Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2023

Идентификатор DOI: 10.17308/sorpchrom.2023.23/11718

Ключевые слова: fly ash from coal combustion, dispersed microspheres, zeolite sorbents, sorption, heavy metals, летучая зола от сжигания угля, дисперсные микросферы, цеолитные сорбенты, сорбция, тяжелые металлы

Аннотация: Изучено влияние состава двух узких фракций дисперсных микросфер из летучих зол от сжигания угля и условий синтеза на получение микросферических моноцеолитных материалов определенного структурного типа. Проведена оценка возможности использования продуктов синтеза в качестве сорбентов Pb²+ и Cd²+. Установлено, что продукты цеолитизации на основе микросфер с высоким содержанием стеклофазы (более 90 мас.%) представляют собой монолитные твердые материалы типа геополимеров, состоящие из агломерированных остатков микросфер и цеолитных фаз и, в зависимости от температуры синтеза, содержат в основном одну цеолитную фазу NaX (FAU), NaP1 (GIS) или анальцим (ANA). Одновременное повышение концентрации щелочи и температуры гидротермальной обработки приводит к более глубокому превращению стекла микросфер и частичной агломерации частиц продукта с формированием гранул размером до 100 мкм. Продуктом щелочной активации микросфер с более низким содержанием стеклофазы (-65 мас. %) является дисперсный материал на основе непрореагировавших микросфер, цеолитных фаз, муллита и кварца. Большинство цеолитных продуктов в области низких концентраций Pb²+ и Cd²+ (не выше 20 мг/дм³) характеризуются высокими параметрами очистки растворов K_D до 10⁵ см³/г, степень извлечения до 99%, при этом наиболее эффективными являются сорбенты на основе цеолитных фаз NaP1 и анальцима. Изотермы сорбции Pb²+ и Cd²+ аппроксимированы моделями Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина-Радушкевича. Установлено, что сорбция тяжелых металлов из разбавленных растворов наилучшим образом описывается моделями Фрейндлиха и Дубинина-Радушкевича. Показано, что Pb²⁺/Cd²⁺-обменные формы цеолитных материалов в результате термического воздействия при 1000^оС претерпевают фазовое превращение с образованием минералоподобных фаз полевого шпата, включающих свинец (PbAl₂Si₂O₈) или кадмий (CdAbSi2Os). The influence of the composition of two narrow fractions of dispersed microspheres from fly ash from coal combustion and synthesis conditions on the production of microspherical monozeolite materials of a certain structural type was studied. The possibility of using synthesis products as Pb²+ and Cd²+ sorbents was assessed. It has been established that zeolitization products based on microspheres with a high content of glass phase (more than 90 wt. %) are monolithic solid materials of the geopolymer type, consisting of agglomerated microsphere residues and zeolite phases and, depending on the synthesis temperature, contain mainly one zeolite phase NaX (FAU), NaPl (GIS) or analcime (ANA). A simultaneous increase in the alkali concentration and the temperature of hydrothermal treatment led to a deeper transformation of glass microspheres and partial agglomeration of product particles with the formation of granules up to 100 microns in size. The product of alkaline activation of microspheres with a lower glass phase content (-65 wt. %) is a dispersed material based on unreacted microspheres, zeolite phases, mullite and quartz. Most zeolite products in the low Pb²+ and Cd²+ concentration range (not higher than 20 mg/l) were characterized by high solution purification parameters -Kd up to 10⁵ ml/g, the degree of extraction was up to 99%, while the most effective were sorbents based on zeolite phases NaP1 and analcime. Sorption isotherms of Pb²+ and Cd² were approximated using the Langmuir, Freundlich, and Dubinin-Radushkevich models. It has been established that the sorption of heavy metals from dilute solutions is best described by the Freundlich and Dubinin-Radushkevich models. It has been shown that Pb²⁺/Cd²⁺ exchange forms of zeolite materials as a result of thermal exposure at 1000 °C undergo a phase transformation with the formation of mineral-like feldspar phases including lead (PbAhSi2O8) or cadmium (CdAl2Si2O8).

Журнал: Сорбционные и хроматографические процессы

Выпуск журнала: Т.23, №5

Номера страниц: 837-847

ISSN журнала: 16800613

Место издания: Воронеж

Издатель: Воронежский государственный университет

• Кутихина Екатерина Анатольевна (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»)
• Верещагина Татьяна Александровна (Сибирский федеральный университет)
• Мазурова Елена Валентиновна (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»)
• Буйко Ольга Васильевна (Сибирский федеральный университет)
• Фоменко Елена Викторовна (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»)
• Аншиц Александр Георгиевич (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК