Характеристика композиту діатоміт-альгінат-Fe3O4 як адсорбенту фосфатів

Abstract

Проаналізовано технологічні підходи до застосування діатоміту як сировини для створення композитних адсорбентів для очищення стічних вод від фосфат-іонів. Показано, що розвинута поверхня діатоміту може бути використана для створення гранульованого адсорбенту, а ферум (ІІІ) оксиди (магнетит, гетит, лепідокрокіт, феригідрит, гематит і гетит) є екологічно безпечними, дешевими, економічно доцільними модифікаторами. Акцентовано увагу на можливості отримання магнітних гранул за рахунок утворення магнетиту. Запропоновано використання методу осадження для формування нанесеного гранульованого адсорбенту. Встановлено вплив концентрації діатоміту на статичну міцність гранул. Визначено, що діаметр сопла є також важливим фактором впливу. Обрані технічні рішення спрямовані на вирішення задач зміцнення гранули та забезпечення високої адсорбційної активності. Проведені експериментальні дослідження процесу синтезу і грануляції композиційного адсорбенту альгінат–діатоміт–магнетит показали, що збільшення вмісту діатоміту призводить до закономірного збільшення розміру гранул. При збільшенні діаметру сопла від 1,5 мм до 3,5 мм, наприклад, розмір гранул 1,5-4,0 (dc=1.5 мм), 2,0-5,0 мм (dc= 3,0 мм) та 2,5-5,0 мм (dc=3.5 мм). Вміст діатоміту більше 20% не дозволяє провести якісну грануляцію на дослідній установці внаслідок збільшення в’язкості суспензії. Встановлена залежність між розміром гелеподібних гранул та висушених. Досліджено процес нанесення активної магнітної фази адсорбенту. Встановлено залежність якості процесу грануляції від вмісту твердої фази. Виміряна статична міцність гранул адсорбенту знаходиться в діапазоні 17 - 25 кПа. Встановлено, що композитний адсорбент з нанесеним шаром магнетиту володіє магнітними властивостями. Досліджено адсорбцію аніонів РО4 3- з воднихрозчинів. Для адсорбенту альгінат-діатоміт і альгінат–діатоміт- Fe3O4- адсорбційна ємність становить 4 і 9 мг РО4 3-/ г відповідно. Одержані композиційні адсорбенти володіють комплексом функціональних властивостей, що є перспективними для застосування у сучасних системах очищення і доочищення води.

Technological approaches to the use of diatomaceous earth as a raw material for the creation of composite adsorbents for wastewater treatment from phosphate ions are analysed. It is shown that the developed surface of diatomite can be used to create a granular adsorbent, and iron (III) oxides (magnetite, goethite, lepidocrocite, ferrihydrite, hematite and goethite) are environmentally safe, cheap, economically feasible modifiers. Emphasis is placed on the possibility of obtaining magnetic granules due to the formation of magnetite. The use of the deposition method for the formation of the applied granular adsorbent is proposed. The influence of diatomite concentration on the static strength of granules was established. It is determined that the diameter of the nozzle is also an important factor. The selected technical solutions are aimed at solving the problems of granule hardening and ensuring high adsorption activity. Experimental studies of the synthesis and granulation of the composite adsorbent alginate - diatomaceous earth - magnetite have shown that an increase in the content of diatomaceous earth leads to a natural increase in the size of the granules. When increasing the diameter of the nozzle from 1.5 mm to 3.5 mm, for example, the size of the granules 1.5-4.0 (dc= 1.5 mm), 2.0-5.0 mm (dc= 3.0 mm) and 2.5-5.0 mm (dc= 3.5 mm). The diatomaceous earth content of more than 20% does not allow to carry out high-quality granulation on the experimental installation due to the increase in the viscosity of the suspension. The relationship between the size of gel granules and dried. The process of application of the active magnetic phase of the adsorbent is investigated. The dependence of the quality of the granulation process on the solid phase content is established. The measured static strength of the adsorbent granules is in the range of 17 - 25 kPa. It is established that the composite adsorbent with the applied layer of magnetite has magnetic properties. The adsorption of PO4 3-anions from aqueous solutions was studied. For the adsorbent alginate - diatomite and alginate - diatomite - Fe3O4- the adsorption capacity is 4 and 9 mg PO4 3-/ g, respectively. The obtained composite adsorbents have a set of functional properties that are promising for use in modern water purification and purification systems.