Ещё

Разработан метод очистки растворов от мышьяка с помощью отходов алюминиевого производства 

Фото: Индикатор
Ученые Уральского федерального университета нашли более эффективный способ извлечения мышьяка из воды и растворов для его дальнейшей переработки. Статья ученых опубликована в журнале Minerals
Мышьяк, один из самых сильных ядов и канцерогенов, является побочным продуктом производства тяжелых цветных металлов, например, меди, содержится в металлургических отходах — шлаках, пыли — и представляет опасность для людей и окружающей среды. На юге  и в  мышьяк, в высокой концентрации содержащийся в питьевой воде, является причиной смерти более чем 20% населения. Таким образом, остро стоит задача нахождения способов извлечения мышьяка из воды и растворов для его дальнейшей переработки.
В качестве материала для адсорбции мышьяка они предложили красные шламы. Это тоже отходы, в данном случае — переработки бокситовой руды для получения глинозема, сырье для производства алюминия (красный цвет шламам придает оксид железа).
Бокситы лишь наполовину состоят из компонентов, полезных для алюминиевой промышленности, остальные примеси переходят в отходы. Поэтому один алюминиевый завод ежегодно вырабатывает более миллиона тонн красных шламов. При этом их утилизация технологически сложна и экономически неэффективна из-за насыщенности щелочными металлами, кальцием и натрием, участвующими в выделении глинозема из боксита. Поэтому шламоотвалы занимают огромные территории, представляя собой потенциальную экологическую угрозу (так, в 2010 году в Венгрии прорыв шламоотвала привел к утечке более миллиона тонн красного шлама, гибели 10 человек и загрязнению Дуная).
«Решая проблему повышения эффективности переработки бокситов, мы обнаружили, что, варьируя температуру процесса обработки боксита каустической щелочью, можно получить красные шламы с различными физическими свойствами — например, магнитными; кроме того, увеличивается удельная площадь поверхности, то есть частицы становятся мельче. Появилось предположение, что перед нами нанодисперсные частицы маггемита, магнитной модификации оксида железа, одной из составляющих красных шламов», — рассказывает руководитель исследовательской группы Андрей Шопперт, УрФУ.
В растворе, в том числе воде, мышьяк присутствует в виде анионов, отрицательно заряженных частиц, а частицы маггемита заряжены положительно, поэтому они притягивают и удерживают частицы мышьяка. Поскольку маггемит обладает магнитными свойствами, не нужно прибегать к фильтрации раствора — можно отделять от него образующиеся соединения маггемита и мышьяка с помощью внешнего источника магнитного поля. Таким образом, процесс адсорбции мышьяка упрощается и удешевляется.
«У маггемита есть так называемая «точка нулевого заряда». В кислой среде, когда водородный показатель кислотности pH ниже данного значения, маггемит притягивает мышьяк, а если pH выше точки нулевого заряда, то есть в щелочной среде, маггемит отдает мышьяк в раствор и регенерируется. Благодаря этой особенности можно сначала концентрировать мышьяк в растворе, а затем переводить в нерастворимую форму для последующей утилизации. А регенерированный шлам пригоден для повторного использования. И так в течение примерно десяти циклов», — описывает Шопперт.
Уральские ученые установили, что наибольшую эффективность в удалении мышьяка показали красные шламы, полученные путем сплавления бокситов с каустической щелочью при температуре 300 и 500 градусов Цельсия: в этих режимах 1 грамм красного шлама поглощает более 30 миллиграммов мышьяка, что сравнимо со эффективностью специально синтезируемых, дорогостоящих сорбентов. Зарубежные рецензенты положительно оценили метод, предложенный учеными УрФУ.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс. Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.
Комментарии
Читайте также
Новости партнеров
Новости партнеров
Больше видео