DOI: https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2019.84.0.88

СОРБЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛУРГІЙНИХ ШЛАКІВ

E. B. Hobotova, I. V. Hrajvoronskaya

Анотація


З метою обґрунтування принципової можливості використання в якості сорбенту металургійного шлаку виробництва сплаву FeNi Побузького феронікелевого комбінату, проведено дослідження мінерального, елементного і радіонуклідного складу шлаку. Показано відсутність токсичних елементів, наявність у складі алюмосилікатів кальцію і магнію (мінерал діопсид), наявність аморфного стану речовин, відповідність вимогам норм радіаційної безпеки (І клас радіаційної небезпечності), стабільність у рідкій фазі. Вивчено сорбційну активність шлаку по відношенню до органічних сполук на прикладі барвника метиленового синього (МС). Визначено оптимальні умови активації шлаку: активуючий агент – розчин 0,5 М H2SO4; температура 20 оC. Величина адсорбції шлаку за 10 діб досягає максимального значення 0,194 мг/г, що відповідає 96,9 % очищення розчину від МС за відсутності його десорбції. Шлак проявляє сорбційну активність по відношенню до органічних сполук за рахунок великої площі поверхні й наявності аморфної фази і може застосовуватися як адсорбент у технологічних процесах.

Ключові слова


сорбція; металургійний шлак; хімічний склад; аморфна фаза; величина адсорбції; активація; ефективність очищення

Повний текст:

PDF

Посилання


Stavickaya, S. S., Vikarchuk, V. M., Cyba, N. N., Kartel', N. T., Bakalinskaya, O. N. (2006) Sorbtsionnoe izvlechenie organicheskih zagryazniteley razlichnoy molekulyarnoy massyi donnyimi osadkami i glinistyimi sorbentami [Sorption extraction of organic pollutants of various molecular weights by bottom sediments and clay sorbents]. Ehkotekhnologii i resursosberezhenie – Ecotechnologies and resource, 6, 58–63 [in Russian].

Bannova, E. A., Kitaeva, N. K., Merkov, S. M., Muchkina, M. V., Zaloznaya, E. P., Martynov, P. N. (2013) Izuchenie sposoba polucheniya gidrofobnogo sorbenta na osnove modifitsirovannogo torfa [The study of the method of obtaining a hydrophobic sorbent based on modified peat]. Sorbcionnye i hromatograficheskie processy – Sorption and chromatographic processes, 13 (1), 60–68 [in Russian].

Bhatnagar, A., Jain, А. К. (2005) A comparative adsorption study with different industrial wastes as adsorbents for the removal of cationic dyes from water. J. Coll. Interface Sci., 281 (1), 49–55. DOI org/10.1016/j.jcis.2004.08.076 [in English].

Zosin, A. P., Prijmak, T. I., Koshkina, L. B., Masloboev, V. A. (2008) Adsorbentyi na osnove magnezialno-zhelezistyih shlakov tsvetnoy metallurgii dlya ochistki tehnologicheskih stokov ot kationov tsvetnyih metallov [Adsorbents based on magnesian-ferrous slags of non-ferrous metallurgy for cleaning process effluent from non-ferrous metal cations]. Vestnik MGTU – Bulletin of Moscow State Technical University, 11 (3), 502–505 [in Russian].

Tin'gaeva, E. A., Zil'berman, M. V. (2005) Galvanoshlamyi – syire dlya polucheniya neorganicheskih ionoobmennyih materialov [Galvanic sludge – raw materials for the production of inorganic ion-exchange materials]. Ehkologiya i promyshlennost' Rossii – Ecology and Industry of Russia, (11), 17–18 [in Russian].

Lupejko, T. G., Gorbunova, M. O., Bayan, E. M. (2001) Glubokaya ochistka vodnyih rastvorov ot hroma(III) tehnogennyim karbonatsoderzhaschim othodom [Deep cleaning of aqueous solutions of chromium (III) with technogenic carbonate-containing waste]. Zhurnal prikladnoj himii – Journal of Applied Chemistry, 74 (10), 1648–1650 [in Russian].

