Химия переходных элементов. Кн. 2. М. : Академия, 2007. 400 с.
- Козлова С. А., Парфенов В. А., Тарасова Л. А., Кирика С. Д. Состояние силанольного покрытия мезоструктурированного силикатного материала МСМ-41 в результате постсинтетической активации // Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2008. Vol. 4, № 1. P. 376–388.