Отримання та вивчення фізико-хімічних властивостей пористих матеріалів на основі каоліну

Анотація

Об’єктом дослідження є каолін Глуховецького родовища (Україна). На його основі одержано гранульовані сорбуючі матеріали із додаванням різної кількості целюлози в якості пороутворювача. Після формування зразків було проведено їх висушування та випал при температурі 800 °С. Отримані гранули розміром 8–9 мм були модифіковані нульвалентним залізом. Вивчено фізико-хімічні, в тому числі, сорбційні властивості гранульованих композитів. За допомогою скануючої електронної мікроскопії (СЕМ) з енергодисперсійною рентгенівською спектроскопією (ЕДС) досліджено морфологію одержаних зразків та підтверджено наявність часточок нульвалентного заліза на поверхні і в порах сорбентів. На основі десорбційних експериментів хімічним аналізом визначено, що вміст Fe⁰ у модифікованих зразках з підвищенням вмісту пороутворювача зростає з 0,01 г/г гранул для зразка, який містить 1 % целюлози до 0,016 г/г для носія з 3 % пороутворювача. Методом низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту визначено питому поверхню зразків та об’єм пор. Так, при збільшенні вмісту пороутворювача в керамічній масі питома поверхня як немодифікованих, так і модифікованих зразків дещо зменшується. Так, при вмісті 1 % целюлози вона складає 20 м²/г та 17 м²/г, відповідно. При збільшенні пороутворювача до 3 % ці величини складають 15 м²/г та 12 м²/г. Після нанесення шару нульвалентного заліза на пористі гранули, об’єм пор зменшується, що обумовлено утворенням агломератів часточок заліза при синтезі. Вивчення сорбційної здатності одержаних сорбентів щодо Cr(VI) з модельних розчинів, які містять суміш катіонів металів (міді, кадмію, кобальту, цинку) показало, що гранульовані матеріали проявляють сорбційну здатність до аніонів металів, навіть, у присутності катіонів. Величина сорбції хрому закономірно зростає для модифікованих зразків із підвищенням вмісту целюлози в них. Проте, для модельних розчинів, які не містять додатково катіони металів, величина сорбції дещо вища. Так, для зразка з вмістом 3 % пороутворювача величина сорбції складає 0,7 мг/г та 0,9 мг/г, відповідно, при вихідній концентрації хрому(VI) 10 мг/г. Отримані експериментальні дані вказують на те, що одержані пористі гранульовані сорбенти на основі каоліну можна застосовувати при доочищенні стічних вод гальванічних підприємств, які містять суміш забруднювачів як в аніонній, так і катіонній формі.