Очищення водних систем від надлишку фосфатів за допомогою бентоніту, активованого надвисокочастотним випромінюванням | Purification of water systems from advantages of phosphates by bentonite activated by ultrahigh-frequency radiation

Ukrainian. Вивчено сорбційні властивості бентоніту, опроміненого мікрохвилями, на прикладі вилучення ним фосфат-іонів із концентрованих розчинів. Використано фізико-хімічні методи аналізу та графічно-аналітичну обробку результатів експериментів. Досліджено нативні (необроблені) зразки сорбенту та зразки, опромінені мікрохвилями у два способи: а) попереднє промивання бентоніту чистою водою під дією мікрохвиль ("стимуляція"); б) опромінення мікрохвилями суспензії бентоніту безпосередньо в робочих розчинах фосфатів ("пряме опромінення"). Показано, що останній спосіб активації збільшує сорбційну здатність бентоніту за фосфат-іоном порівняно з нативним та "стимульованим" сорбентом. Криві адсорбції фосфат-іонів бентонітом під час "прямого опромінення" розчину мікрохвилями добре описано моделлю Ленгмюра. Гранична рівноважна адсорбція фосфатів (ємність моношару) становить 6,13 мг/г для способу "прямого опромінення", порівняно з 2,54 мг/г ("стимульований" зразок) та 1,15 мг/г (нативний зразок). Припущено, що внаслідок опромінення суспензії мікрохвилями можливо подолати активаційний бар'єр та зароджуються мікрокристали нерозчинних фосфатів на поверхні кристалів сорбенту. Внаслідок цього різко збільшується сорбційна ємність бентоніту за фосфат-іоном. Відзначено значний вплив кислотності та температури розчину на параметри адсорбції фосфат-іонів бентонітом.

English. The sorption properties of natural bentonite irradiated with microwaves were studied on the sample of the removal of phosphate ions from concentrated solutions. Physical and chemical methods of analysis and graphical-analytical processing of experimental results are used. The bentonite sorption parameters are determined in static conditions. The concentration of phosphate ions in working solutions before and after sorption purification is determined by photometric method. Bentonite samples were used as sorbent in various preliminary preparations. The first option is a native (unprocessed) sample; the second option is bentonite activated by washing it with pure water under the action of a microwave ("stimulated"); the third option – microwave irradiation of the bentonite suspension is made directly in the working solutions of phosphates ("direct irradiation"). It is shown that the latter method of activation significantly increases the sorption capacity of bentonite by phosphate ion compared to the native and "stimulated" sorbent. The adsorption curves of phosphate ions by bentonite with "direct irradiation" of the solution by microwaves are well described by the Langmuir model. The boundary equilibrium adsorption of phosphates (monolayer capacity) is 6.13 mg/g for the "direct irradiation" method, compared to 2.54 mg/g ("stimulated" sample) and 1.15 mg/g (native sample). It is suggested that as a result of irradiation of the microwave suspension, it is possible to overcome the activation barrier and the emergence of microcrystals of insoluble phosphates on the surface of the sorbent crystals. As a result, the sorption capacitance of bentonite by phosphate ion increases sharply. Significant influence of acidity and temperature of the solution on adsorption parameters of phosphate ions by bentonite is noted. The result of the study is a quantitative assessment of the positive effect of microwave irradiation on improving the sorption parameters of bentonite as a promising sorbent for the purification of wastewater from excess phosphates. Further work in this direction should be directed to establish a clear influence of power, duration, frequency and other characteristics of ultrahigh-frequency radiation on the sorption characteristics of natural sorbents.