DOI: https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2019.171047

Безвідходна технологія очистки високомінералізованих вод з отриманням коагулянту

Яна Павлівна Крижановська, Микола Дмитрович Гомеля, Ярослав В’ячеславович Радовенчик

Анотація


У статті розглянуто та проаналізовано способи електрохімічного безвідходного очищення високомінералізованих вод. На думку експертів, у надзвичайно незадовільному стані перебувають майже всі річки України. Це особливо стосується малих річок. Така ситуація пояснюється не лише малою їх водністю, а й зовсім відсутньою їх охороною. Величезна забрудненість поверхневих водойм нашої держави пов’язана із промисловими скидами, що містять у собі важкі метали, радіонукліди, нітрати, фосфати, нафтопродукти тощо. Крім промислового забруднення значної шкоди якісному та кількісному стану поверхневих водойм завдає будівництво ГЕС та водосховищ, в результаті чого змінюється режим річок, зменшується водообмін, створюються застійні зони, що в решті решт призводить до втрати здатності самоочищатися. Також слід зазначити, досить плачівний стан підземних водойм, звідки в основному відбувається забір води для споживання населенням у маленьких містах та селах. До підземних вод із звалищ потрапляють промислові та побутові відходи, також у разі буріння свердловин, при будівництві метро тощо. Величезний негативний вплив на стан підземних вод чинить діяльність сільського господарства, в наслідок чого спостерігається понаднормове забруднення вод пестицидами, нітратними, фосфатними, калійними добривами тощо. Тому питання очищення забруднених вод є надзвичайно актуальним питанням, тому що це несе в собі ситуацію із здоров’ям нації та людей в загалом. Особливо, сторона безвідходної технології очистки вод є важливою і також актуальною. Адже безвідходні технології – це величезний спектр можливостей у промисловості з високим рівнем прибутку, а головне, охороною навколишнього природного середовища. Безвідходні технології очистки забруднених водойм перетворює сам процес очистки у прибутковий процес, адже паралельно технологія дозволяє отримати цінний продукт, котрий можна використовувати у різних галузях народного господарства.

Електрохімічний метод очищення відбувається за рахунок перенесення іонів електроліту  крізь селективні іонообмінні мембрани під дією різниці потенціалів. Під час нашого експериментального дослідження в лабораторних умовах, ми використовували дві іонообмінні мембрани, а саме, катіонообмінну – МК-40 та аніонообмінну – АВ-17-8. Катіонні мембрани містять негативно заряджені функціональні групи, протиіонами яких є катіони. Вони пропускають катіони, а аніони відштовхуються і не проходять через них. Аніонні мембрани мітять фіксовані функціональні групи позитивно заряджені, протиіонами яких є аніони. Аніонні мембрани відштовхують і не пропускають катіони, а пропускають аніони. Також, в якості електродів використовували пластинку з нержавіючої сталі як катод та залізний анод, котрий в результаті проходження процесу розчинявся. Площа електродів складала Sk=SA=0,12 дм3. Силу струму тримали на рівні 1 А. В катодній області застосовували 0,05 Н розчин NaOH, в середній робочій області застосовували розчин NaCl, а в анодній області – підкислений розчин хлориду натрію. Запропонований метод електродіалізу, дозволяє отримати два цінних компоненти, що на сьогоднішній день підкреслює сучасність та безвідходність технології очистки, а саме – NaOH концентрований та FeCl3. Слід зазначити важливість отримання такого компоненту, як залізовмісний коагулянт FeCl3, котрий використовується на підготовчих стадіях очищення води для пиття і господарських потреб, а також у інших галузях промисловості для знезараження нечистот, при пігментації тканин та у процесах виготовлення фарбувальних речовин. На теренах України, FeCl3 як і більшість реагентів для водопідготовки та водоочистки виготовляється та реалізується за підвищеною ціною, що робить нашу тему дослідження ще більше актуальною та економічно доцільною. В результаті проведення експерименту вдалося досягти 13-ти відсоткового розчину коагулянту FeCl3, що є хорошим показником.

