Перспективы возможного получения сорбентов из отходов производств

ПЕРСПЕКТИВЫ ВОЗМОЖНОГО ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВ

Рост использования сырьевых ресурсов во всем мире, как известно, сопровождается ростом количества образуемых отходов, которые представляют собой потенциальные потери для экономики ценных материальных и энергетических ресурсов Украины. Большинство производственных отходов размещается в накопителях, часто занимаемых значительные площади. Твердые отходы обычно депонируются на свалках. Общий объем их накопления по различным оценкам составляет 13-14млрд т, причем скорость накопления растет в геометрической прогрессии.

Вовлечение первичных природных ресурсов в процесс потребления приводит к усилению негативного воздействия на окружающую среду. Поэтому целесообразно использовать для производства, не первичное сырье, а вторичные ресурсы.

Одновременно с этим следует отметить, что мониторинг элементного, структурно-механического, химического состава некоторых видов отходов свидетельствует о том, что в их составе содержатся соединения редких и редкоземельных элементов, минеральных солей, которые можно рассматривать как потенциальное сырье для изготовления материалов с сорбционными свойствами. Такие материалы могут быть использованы в очистке грунтовых и водных экосистем от загрязнений и послужат предотвращением трансформации окружающей среды в свалку.

Целью работы был обзорный анализ состава отходов химической промышленности с последующей разработкой возможных технологий синтеза сорбентов на их основе.

Сорбенты создаются на основе активных углей, природных материалов, углеродных сорбентов, наноматериалов. Но наиболее перспективны и экономически выгодны сорбенты, изготовленные из вторсырья.

Прогнозные оценки свидетельствуют, что минеральные отходы могут быть источником добычи редкоземельных металлов и их соединений, которые в большинстве случаев представлены солями, оксидами поливалентных металлов. Гидроксиды поливалентных металлов известны как эффективные сорбенты для извлечения радионуклидов. А соли поливалентных металлов обладают высокой селективностью к ионам тяжелых щелочных металлов.

В качестве примера использования отходов производства, содержащих соединения поливалентных металлов, для получения сорбентов на их основе рассматривались отходы на предприятиях химической промышленности – шлам содержащий TiO2 (отходы производства титанового пигмента):

- шламовые отходы, содержащие TiO2

- отходы железного купороса

При производстве TiO2 пигментного на титаносодержащие отходы пригодные для переработки уходит 3-4%. Это приводит к накоплению многотонажных шламов с содержанием TiO2 около 35 - 42% .Количество которых составляет 517 кг на 1т готового продукта.

Известно, что  гидратированный диоксид титана применяется как сорбент для дефторирования воды, для извлечения урана из морской воды, а также для извлечения стронция и цезия из жидких радиоактивных отходов, содержащих Сs, Sr, Рu.

Можно предположить, что отходы производства титанового пигмента могут быть использованы для синтеза сорбентов, а технология его переработки будет включать такие стадии, как:

- извлечение TiO2 из шламов в раствор в виде TiOSO4,

- гидролиз TiOSO4,

- получение TiO2 гидратированного (TiO2*nH2O),

- формирование товарного продукта.

В качестве побочного продукта производства пигментного диоксида титана, образуются и отходы железного купороса FeSO4·7H2O (более 1т на 1т готовой продукции), с содержанием основного вещества до 90%.

Соли железа чаще всего применяют при очистке мутных жестких вод с высоким значением рН, а также при очистке стоков. Они способствуют устранению запахов и привкусов, обусловленных наличием сероводорода, удалению соединений мышьяка, марганца, меди, а также окислению органических соединений [5].

Для синтеза железосодержащих сорбентов в виде гидратированных оксидов  возможны такие стадии переработки:

- гидролиз FeSO4,

- выделение гидратированного Fe2O3,

- формирование товарного продукта.

Делая вывод можно сказать, что на нескольких примерах показано, что состав отходов, их структурно-механические свойства должны быть тщательно изучены, а переработка вполне может быть технологически реализована. Учитывая тот факт, что в составе отходов наряду с основными по содержанию компонентами содержатся элементные примеси, представляющие собой поливалентные металлы, разработка технологий синтеза сорбентов на их основе является актуальной научно-технической задачей, так как такой подход позволит решить сразу две задачи: очистка природной среды от загрязнителей и утилизация отходов.