29 Авг

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ВЕРМИКУЛИТА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ЭЛЕКТРОХИММИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Проблема охраны и восстановления водных объектов является одной из острейших социально-значимых проблем Приморского края. Загрязнение прибрежных вод наносит огромный экологический и экономический ущерб водным биоресурсам. Вследствие загрязнения ухудшается качество природной среды и рекреационная привлекательность прибрежных акваторий.Основным водным объектом, принимающим неочищенные сточные воды, является Японское море, его бухты и заливы вдоль береговой полосы. В заливы Японского моря ежегодно сбрасывается от 420 до 450 млн. м3 вод, содержащих 97% загрязняющих веществ [1]. Наиболее опасными загрязнителями являются тяжелые металлы. Их способность накапливаться в среде и в живых организмах, а также передаваться по пищевой цепи приводит к нарушению биохимических процессов в организме человека и неизменно делает их потенциально опасными.

В связи с этим актуальной является разработка физико-химических методов очистки высококонцентрированных гальванических стоков с использованием модифицированных форм вермикулита.

Сточные воды гальванического производства, подлежащие очистке, являются высококонцентрированными, с исходными концентрациями  ионов металлов: Ni – 186.7 г/л, Cu – 218.4 г/л, Zn – 187.9 г/л.На первой стадии очистки методом коагуляции мыльным раствором [2] содержание ионов металлов в фильтрате уменьшилось до 10.5 мг/л, 3.5 мг/л, 6.5 мг/л  соответственно.

Несмотря на высокую степень очистки гальваностоков после стадии коагуляции, концентрации ионов тяжёлых металлов не достигли ПДК. Таким образом, для снижения концентрации органических веществ (ХПК фильтратов составило от 28.5 мг О2/л для раствора, содержащего ионыNi до 577.5 мг О2/л для раствора, содержащего ионыCu) и ионов тяжёлых металлов до ПДК, а также для  обеззараживания сточных вод был проведён второй этап очистки.

На втором этапе полученные низкоконцентрированные растворы подвергли электрохимической обработке с добавлением NaCl с использованием  окисно-рутениевых титановых анода и катода. Результаты очистки представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Содержание ионов тяжёлых металлов в низкоконцентрированныхгальваностоках на разных стадиях очистки

Стадии очистки СNi, мг/л СCu, мг/л СZn, мг/л
Коагуляция 10.5 3.5 6.5
Электрохимическая обработка 5.3 1.3 3.5
Степень очистки, % 49.5 62.8 46.1
ПДК [3] 0.1 1 5

Из полученных данных видно, что содержание ионов Zn в сточных водах достигло ПДК и они не нуждаются в дальнейшей доочистке.

Для никель- и медьсодержащих гальваностоков была введена третья стадия адсорбционной очистки в динамическом режимес использованием колонны с высотой слоя загрузки 14,5 см и диаметром 1,3 см.

Для доочистки использовались сорбенты: а) вермикулит, обработанный 12%-ной соляной кислотой (образец №1); б) вермикулит, обработанный 12%-ной соляной кислотой и целлюлозой (образец №2); в) вермикулит, обработанный 12%-ной соляной кислотой и целлюлозой и прокаленный при 600–700°С (образец №3); г) вермикулит, модифицированный γ-аминопропилтриэтоксисиланом (образец №4).

Таблица 2.

Элементный состав исследуемых сорбентов

Сорбент

Содержание элементов, %

SiO2 Al2O3 MgO CaO Fe2O3 H2O TiO2 C
1 Исходный вермикулит 42.7 11.8 24.5 5.7 8.70 0.14 0.85
2 Образец №1 89.6  5.2   1.1 1.0 0.30 0.40 0.20
3 Образец №2 84.5  4.5  1.0 0.9 0.20 0.30 0.10 7.5
4 Образец №3 85.6  4.8  1.1 1.0 0.25 0.35 0.10 3.4
5 Образец №4 95.3 1.26 1.09 0.24

Исходя из полученных данных, были построены кривые динамики адсорбции ионов никеля и меди из гальваностоков для исследуемых сорбентов (образцов №1, 2, 3, 4).

а)

б)

в)

Рисунок1. Кривые динамики адсорбции ионов никеля из водного раствора для сорбентов: а) образец №1; б) образец №2; в) образец №4.

Результаты исследования динамики адсорбции ионов никеля свидетельствуют о том, что наибольшее время работы колонны до проскока в фильтрат характерно для вермикулита, обработанного 12%-ной соляной кислотой и целлюлозой (образец №2).  Поэтому этот сорбент можно рекомендовать для доочистки гальванических сточных вод от ионов Ni до значений ПДК.

Рисунок 2. Кривая динамики адсорбции ионов меди из водного раствора для образца №3.

Для доочистки от ионов меди наиболее оптимальным вариантом является колонна, заполненная вермикулитом, обработанным целлюлозой и прокаленным.

Список литературы:

  1. Бортин Н.Н., Горчаков А.М., Дьяков К.Н., Соколов А.А., Преображенский Б.В., Шапкин Н.П. Водно-экологические проблемы приморского края и возможные пути их решения // Природа без границ: материалы I Международного экологического форума. Ч.2. Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2006. — С. 123-128.
  2. Скрылев Л.Д., Бабинец С.К., Костик В.В., Адрич А.Н., Сазонова В.Ф., Бельдей М.Г. Флотационная очистка СВ гальванических производств //РЖХ.-1990.-№12.
  3. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 26 сентября 2001 г. N 24). — введен 2002-01-01. -Минздрав России. — М.: 2002.
    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ВЕРМИКУЛИТА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ЭЛЕКТРОХИММИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
    Предложеныфизико-химические методы очистки высококонцентрированных гальванических стоков, содержащих ионы никеля, меди и цинка, с использованием модифицированных форм вермикулита. На первой стадии очистка осуществляется методом коагуляции мыльным раствором(степень очистки до 99%). На второй стадии полученные низкоконцентрированные растворы подвергали электрохимической обработке с добавлением NaCl с использованием окисно-рутениевых титановых анода и катода.Для никель- и медьсодержащих гальваностоков была введена третья стадия адсорбционной доочисткисорбентами на основе вермикулита в динамическом режиме. Наибольшая степень очистки от ионов никеля и меди была достигнута при использовании вермикулита, обработанного 12%-ной соляной кислотой и целлюлозой.
    Written by: Шапкин Николай Павлович, Хальченко Ирина Григорьевна, Григорьева Виктория Николаевна, Шкуратов Антон Леонидович
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 02/18/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_29.08.2015_08(17)
    Available in: Ebook