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:
- 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.
- 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.
- 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.[schema type=»book» name=»ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ВЕРМИКУЛИТА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ЭЛЕКТРОХИММИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ» description=»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.» author=»Шапкин Николай Павлович, Хальченко Ирина Григорьевна, Григорьева Виктория Николаевна, Шкуратов Антон Леонидович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-18″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_29.08.2015_08(17)» ebook=»yes» ]