Дана ідея та напрямок очистки води дозволяє впроваджувати безвідходні технології, що дає змогу вирішувати подвійне завдання охорони навколишнього природного середовища.


Ключові слова


електродіаліз; коагулянт; високомінералізовані; безвідходні технології; електролізер; катод; анод.

Повний текст:

PDF

Посилання


Trus, І.M., Oprіsnennja shahtnih vod z visokoju zhorstkіstju pri vikoristannі elektrodіalіzu / І. M. Trus, І. M. Makarenko, T. O. Shablіj // Vіsnik Chernіgіvs'kogo derzhavnogo tehnologіchnogo unіversitetu. – 2014. №2 - S. 49-54.

Pisarska B. Analiz uslovij poluchenija H2SO4 i NaOH iz rastvorov sul'fata natrija metodom jelektrodializa / B. Pisarska, R. Dilevski // Zhurnal prikladnoj himii. – 2005. –T. 78, № 8. – S. 1311–1316.

Shablіj T. O. Elektrohіmіchna pererobka vіdprac'ovanih rozchinіv, shho utvorjujut'sja pri regeneracії katіonіtіv / T. O. Shablіj, M. D. Gomelja, Є. M. Panov // Jekologija i promyshlennost'. – 2010. – № 2. – S. 33–38.

Petrushka І. M., Bezvіdhodnі tehnologії promislovogo ochishhennja stіchnih vod vіd bagatokomponentnih organіchnih sumіshej / І. M. Petrushka, O. V. Stokaljuk, O. G. Chajka // Nacіonal'nij unіversitet “L'vіvs'ka polіtehnіka”. – 2007.

Krizhanovs'ka Ja. P. Otrimannja FeCl3 pri elektrohіmіchnomu ochishhennі vodi / Ja. P. Krizhanovs'ka, A. K. Vakulenko, Ja. V. Radovenchik // IV Mіzhnarodna naukovo-praktichna konferencіja «SUChASNA NAUKA: PROBLEMI І PERSPEKTIVI» chastina І, m. Kiїv (6-7 zhovtnja), s. 23-25.

Radovenchik V.M. Ocіnka efektivnostі aljumіnіjmіskih koaguljantіv v procesah osvіtlennja prirodnih vod / V.M. Radovenchik, S.V. Glinjana, Ja.V. Radovenchik, N.V. Kalіnіchenko // Shіdno-Єvropejs'kij zhurnal peredovih tehnologіj, 2014. - №2. – S. 17-20

Vasil'eva E. S. Koaguljanty v processah vodoochistki [Tekst] / E. S. Vasil'eva, I. I. Volkova, N. A. Timasheva // Uspehi v himii i himicheskoj tehnologii. – 2005. – T. 19, № 6. – S. 10–11.

Radovenchik Ja. V. Osvіtlennja prirodnih vod z vikoristannjam flokuljantіv [Tekst] / Ja. V. Radovenchik, A. O. Kostricja, V. M. Radovenchik // Shіdno – Єvropejs'kij zhurnal peredovih tehnologіj. – 2013. – T. 4, № 6 (64). – S. 23–26.

Bousely, J. Applying chemical reagents in water production [Text] / J. Bousely, C. Losada, Ph. Zydowisz // Eau. Ind. Nuisances. – 2001. – № 256. – S. 45–49.

Grabіtchenko V. M. Kompleksna pererobka visokomіneralіzovanih stokіv v ekologіchno bezpechnomu promislovomu vodospozhivannі : avtoref. dis. kand. tehn. nauk : 21.06.01 – ekologіchna bezpeka / Grabіtchenko Valentina Mikolaїvna. – Kiїv, 2017. – 23 s.




ISSN: 2617-9741 (Print); ISSN: 2664-1763 (Online)