Анотація до роботи:

Савчина Л.А. Адсорбція гумусових сполук на сорбентах різної хімічної природи. -Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.11 - колоїдна хімія. - Інститут колоїдної хімії та хімії води ім.А.В.Думанського НАН України, Київ, 2002.

Дисертацію присвячено вивченню специфіки сорбційної поведінки гумусових сполук (гумінових кислот та фульвокислот) на межі розподілу фаз водний розчин – твердий сорбент при вилученні їх з водних розчинів активованим вугіллям, полімерними сорбентами та іонообмінними смолами.

Показано вирішальний вплив пористої структури сорбентів на ефективність сорбції гумусових сполук . Запропоновано методику визначення тієї частини питомої поверхні активованого вугілля, яка доступна для адсорбції гумінових та фульвокислот з водних розчинів.

На основі знайдених закономірностей адсорбції гумусових сполук проведено наукове обґрунтування та розроблено технологічні рекомендації по застосуванню сорбційних процесів в комплексній технології водопідготовки природних вод і доочистки біологічно очищених стічних вод.

Розроблено наукові основи для одержання нового сорбенту - активованого вугілля Акант-мезо, яке характеризується розвинутою мезопористою структурою і підвищеною динамічною активністю по органічним речовинам водного гумусу та поверхнево-активним речовинам.

1. Проведено систематичні дослідження процесу адсорбції гумусових речовин (гумінових та фульвокислот) активованим вугіллям різної пористої структури в залежності від рН середовища. Встановлено, що в області рН3 можлива найщільніша упаковка молекул в адсорбційному шарі, тоді як іонізація карбоксильних груп гумусових речовин при рН 7 і фенольних гідроксигруп при рН 10 перешкоджає утворенню щільного адсорбційного шару.

2. Встановлено, що при адсорбції гумінових кислот активованим вугіллям утворюються шаруваті асоціати, фактор асоціації яких обмежений радіусом пор адсорбенту, а “посадкова площа” дорівнює площі проекції ван-дер-ваальсових розмірів одиничної молекули на паралельну до головної осі площину і не залежить від величини фактора асоціації.

3. Запропоновано схематичні структурні формули молекул гумінових та фульвокислот, які побудовані з врахуванням всіх відомих на сьогодні літературних даних. Відповідність модельних уявлень і отриманих експериментально результатів на основі адсорбційних вимірювань дала змогу теоретично обґрунтувати вибір раціональної структури активованого вугілля для глибокої очистки води від гумусових речовин і рекомендувати найефективніші промислові марки адсорбентів. Показано, що для адсорбції гумінових кислот з води перспективним є застосування тільки такого активованого вугілля, у якого значною частиною поверхні є поверхня пор, що мають радіус не менший, ніж 1,5 нм. Для глибокого вилучення фульвокислот з води найперспективнішим зарекомендувало себе мезопористе активоване вугілля, яке має середній ефективний радіус пор більший, ніж 0,8 нм. Запропоновано методику визначення тієї частини питомої поверхні активованого вугілля, яка доступна для адсорбції гумінових кислот та фульвокислот з водних розчинів.

4. Розраховано величини “посадкових площ” молекул фульвокислот в щільному адсорбційному шарі при різному вмісті вуглецю в молекулі і різних молекулярних масах фульвокислот. Ці величини добре співпадають з наведеними в літературі, що підтверджує вірогідність експериментальних даних по адсорбції фульвокислот.

5. Проведено систематичні дослідження процесу сорбції гумусових речовин аніонообмінними смолами різних марок. На основі експериментальних даних по сорбції гумінових кислот аніонітами розраховано молекулярну масу молекул кислот. Показано, що ця величина добре узгоджується з моделлю молекули гумінових кислот, яка запропонована при дослідженні адсорбції ГК активованим вугіллям.

6. Встановлено, що макропористі іонообмінні смоли класу Варіон, а саме: АТ-400, АДАМ і АДМ мають високу сорбційну ємність по відношенню до органічних кислот, що досліджуються, і здатність до повного відновлення ємності після регенерації. Це дозволило рекомендувати розміщення цих скевенджерів після Н-катіонітових фільтрів і, таким чином, раціонально використовувати обмінну ємність смол в ОН-фільтрах І ступеня знесолюючих установок.

7. Розроблено спосіб одержання нового сорбенту – активованого вугілля Акант-мезо, яке характеризується розвинутою мезопористою структурою і підвищеною динамічною активністю по органічним речовинам водного гумусу. Встановлено, що активоване вугілля Акант-мезо не виділяє токсичних домішок у воду, що фільтрується. Доочищені активованим вугіллям Акант-мезо біологічно очищені стічні води підприємства не виявляють токсичної дії на організм.

8. На основі проведених досліджень запропоновано адсорбційно-іонообмінну технологію доочистки біологічно очищених стічних вод. Відповідно до цієї технології органічні речовини молекулярного ступеня дисперсності вилучаються з води активованим вугіллям, а іони мінеральних солей видаляють Н- і ОН-іонуванням. Ця технологія робить можливим використання стічних вод підприємств в системах замкнутого водопостачання.