Мальцева Валентина Стефановна, Калюжная Татьяна

«Наука и образование: новое время» № 1, 2014
Мальцева Валентина Стефановна,
доцент, к.х.н.;
Калюжная Татьяна Анатольевна,
Тулупова Анна Альбертовна,
студенты,
ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет»,
г. Курск
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛИН КУРСКОГО РЕГИОНА НА
КАЧЕСТВО ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИХ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАК СОРБЕНТОВ
На территории Курской области глины и суглинки являются одним из
распространенных видов минерального сырья и приурочены к покровным
отложениям четвертичной системы. Разведано 85 месторождений, участков,
залежей глинистого сырья, из них 24 разрабатываются. Месторождения находятся
во всех районах области, что указывает на практически неограниченные
перспективы их использования. В настоящее время глины области используются, в
основном, для производства кирпича и керамзитовых изделий, в небольших
объемах для получения глазурованных плит [1].
Считается, что наиболее ценной по химическому составу и лечебному
эффекту является глина, которую называют «кембрийская» (по предполагаемому
геологическому происхождению) или «голубая» (по оттенку цвета). Именно такая
глина выходит на поверхность неподалеку от Рыльского Свято-Николаевского
монастыря Курской области в виде поросшей лесом протяженной холмистой
гряды.
Что касается химического состава, которым обладает голубая глина, то
большая часть принадлежит кремнию (его в глине более 45%), далее следуют
алюминий, окись железа, кальций, магний и ангидрид титана. Голубая глина также
содержит очень редкий радиоактивный элемент, имеющий большую силу –
радий. Поэтому большой интерес представляют влияния контакта с глиной на
качество питьевой воды.
Еще одним объектом нашего исследования стал суглинок, месторождение
которого располагается в Медвенском районе Курской области. Химический
состав данного суглинка представлен в таблице 1.
Химический состав медвенского суглинка
Компоненты
Содержание, %
SiО2
69,52-71,12
Al2O3
9,06-9,24
Fe2O3
2,23-2,8
TiO2
0,24-0,46
CaO
5,85-6,7
MgO
1,14-1,48
Гигр. вода
2,30-2,72
CO2
4,07-4,94
Таблица 1
Исследование качества воды после контакта с глинами проводили по
следующим показателям: общая кислотность, общая щелочность, химическое
потребление кислорода (ХПК), электропроводность, общая жесткость [2].
Метод определения исследуемых показателей: масса глины и количество
анализируемой воды, используемые для приготовления раствора, во всех случаях
были одинaковыми (mглины=1 г, Vводы=250 мл). Образцы глины измельчались, затем
тщательно перемешивались с водой в течение интересующего нас времени. В
качестве эталонного образца использовалась дистиллированная вода.
www.articulus-info.ru
«Наука и образование: новое время» № 1, 2014
Общую кислотность и общую щелочность определяли методом титрования
раствором щелочи NaOH и кислоты HCl, общую жесткость –
комплексонометрическим методом, ХПК – перманганатным методом, а
электропроводность – кондуктометрическим методом.
В отношении щелочности и кислотности воды, поведение данных типов глин
различно: суглинок из Медвенского района не влияет на эти показатели, а при
контакте с голубой глиной щелочность возрастает, что связано с выщелачиванием
ионов металлов.
Результаты исследования общей жесткости, ХПК и электропроводности
анализируемой воды после контакта с глинами представлены в таблице 2.
Изменение общей жесткости, ХПК и электропроводности
Таблица 2
Голубая глина
Общая жесткость
Общее время
анализируемой
воды,
контакта с глиной
мэкв/л
Дист. вода
0,5
Медвенский суглинок
Общая жесткость
Общее время контакта
анализируемой
воды,
с глиной
мэкв/л
Дист. вода
0,5
10 мин
1,3
15 мин
0,7
20 мин
1,2
30 мин
0,8
30 мин
1,7
60 мин
0,7
60 мин
1,8
Голубая глина
Медвенский суглинок
Общее
время ХПК анализируемой Общее время контакта ХПК
анализируемой
контакта с глиной
воды, мг О2/л
с глиной
воды, мг О2/л
Дист. вода
0,8
Дист. вода
0,8
25 мин
4,8
45 мин
3,68
50 мин
5,6
70 мин
6,56
65 мин
3,84
1 неделя
6,56
80 мин
4,48
Голубая глина
Медвенский суглинок
Электропроводность
Электропроводность
анализируемой
воды, Общее время контакта
Общее время
анализируемой
воды,
мкСм/см, и
контакта с глиной
с
глиной
мкСм/см,
и
содержание
содержание NaCl,
NaCl, мг/л
мг/л
Дист. вода
5,110 и 2,405
Дист. вода
5,110 и 2,405
10 мин
56,9 и 27,02
10 мин
13,95 и 6.445
20 мин
59,8 и 28,28
20 мин
15,3 и 7,193
30 мин
63,12 и 29,76
30 мин
16,2 и 7,575
60 мин
71,07 и 33,54
60 мин
18,05 и 8,463
90 мин
77,13 и 36,54
90 мин
19,68 и 9,202
1 неделя
162,4 и 77,56
1 неделя
118,2 и 57,04
1 неделя
0,9
1 неделя
2,7
Таким образом, изменение качества воды при контакте с глинами, выявленное
при исследовании указанных выше показателей, свидетельствует об участии глин
в ионном обмене, что позволит использовать их в качестве ионообменных
сорбентов.
Результаты качественного анализа сорбции различных веществ данными
типами глин представлены в таблице 3 («+» – процесс сорбции идет, «-» – не идет).
www.articulus-info.ru
«Наука и образование: новое время» № 1, 2014
Таблица 3
Качественный анализ сорбции
Вещество
Сорбент
Катионный
синий
краситель
Хромовый
краситель
Кислотный
голубой
краситель
Антрахиноновый
краситель
Cu
KMnO4
+
-
+
+
+
+
+
-
-
-
-
+
Голубая
глина
Медвенский
суглинок
Изучение процесса сорбции красителя катионного синего проводили
статическим методом: к навеске глины добавляли 20 мл раствора красителя с
концентрацией 0,05 г/л и с помощью магнитной мешалки перемешивали в течение
заданного времени. Полученную взвесь фильтровали, в фильтрате определяли
остаточную концентрацию фотометрическим методом.
Результаты изучения сорбции катионного синего красителя представлены в
таблице 4.
Оптическая
плотность
исходного
раствора
красителя
Время
сорбции,
мин
1,564
2
5
Таблица 4
Сорбция катионного синего красителя
Тип глины
Голубая
глина
Медвенский суглинок
Масса
Оптическая
Оптическая
глины, г
Сорбция,
плотность Сорбция, % плотность
%
раствора
раствора
0,5
0,043
97,3
0,053
96,6
1
0
100
0
100
На основании полученных результатов можно считать голубую глину и
медвенский суглинок дешевыми эффективными природными сорбентами
красителя катионного синего и применять их в промышленных целях для очистки
сточных вод, подобно карбонатным породам Курской области [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вергель Н.Л., Литовченко Н.И., Лючкин В.А. Месторождения неметаллических полезных
ископаемых Курской области. – Курск, 2004. – 261 с.
2. Патент № 2475455 от 20.02.2013. Способ сорбционной очистки сточных вод от красителей.
/ Мальцева В.С., Сазонова А.В.
3. Фомин Г.С. Вода: контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по
международным стандартам. – М.: Протектор. 2000.
www.articulus-info.ru