vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2018-4-330-336vguit-2073Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyПрименение ионообменного волокна на стадии доочистки сточных вод гальванического производстваUse of ion-exchange fiber at the purification stage of wastewater of electroplatingПерегудовЮ. С.PeregudovYu. S.

к.х.н., доцент, кафедра неорганической химии и химической технологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Cand. Sci. (Сhem.), associate professor, department of inorganic chemistry and chemical technology, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

inorganic_033@mail.ruТимковаА. В.TimkovaA. V.

магистрант, кафедра неорганической химии и химической технологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

master student, department of inorganic chemistry and chemical technology, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

timkova.anna@mail.ruГорбуноваЕ. М.GorbunovaE. M.

к.х.н., доцент, кафедра неорганической химии и химической технологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394066, Россия

Cand. Sci. (Сhem.), associate professor, department of inorganic chemistry and chemical technology, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia,

lobanova8686@gmail.comПлотниковаС. Е.PlotnicovaS. E.

к.х.н., доцент, кафедра неорганической химии и химической технологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394066, Россия

Cand. Sci. (Сhem.), associate professor, department of inorganic chemistry and chemical technology, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

burkovasweta@yandex.ruВоронежский государственный университет инженерных технологийРоссияVoronezh state university of engineering technologiesRussian Federation201812122018804330336Copyright © Перегудов Ю.С., Тимкова А.В., Горбунова Е.М., Плотникова С.Е., 20192019Перегудов Ю.С., Тимкова А.В., Горбунова Е.М., Плотникова С.Е.Peregudov Y.S., Timkova A.V., Gorbunova E.M., Plotnicova S.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2073

В гальваническом производстве используются большие объемы воды, которая на стадиях технологического процесса загрязняется различными соединениями. Сточная вода, содержащая ионы переходных металлов представляет собой не только опасный источник загрязнения окружающей среды, но и ценные отходы. Учитывая проблемы, связанные с экологией и рациональным использованием природных ресурсов необходимо создавать мало- и безотходные производства, в частности, разрабатывать новые технологические процессы и соответствующее оборудование, внедрять водооборотные циклы. В настоящей работе приведены результаты исследования сорбции катионов меди (II) и никеля (II) ионообменным волокном ФИБАН Х-1. Проведены калориметрические исследования тепловых эффектов взаимодействия волокна ФИБАН Х-1 с растворами нитратов меди (II) и никеля (II). Показано, что мощность, тепловой эффект и время процесса зависят от природы и концентрации ионов металлов в растворе. На основе экспериментальных данных рассчитана энтальпия процесса. Эндотермический эффект процесса объясняется энергетическими затратами, связанными с дегидратационными эффектами и изменением конформаций полимерных цепей волокна. Получены изотермы сорбции данных ионов. Установлено, что при всех исследуемых концентрациях ионы Ni2+ в данных условиях поглощаются ионообменным волокном лучше, чем катионы Cu2+. Рассчитанные константы сорбции меди (II) и никеля (II) больше 1. Показано, что уравнение Ленгмюра описывает сорбционную изотерму лучше, чем уравнение Фрейндлиха. Для глубокой очистки сточной воды от ионов металлов предложено использовать волокнистый сорбент ФИБАН Х-1.

In the electroplating industry, large volumes of water are used, which are polluted at various stages in the process. Waste water containing transition metal ions is not only a dangerous source of environmental pollution, but also valuable waste. Taking into account the problems associated with the ecology and the rational use of natural resources, it is necessary to create low- and non-waste production, in particular, to develop new technological processes and appropriate equipment, to introduce water-circulation cycles. This paper presents the results of a study of the sorption of copper (II) and nickel (II) cations by the FIBAN X-1 ion exchange fiber. Calorimetric studies of the thermal effects of the interaction of FIBAN X-1 fiber with solutions of copper (II) and nickel (II) nitrates were carried out. It is shown that the power, thermal effect and time of the process depend on the nature and concentration of metal ions in the solution. Based on the experimental data, the enthalpy of the process was calculated. The endothermic effect of the process is explained by the energy costs associated with dehydration effects and changes in the conformation of the polymer fiber chains. Sorption isotherms of these ions were obtained. It has been established that at all concentrations studied, Ni2 + ions under these conditions are absorbed by ion exchange fibers better than Cu2 + cations. The calculated sorption constants for copper (II) and nickel (II) are greater than 1. It is shown that the Langmuir equation describes the sorption isotherm better than the Freundlich equation. For deep purification of waste water from metal ions, it was proposed to use the fibrous sorbent FIBAN X-1.

