THE RESOURCE BASIS OF NORTH-WEST RUSSIA REPRESENTATIVE OLIGOTROPHIC BOGS: CHEMICAL COMPOSITION AND BINDING PROPERTIES
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТОРФА – ОСНОВА РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ТИПИЧНЫХ ВЕРХОВЫХ БОЛОТ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ

I.A. Kuznetsova, N.S. Larionov
2018 Успехи современного естествознания (Advances in Current Natural Sciences)  
Широкое распространение верховых болот в северной торфяно-болотной области России, включающей Архангельскую и Вологодскую области, а также таежную часть Республики Коми, обеспечивает ей богатый ресурсный потенциал, который может быть реализован путем использования торфа заболоченных территорий в качестве сорбента in situ или с его изъятием из залежи. Комплексное исследование состава типичного верхового торфа Архангельской области позволило охарактеризовать его как природный органический,
more » ... мпонентный, полифункциональный, слабокислотный, сильно набухающий ионообменник с преобладанием в композиционной структуре компонентов ароматической природы. Комплексное исследование состава и сорбционных свойств немодифицированного верхового торфа северной торфяно-болотной области позволило охарактеризовать его как источник ценных компонентов (совокупная доля гуминовых и фульвовых кислот составляет 54,07 ± 1,15 %), так и как эффективный сорбент тяжелых металлов (предельная адсорбция достигает значений 2,42 ммоль·г -1 по отношению к Pb 2+ и 2,57 ммоль·г -1 -к Cd 2+ ). На основе расчета термодинамических характеристик взаимодействия в системе «торф -ионы тяжелых металлов» на примере ионов Cd 2+ и Pb 2+ установлено, что их сорбция является самопроизвольным эндотермическим процессом, что может указывать на потенциальную высокую эффективность сорбентов на его основе для очистки загрязненных, в том числе сточных, вод. Показано, что сорбция тяжелых металлов торфом -самопроизвольный эндотермический процесс с большими затратами тепла на разрушение гидратных оболочек ионов тяжелых металлов, протекающий по диссоциативному механизму. Сорбционная способность торфа обеспечивается карбоксильными и фенольными гидроксильными группами компонентов торфа и является совокупностью физической, химической сорбции и ионного обмена. Полученные данные могут быть использованы при проектировании сооружений очистки сточных вод с применением технологии использования торфа заболоченных территорий в качестве сорбента in situ, а также при разработке технологий производства и применения промышленных сорбентов на основе изъятого из залежи торфа. Ключевые слова: верховой торф, тяжелые металлы, сорбция, термодинамические характеристики Being widely spread within Russian Northern Wetland area (that unites Arkhangelsk, Vologda regions and taiga areas of Komi Republic), oligotrophic peat bogs are a rich resource, that may be used through the utilization of the bog peat as a sorbent either in-situ or after its excavation out of the deposit. Integrated study of the composition and sorption properties of representative native oligotrophic bog peat shows high potential for its utilization as a source of valuable components (fulvic acids content is 54,07 ± 1,15 %), or as a heavy metals sorbent (the extraction rate under static sorption is 95-100 %). Being calculated, thermodynamic characteristics of the «peat-heavy metals ions» system interaction (by the example of Cd 2+ и Pb 2+ ) show that their sorption is a spontaneous endoenergic process. That is the evidence for a waste water treatment potential. Obtained results prove the complicated mechanism of heavy metals sorption, consisting of physical and chemical sorption, as well as of ion exchange, provided by carboxylic and phenolic hydroxyl peat groups.
doi:10.17513/use.36820 fatcat:fsq6hxo44vcwlkwprwebkbzqxy