Безвідходна технологія очистки високомінералізованих вод з отриманням коагулянту

2019

Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»: Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження», Iss 1 (2019)

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.

article

English
Ukrainian

Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2019.

електродіаліз, коагулянт, високомінералізовані, безвідходні технології, електролізер, катод, Ecology, QH540-549.5, Chemical engineering, TP155-156