энтальпияхемосорбционное волокнокалориметрический методсорбциясточные водыионы меди (II) и никеля (II)enthalpychemisorption fibercalorimetric methodsorptionwastewatercopper and nickel ionsReferencesЖданова А.В., Илларионов С.А. Очистка сточных вод гальванического производства от загрязнений тяжелыми металлами // Вестник Пермского университета. Серия: Химия. 2012. № 1. С. 54–60.Zhdanova A.V., Illarionov S.A. Wastewater treatment of electroplating from heavy metal contamination. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya: Himiya [Perm University Bulletin. Series: Chemistry]. 2012. no. 1. pp. 54–60. (in Russian).Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси. ФИБАН-1. URL: http://ifoch.by/research/fiban/X1_1.htmlInstitut fiziko-organicheskoj himii Nacional'noj akademii nauk Belarusi. FIBAN-1 [Institute of Physical and Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus. FIBAN-1]. Available at: http://ifoch.by/research/fiban/XI_1.html (in Russian).Полянский Н.Г., Горбунов Г.В., Полянская Н.Я. Методы исследования ионитов. М.: Химия, 1976. 280 с.Polyanskiy N.G., Gorbunov G.V., Polyanskaya N.I. Metody issledovaniya ionitov [Research methods ion-exchange resins]. Мoscow, Chemistry, 1976. 280 p. (in Russian).Солдатов В.С., Зеленковский В.М., Сосинович З.И., Мосунова Н.В. и др. Селективное выделение меди и цинка из модельных растворов шахтных вод волокнистыми ионитами // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 2011. № 2. С. 41–45.Soldatov V.S., Zelenkovskij V.M., Sosinovich Z.I., Mosunova N.V. et al. Selective isolation of copper and zinc from model solutions of mine water by fibrous ion exchangers. Izvestiya Nacional'noj akademii nauk Belarusi. Seriya himicheskih nauk [News of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical Sciences Series]. 2011. no. 2. pp. 41–45. (in Russian).Кулиев К.А., Плотникова С.Е., Горбунова Е.М., Таранова А.Н. Смешаннолигандные комплексы мeди (II) с дитиолфенолами и гетероциклическими диаминами // Вестник ВГУИТ. 2017. № 1. С. 248–256.Kuliev K.A., Plotnikova S.E., Gorbunova E.M., Taranova A.N. Mixed-ligand complexes of copper (II) with ditiolfenols and heterocyclic diamines. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2017. no. 1. pр. 248–256. (in Russian).Дехтярь Т.Ф., Бочарова Е.С. Определение меди фотометрическим методом // Молодежный научный вестник. 2017. № 1 (13). С. 81–86.Dekhtyar T.F., Bocharova E.S. Determination of copper by photometric method. Molodezhnyj nauchnyj vestnik [Youth scientific Bulletin]. 2017. no. 1 (13). pp. 81–86. (in Russian).Булатов А.В., Зеймаль А.Е., Николаева Д.Н., Никоноров В.В. и др. Методические указания к практикуму «Химические методы анализа»: учебное пособие. СПб.: ВВМ, 2010. 54 с.Bulatov A.V., Zejmal' A.E., Nikolaeva D.N., Nikonorov V.V. et al. Metodicheskie ukazaniya k praktikumu "Himicheskie metody analiza" [Guidelines for the workshop "Chemical methods of analysis"]. Saint Petersburg, WWM, 2010. 54 p. (in Russian).Астапов А.В., Перегудов Ю.С., Копылова В.Д. Попова К.А. Энтальпии взаимодействия сильноосновных анионитов с ионами аминокислот // Журнал физической химии. 2009. Т. 83. № 6. С. 1016–1020.Astapov A.V., Peregudov Yu.S., Kopylova V.D. Popova K.A. The enthalpy of interaction of a strongly basic anion exchange resin with ions of amino acids. Zhurnal fizicheskoj himii [Journal of Physical Chemistry]. 2009. vol. 83. no. 6. pp. 1016–1020. (in Russian).Крестов Г.А. Термодинамика ионных процессов в растворах. Л.: Химия, 1984. 272 с.Krestov G.A. Termodinamika ionnyh processov v rastvorah [Thermodynamics of ionic processes in solutions]. Leningrad, Chemistry, 1984. 272 p. (in Russian).Астапов А.В., Перегудов Ю.С., Нифталиев С.И. Сорбция катионов никеля (II) хелатным волокнистым сорбентом ФИБАН Х1 // Журнал физической химии. 2017. № 8. С. 1397–1402.Astapov A.V., Peregudov Yu. S., Niftaliev S.I. Sorption of nickel (II) cations with chelate fiber sorbent FIBAN X–I. Zhurnal fizicheskoj himii [Journal of Physical Chemistry] 2017. no. 8. pp. 1397–1402. (in Russian).Петров Ю.П., Котюков А.Б. Совершенствование конструкции фильтров с загрузкой из углеродных волокнистых сорбентов (УВС), активированной углеродной ткани (АУТ) и волокнистого ионообменного материала ВИОН // Вестник Пермского университета. Геология. 2013. № 2 (19). С. 94–101.Petrov Yu. P., Kotyukov A.B. Improving the design of filters with loading of carbon fiber sorbents (UVS), activated carbon cloth (OUT) and fibrous ion exchange material VION. Vestnik Permskogo universiteta. Geologiya [Perm University Press. Geology]. 2013. no. 2 (19). pp. 94–101. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.