Sverguzova, S. V., Vnukov, A. A., Shajhieva, K. I. (2014) Modifitsirovannyiy shlam himvodopodgotovki kak reagent dlya ochistki stochnyih vod ot ionov Fe(III) [Modified chemical water treatment sludge as a reagent for wastewater treatment from Fe (III) ions]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta – Bulletin of Kazan Technological University, 17 (22), 226–228 [in Russian].

Gerasimova, L. G., Nikolaev, A. I. (2007) Utilizatsiya tverdyih othodov proizvodstva s polucheniem pigmentov i drugih neorganicheskih materialov [Utilization of solid waste from the production of pigments and other inorganic materials]. Ehkologiya promyshlennogo proizvodstva – Ecology of industrial production, (2), 34–43 [in Russian].

Bláhová, L., Navrátilov, Z., Much,a M., Navrátilová, E., Neděla, V. (2018) Influence of the slags treatment on the heavy metals binding. J. Environ. Sci. Technol., 15 (4), 697–706. DOI org/10.1007/s13762-017-1437-5 [in English].

Cha, W., Kim, J., Choi, H. (2006) Evaluation of steel slag for organic and inorganic removals in soil aquifer treatment. Water Research., 40 (5), 1034–1042. DOI org/10.1016/j.watres.2005.12.039 [in English].

Augustus, E. N., Nimibofa, A., Kesiye, I. A., Donbebe, W. (2017) Metal-organic Frameworks as Novel Adsorbents: A Preview. American J. of Environmental Protection, 5 (2), 61–67. DOI org/: 10.12691/env-5-2-5 [in English].

Wang, К., Ma, H., Pu, S., Yan, C., Wang, M., Yu, J., Wang, X., Chu, W., Zinchenko, A. (2019) Hybrid porous magnetic bentonite-chitosan beads for selective removal of radioactive cesium in water. J. of Hazardous Materials, 362 (1), 160–169. DOI org/10.1016/j.jhazmat.2018.08.067 [in English].

Otmahov, V. I., Filonenko, D. A., Volokitin, G. G. (2007) Tehnologicheskaya liniya po proizvodstvu polimernogo voloknistogo sorbenta dlya ochistki vodnyih ob'ektov ot nefti i nefteproduktov [Technological line for the production of polymeric fiber sorbent for the purification of water bodies from oil and oil products]. Ehkologiya promyshlennogo proizvodstva – Ecology of industrial production, (2), 74–77 [in Russian].

JCPDS PDF-1 File (1994). International Committee for Diffraction Data. PA, USA [in English].

(1998) The radiation safety standards of Ukraine (RSSU-97) and the basic sanitary rules for working with radioactive substances and other sources of ionized radiation. К. 159 [in Russian].

Hobotova, Eh. B., Grajvoronskaya, I. V., Dacenko, V. V., Baumer, V. N. (2011) Otsenka vozmozhnosti ispolzovaniya shlaka pri proizvodstve ferronikelya dlya ochistki stochnyih vod [Evaluation of the possibility of using slag in the production of ferronickel for wastewater treatment]. Himiya i tekhnologiya vody – Journal of Water Chemistry and Technology, 33 (4), 443–450 [in Russian].

Grajvoronskaya, I. V., Hobotova, Eh. B. (2012) Ekologo-himicheskaya otsenka sorbtsionnyih svoystv metallurgicheskih shlakov [Ecological and chemical assessment of the sorption properties of metallurgical slags]. Ehkologiya i promyshlennost' Rossii – Ecology and Industry of Russia, (5), 31–35 [in Russian].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Ставицкая С. С. Сорбционное извлечение органических загрязнителей различной молекулярной массы донными осадками и глинистыми сорбентами / С. С. Ставицкая, В. М. Викарчук, Н. Н. Цыба, Н. Т. Картель, О. Н. Бакалинская // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2006. – № 6. – С. 58–63.

2. Баннова Е. А. Изучение способа получения гидрофобного сорбента на основе модифицированного торфа / Е. А. Баннова, Н. К. Китаева, С. М. Мерков, М. В. Мучкина, Е. П. Залозная, П. Н. Мартынов // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2013. – Т. 13, № 1. – С. 60–68.

