IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

The article poses the task of studying the morphology of the surface of humates, studying the composition of the surface, as well as one of the problems under consideration, checking the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions. The investigations were carried out by the methods of scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, and potentiometer. The obtained results show that for the extraction of lead ions, the aqueous humates of sodium and potassium are equally effective. For extraction of ions of copper aqueous humates of sodium allow to achieve larger extent of extraction, than aqueous humates of a potassium, and also that exemplars of humates have the nonuniform needlelike structure on which heavy metals and other harmful substances accumulate.

Key words: humates, scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, extraction, adsorbtion

Один из наиболее распространенных видов загрязнения - поступление в различные среды тяжелых металлов. Очистка почв, вод и атмосферы от тяжелых металлов является актуальной проблемой защиты окружающей среды от техногенных воздействий. Существует ряд методов по очищению окружающей среды от тяжелых металлов, одним из которых является применение адсорбирующих веществ – гуминовые вещества (гуматы).

Для направленной модификации гуматов, с целью придания им необходимых функциональных свойств важно понимание физико-химических процессов их формирования, определение их структуры и взаимодействия между гумусовыми кислотами и компонентами, входящими в состав гуматов в результате их обработки.

Нами была исследована серия образцов гуминовых веществ с целью изучения их элементного состава, морфологии, сорбционной способности по отношению к тяжелым металлам и иным загрязнителям из окружающей среды. Исследования проводились методами энерго-дисперсионной спектроскопии (ЭДС, рис. 1а и 2а) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ, рис. 1б и 2б).

рис.1 (а) СЭМ изображение области 1 образца гумата Na	рис.1 (б) ЭДС спектр области 1 образца гумата Na
рис.2(а) СЭМ изображение областей 1,2,3 образца гумата Na	рис.2 (б) ЭДС спектр областей 1,2,3 образца гумата Na

Метод сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) позволяет определить морфологию поверхности гуминовых веществ. Энерго-дисперсионная спектроскопия дает понимание о микроэлементном составе исследуемых гуматов, а также отражает сведения об их концентрацию в образце друг относительно друга. Данные исследования показали, что образец имеет неоднородную игольчатую структуру, на которой аккумулируются (рис.2а) тяжелые металлы и иные вредные вещества (в форму глобул).

Анализ различных составляющих гумата показал существенные различия в их элементном составе. Глобульные образования (рис.2а) включают в свой состав значительное количество алюминия и марганца. Таким образом, можно предположить, что в силу своего внутреннего строения гумусовые вещества прекрасно подходят для адсорбции этих элементов и устранения последствий экологических катастроф и загрязнений, появившихся в ходе активной промышленной деятельности человека.

Также была проведена проверка зависимости степени извлечения ионов свинца и меди от количества гуматов натрия и калия и времени сорбции. (рис.10,рис.11)

Рис.3 Зависимость степени извлечения ионов меди от количества водных гуматов натрия и времени сорбции (исходная концентрация ионов меди – 0, 3 г/л, pH = 6, время сорбции 30 мин., 1, 2,3,4 ч., сорбция при комнатной температуре)

Рис.4 Зависимость степени извлечения ионов свинца от количества водных гуматов натрия и времени сорбции (исходная концентрация ионов свинца – 0, 3 г/л, pH = 6, время сорбции 30 мин., 1, 2,3,4 ч., сорбция при комнатной температуре)

Данное исследование позволило сделать вывод, что для извлечения ионов свинца водные гуматы натрия и калия одинаково эффективны. Для извлечения же ионов меди водные гуматы натрия позволяют добиться большей степени извлечения, чем водные гуматы калия.

Выполнено при поддержке фонда содействия инновациям на средства гранта по программе «УМНИК» на тему «Разработка портативной - мобильной системы фильтрации воды с возможностью сорбции тяжелых металлов».

Список литературы:

1. Кирейчева, л. В. Элементный состав гуминовых веществ сапропелевых отложений / л. В. Кирейчева, о. Б. Хохлова // вестник расхн. – 2000. – №4. – с. 59-62.

2. Орлов, д. С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации / д. С. Орлов. – м.: мгу, 1990. – 325 с.

3. Ricca, g. Structural investigations of humic acids from leonardite by spectroscopic methods and thermal analysis / g. Ricca, l. Federico, c. Astori, r. Gallo // geoderma. – 1993. – v. 57. – № 3. – pp. 263-274.

4. Кухаренко, т. А. О молекулярной структуре гс / т. А. Кухаренко // гуминовые вещества в биосфере. – м., 1993. – с. 27-35.

5. Орлов, д. С. Гуминовые вещества в биосфере // соровский образовательный журнал. – 1997. – № 2. – с. 56-63.

Код для цитирования: Скопировать