Sorbents based on xerogels of zirconium, aluminum and manganese oxyhydroxides.

Abstract

The actual problem of water supply in the world and in Ukraine, in particular, is a high level of pollution in water resources and an insufficient level of drinking wa ter purification. With industrial wastewat er, a significant amount of pollutants falls into water bodies, including suspended particles, sulfates, iron compounds, heavy metals, etc. Aim: The aim of this work is to dete rmine the impact of aluminum and manganese ions additives on surface and sorption properties of zirconium oxyhydroxide ba sed sorbents during their produc- tion process. Materials and Methods: The sorbents based on xerogels of zirconium, alum inum and manganese oxyhy droxides were prepared by sol-gel method during the hydrolysis of metal chlorides (zirconium oxychloride ZrOCl 2 , aluminum chloride AlCl 3 and manganese chloride MnCl 2 ) with carbamide. Results: The surface and sorption propertie s of sorbents based on xerogels of zirconium, aluminum and manganese oxyhydroxides were investigated. X-ray amorphous structure and evolved hydroxy l-hydrate cover mainly characterize the obtained xerogels. The composite sorbents based on xerogels of zirconium oxyhydroxide doped with aluminum oxyhydroxide (a S = 537 m 2 /g) and manganese oxyhydroxide (a S = 356 m 2 /g) have more developed specific surface area than single-component xerogels of zirconium oxyhydroxide (a S = 236 m 2 /g) and aluminum oxyhydroxide (a S = 327 m 2 /g). The sorbent based on the xerogel of zirconium and manganese oxyhydroxides have the maximum SO 4 2- -ions sorption capacity. It absorbs 1.5 times more SO 4 2- -ions than the industrial anion exchanger AN-221. The sorbents based on xerogels of zirconium oxyhydroxide has the sorption capacity of Fe 3+ -ions that is 1.5...2 times greater than the capacity of the indu strial cation exchanger KU-2-8. The Na + -ions absorption capacity is 1.47...1.56 mmol/g for each sorbent. Conclusions: Based on these data, it can be concluded that the proposed me thod is effective to produce of sorbents based on xerogels of zirconium, aluminum and manga nese oxyhydroxides for further use them to remove both polyvalent anions and heavy met als from aqueous solutions

Актуальною проблемою водопостачання в світі , і в Україні зокрема , є високий рівень забруднення водних ресурсів і недостатній ступінь очищення питної води . Разом зі стічними водами промислових підприємств в навколишнє середо - вище скидається значна кількість забруднюючих речовин , у тому числі завислих частинок , сульфатів , сполук заліза , важких металів тощо . Мета : Метою дослідження є визначення впливу добавок іонів алюмінію і марганцю в процесі отримання сорбентів на основі оксигідроксиду цирконію на їх поверхневі і сорбційні властивості . Матеріали і методи : Сорбенти на основі ксерогелів оксигідро - ксидів цирконію , алюмінію і марганцю були отримані золь - гель методом в результаті гідролізу хлоридів металів ( оксихлорид цир - конію ZrOCl 2 , хлориди алюмінію AlCl 3 і марганцю MnCl 2 ) в присутності карбаміду . Результати : Досліджено поверхневі і сорб - ційні властивості сорбентів на основі ксерогелів оксигідроксидів цирконію , алюмінію і марганцю . Отримані ксерогелі характери - зуються переважно рентгеноаморфною структурою і розвиненим гідроксильно - гідратним покривом . Двокомпонентні сорбенти на основі ксерогелів оксигідроксиду цирконію з добавками оксигідроксидів алюмінію (a S = 537 м 2 / г ) і марганцю (a S = 356 м 2 / г ) мають більш розвинену питому поверхню , ніж однокомпонентні ксерогелі оксигідроксидів цирконію (a S = 236 м 2 / г ) і алюмінію (a S = 327 м 2 / г ). Максимальна сорбційна ємність за SO 4 2– - іонами у сорбента на основі ксерогелю оксигідроксидів цирконію і марган - цю , який поглинає в 1,5 рази більше SO 4 2- - іонів , ніж промисловий аніоніт АН -221. Сорбенти на основі ксерогелю оксигідроксидів цирконію мають сорбційну ємність за іонами Fe 3+ у 1,5...2 рази більшу за ємність промислового катіоніту КУ -2-8. Ємність зразків за Na + - іонами становить 1,47...1,56 ммоль / г для всіх сорбентів . Висновки : З проведеного дослідження можна зробити висновок щодо ефективності запропонованого методу отримання сорбентів на основі ксерогелів оксигідроксидів цирконію , алюмінію і мар - ганцю з подальшим їх застосуванням для видалення як полівалентних аніонів , так і важких металів з водних розчинів .