Алина Вячеславовна Танеева, кандидат химических наук, доцент кафедры энергообеспечения предприятий, строительства зданий и сооружений
420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51
Alina V. Taneeva, Cand. Sci. (Chemistry), Associate Professor of the Department of Energy Supply of Enterprises, Construction of Buildings and Structures
51, Krasnoselskaya St., Kazan, 420066
Юлия Вячеславовна Снигирева, аспирант кафедры энергообеспечения предприятий, строительства зданий и сооружений
420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51
Yuliya V. Snigireva, Postgraduate Student of the Department of Energy Supply of Enterprises, Construction of Buildings and Structures
51, Krasnoselskaya St., Kazan, 420066
Радик Накибович Хизбуллин, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры электрических станций им. В.К. Шибанова
420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51
Radik N. Khizbullin, Cand.Sci. (Phys.-Math.), Associate Professor of the Electric Stations Named after V.K. Shibanov Departmen
51, Krasnoselskaya St., Kazan, 420066
Дарья Андреевна Шлыкова, аспирант кафедры электрических станций им. В.К. Шибанова
420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51
Darya A. Shlykova, Postgraduate Student of the Electric Stations Named after V.K. Shibanov Department
51, Krasnoselskaya St., Kazan, 420066
Вячеслав Федорович Новиков, доктор химических наук, профессор, профессор кафедры энергообеспечения предприятий, строительства зданий и сооружений
420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51
Vyacheslav F. Novikov, Dr. Sci. (Chemistry), Professor, Professor of the Department of Energy Supply of Enterprises, Construction of Buildings and Structures
51, Krasnoselskaya St., Kazan, 420066
Введение. Современная производственная и экологическая повестка ставит задачу выявления оптимальных сорбентов для очистки воды от органических загрязняющих веществ. Широкое практическое применение получили такие сорбенты, как активированный уголь, диоксид кремния и др. Однако сохраняет актуальность проблема поиска оптимального по селективности сорбента. Он должен приемлемо или хорошо очищать воду от главных органических загрязнителей. В научной литературе есть сведения о перспективах использования в рассматриваемых целях сорбентов из природных цеолитсодержащих минералов. Однако такой подход недостаточно проработан, материалы малоизучены и, как следствие, редко используются для решения экологических проблем. Представленная научная работа призвана восполнить этот пробел. Ее цель — исследование сорбционных характеристик природного сорбента на основе цеолитсодержащих пород Татарско-Шатрашанского месторождения.
Материалы и методы. Базовым для данного исследования стал метод восходящей жидкостной колоночной хроматографии. Сорбционный материал загружали в хроматографическую колонку длиной 120 мм и внутренним диаметром 3 мм. Модельные органические вещества в виале перемещались по длине сорбционного слоя. В качестве модельных соединений использовали трихлорэтан, этилацетат, метилэтилкетон, дихлорэтан и трихлорэтилен. Значимые данные обобщены в виде таблиц и графически визуализированы.
Результаты исследования. Экспериментально исследованы технологические характеристики природных сорбентов, полученных на основе цеолитсодержащих пород Татарско-Шатрашанского месторождения. Определены абсолютное время удерживания исследуемых сорбатов, а также их сорбционная емкость по отношению к цеолитсодержащим породам Татарско-Шатрашанского месторождения. Установлена зависимость времени удерживания модельных органических веществ от длины сорбционного слоя, которая определяется физикохимической природой исследуемого сорбата. С этой же точки зрения (как составляющие зависимости) рассмотрены температуры кипения модельных органических веществ, дипольные моменты, показатели преломления и плотности. Экспериментальные данные статистически обработали, определили абсолютную и относительную погрешность единичного измерения. Все сорбаты, рассмотренные в рамках данной научной работы, показали значимую или высокую сорбционную емкость. Зафиксированный минимум — 34 % (метилэтилкетон), максимум — 72 % (этилацетат). При этом у этилацетата экстремально малое значение времени удерживания в 10-сантиметровом сорбционном слое (26 мин). Самое продолжительное время удерживания — у метилэтилкетона (314 мин). Его сорбционная емкость — минимальная (34 %).
Обсуждение и заключение. Экспериментально доказана перспективность исследуемого материала для очистки поверхностных и сточных вод от главных загрязнителей природной среды. Установлено, что цеолитсодержащие породы Татарско-Шатрашанского месторождения могут адсорбировать 34–72 % загрязняющих воду органических соединений. Их можно использовать в технологических процессах очистки природных и сточных вод от основных загрязнителей окружающей природной среды.
Introduction. The modern industrial and environmental challenges require the identification of optimal sorbents for water purification from organic contaminants. Sorbents like activated carbon and silicon dioxide have been widely used, but the problem of selecting the optimal sorbent that can adequately purify water remains relevant. There is information in the scientific literature about potential use of sorbents from natural zeolite-containing minerals for this purpose. However, this approach is not well developed; the materials are poorly studied and, as a result, are rarely used to solve environmental problems. This work aims to fill this gap by studying the sorption properties of a natural sorbent based on zeolite-containing rocks of the Tatarsko-Shatrashan deposit.
Materials and Methods. The method of ascending liquid column chromatography became the basis for this study. The sorption material was loaded into a chromatographic column with a length of 120 mm and an inner diameter of 3 mm. The model organic substances in the vial moved along the length of the sorption layer. Trichloroethane, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, dichloroethane, and trichloroethylene were used as model compounds. We summarized the significant data in tables and visually represented it in graphs.
Results. The technological characteristics of natural sorbents obtained on the basis of zeolite-containing rocks of the Tatarsko-Shatrashan deposit have been experimentally investigated. The absolute retention time of the studied sorbates, as well as their sorption capacity in relation to zeolite-containing rocks of the Tatarsko-Shatrashansky deposit, were determined. The dependence of the retention time of model organic substances on the length of the sorption layer, which was determined by the physical-chemical nature of the sorbate under study, has been established. From the same point of view (as components of the dependence), the boiling points of model organic substances, dipole moments, refractive indices, and densities were considered. The experimental data were statistically processed, and the absolute and relative errors of a single measurement were determined. All sorbates considered in the framework of this scientific work showed significant or high sorption capacity. The recorded minimum was 34% (methyl ethyl ketone); the maximum was 72% (ethyl acetate). At the same time, ethyl acetate had an extremely short retention time in a 10-centimeter sorption layer (26 min). The longest retention time was for methyl ethyl ketone (314 min). Its sorption capacity was minimal (34%).
Discussion and Conclusion. The prospects of the studied material for the purification of surface and waste water from major pollutants in the natural environment have been experimentally proven. It has been determined that zeolite-containing rocks from the Tatarsko-Shatrashan deposit can adsorb 34–72% of organic compounds that pollute water. They can be used in technological processes for the purification of natural and wastewater from major environmental pollutants.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.