3. Bhatnagar A. A comparative adsorption study with different industrial wastes as adsorbents for the removal of cationic dyes from water / А. Bhatnagar, А. К. Jain // J. Coll. Interface Sci. – 2005. – Vol. 281, Iss. 1. – P. 49–55.

4. Зосин А. П. Адсорбенты на основе магнезиально-железистых шлаков цветной металлургии для очистки технологических стоков от катионов цветных металлов / А. П. Зосин, Т. И. Приймак, Л. Б. Кошкина, В. А. Маслобоев // Вестник МГТУ. – 2008. – Т. 11, № 3. – С. 502–505.

5. Тиньгаева Е. А. Гальваношламы – сырье для получения неорганических ионообменных материалов / Е. А. Тиньгаева, М. В. Зильберман // Экология и промышленность России. – 2005. – № 11. – C. 17–18.

6. Лупейко Т. Г. Глубокая очистка водных растворов от хрома(III) техногенным карбонатсодержащим отходом / Т. Г. Лупейко, М. О. Горбунова, Е. М. Баян // Журнал прикладной химии. – 2001. – Т. 74, Вып. 10. – С. 1648–1650.

7.  Свергузова С. В. Модифицированный шлам химводоподготовки как реагент для очистки сточных вод от ионов Fe(III) / С. В. Свергузова, А. А. Внуков, К. И. Шайхиева // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – Т. 17, № 22. – С. 226–228.

8. Герасимова Л. Г. Утилизация твердых отходов производства с получением пигментов и других неорганических материалов / Л. Г. Герасимова, А. И. Николаев // Экология промышленного производства. – 2007. – № 2. – С. 34–43.

9. Bláhová L.  Influence of the slags treatment on the heavy metals binding / L.  Bláhová, Z. Navrátilov, M. Mucha, E. Navrátilová, V. Neděla // J. Environ. Sci. Technol. – 2018. – Vol. 15, Is. 4. – Р. 697–706.

10. Cha W. Evaluation of steel slag for organic and inorganic removals in soil aquifer treatment / W. Cha, J. Kim, H. Choi // Water Research. – 2006. – Vol. 40, Is. 5. – Р. 1034–1042.

11. Augustus E. N. Metal-organic Frameworks as Novel Adsorbents: A Preview / E. N. Augustus, A. Nimibofa,  I. A. Kesiye, W. Donbebe // American J. of Environmental Protection. – 2017. – Vol. 5, Is. 2. – P. 61–67.

12. Wang К. Hybrid porous magnetic bentonite-chitosan beads for selective removal of radioactive cesium in water / К. Wang, Н. Ma, S. Pu, C. Yan, M. Wang, J. Yu, X. Wang, W. Chu, A. Zinchenko // J. of Hazardous Materials. – 2019. – Vol. 362, N 1. – P. 160–169.

13. Отмахов В. И. Технологическая линия по производству полимерного волокнистого сорбента для очистки водных объектов от нефти и нефтепродуктов / В. И. Отмахов, Д. А. Филоненко, Г. Г. Волокитин // Экология промышленного производства. – 2007. – № 2. – С. 74–77.

14. JCPDS PDF-1 File. International Committee for Diffraction Data, release 1994. PA, USA.

15. Нормы радиационной безопасности Украины (НРБУ-97) и основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизированных излучений. К. 1998. 159 с.

16. Хоботова Э. Б. Оценка возможности использования шлака при производстве ферроникеля для очистки сточных вод / Э. Б. Хоботова, И. В. Грайворонская, В. В. Даценко, В. Н. Баумер // Химия и технология воды. – 2011. – Т. 33, № 4. – С. 443–450.

17. Грайворонская И. В. Эколого-химическая оценка сорбционных свойств металлургических шлаков / И. В. Грайворонская, Э. Б. Хоботова // Экология и промышленность России. – 2012. – № 5. – С. 31–35.





All rights reserved 2018 © KhNAHU