Уникальные студенческие работы


Очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация

Экономический ущерб от заболеваемости населения при употреблении некачественной воды практически не может быть измерен в полной мере ввиду специфики проблемы и неполноты исходных данных. Тем не менее, можно с уверенностью говорить о преобладании этой составляющей в общей сумме ущерба от загрязнения водных источников.

Поступление металлов в водоемы происходит как из природных, так из очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация источников. Во многих отраслях промышленности, таких как машиностроение, приборостроение, горно-металлургическая и др. Одним из основных источников загрязнения почвы, водоемов, водоносных горизонтов н сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами являются сточные воды и шламы гальванических производств.

Наиболее распространенные методы очистки технологических стоков сводятся к их переработке в гидроксиды тяжелых металлов и выделению их в виде гальваношламов.

При неэффективной очистке гальваностоков тяжелые металлы попадают в природные водоемы, почву и по трофическим путям питания доходят до человека. В результате этого возникает ряд экологических проблем: Немаловажным является и то, что ежегодные потери десятков тысяч тонн тяжелых металлов, сбрасываемых со сточными водами промышленных предприятий, наносят ущерб экономике России [2 - 4], одновременно отравляя около 500 км природных вод при общем стоке очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация страны 4500 км в год.

Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Установление более строгих требований к очищаемой воде ведет к постоянному совершенствованию технологии очистки. В сложившихся условиях подготовка очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация в соответствии с ужесточенными требованиями может быть осуществлена только путем применения новых технологий на основе методов более глубокой очистки [1].

Наибольшую опасность представляют ионные и комплексные формы тяжелых металлов, которые теоретически и экономически целесообразно извлекать из водных сред методами сорбции ионного обмена [6, 7]. Для сорбционных процессов очистки в статическом режиме актуален поиск новых эффективных сор-бентов-осадителей. Для осуществления сорбционной, ионообменной очистки в динамических условиях большое значение имеет оптимизация работы фильтровальных сооружений, В последнее время для повышения эффективности работы фильтров стали применять загрузку очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация различных искусственных и природных сорбентов: Таким образом, актуальным является поиск изучение новых природных сорбентов, а также совершенствование существующих технологий путем внедрения сорбционных процессов, способных обеспечить повышение эффекта очистки природных и техногенных вод от ионов тяжелых металлов.

В данной работе с перспективой снижения затрат на качественную очистку вод и с целью уменьшения ущерба как окружающей среде, так и сырьевой базе страны предлагается природный минерал - брусит в качестве высокоэффективного сорбента. Целью диссертационной работы является исследование сорбционных характеристик природного минерала - брусита и разработка основ его практического применения в технологии очистки воды от ионов тяжелых металлов.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи: Определить оптимальные условия десорбции очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация и регенерации сорбента; рассмотреть перспективы практического применения брусйта для очистки и доочистки реальных сточных вод промышленных предприятий от ионов тяжелых металлов. Определены сорбционные и кинетические характеристики брусйта, влияние на них физико-химических и технологических факторов, а также механизмы взаимодействия сорбента с рассматриваемыми металлами.

Впервые установлена возможность интенсификации кинетики сорбции металлов на брусите с использованием ультразвуковой обработки. Десорбция металлов и регенерация сорбента протекают одновременно и эффективно осуществляются обработкой растворами соляной кислоты или аммиака.

Предложены технологические схемы сорбционной очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов с применением природного и термически модифицированного брусйта в статических и динамических условиях. Результаты выполненных исследований могут применяться при разработке перспективных сорбционных технологий очист- ки сточных вод промышленных предприятий от ионов тяжелых металлов.

Основные результаты исследований, изложенные в работе, докладывались и обсуждались на международных и региональных научно-практических конференциях: Кишинев, 2002 ; 4-м конгрессе обогатителей стран СНГ г. Москва, 2004По результатам работы опубликовано 3 статьи в журналах с внешним рецензированием, 9 тезисов докладов. Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 156 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 121 наименования, содержит 48 рисунков и 41 таблицу.

Использование их в значительной мере снижает себестоимость очистки так, что в некоторых случаях процессы очистки стоков становятся самоокупаемыми. Особенно вредны для микрофлоры очистных сооружений хром, никель, свинец, медь, цинк и кадмий тяжелые металлы сорбируются на бактериях, причем значительная часть ионов проникает внутрь клеток и убивает их [38].

К числу металлов, вызывающих коррозию, относятся алюминий, цинк, хром, железо, никель, медь, свинец.

Таким образом, особую важность приобретает поиск ресурсосберегающих технологий для извлечения из промышленных сточных вод ионов металлов и возвращения их в производство [39]. Сложившаяся угрожающая ситуация с загрязненностью гидросферы ионами тяжелых металлов усугубляется еще и тем, что классические схемы очистки природных и техногенных вод не всегда позволяют очистить их до нормативных требований по многим показателям, в том числе и по металлам-токсикантам [1, 40].

В связи с этим представляется, что перспектива за высокоэффективными технологиями и средствами очистки, способными оперативно реагировать на ухудшение качества воды в водоисточниках, обеспечить наивысшую степень извлечения металлов-токсикантов из водных сред для последующего возврата их в производство одновременно с получением чистых вод, отвечающих нормам.

К таким технологиям могут быть отнесены традиционные технологии с дополнительным использованием сорбци-онных процессов [7].

Экономические исследования также подтверждают все возрастающую конкурентоспособность адсорбционной очистки по сравнению с другими методами [41], Перспективой сорбционных технологий является использование возможностей природных сорбентов, среди которых могут быть обнаружены минералы с высокими показателями адсорбции.

Новосибирская область располагает достаточно очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация фондом водоемов: Ельцовка - 1, Каменка. Высокий уровень загрязнения водоисточников Новосибирской области связан не только с транзитом загрязнений от сопредельных территорий, но и со сбросом сточных вод непосредственно от объектов города.

Так, в 2002 г. Основные характеристики сорбентов и сорбционных процессов Использование активных углей в качестве сорбентов часто является невыгодным из-за их повышенной микропористое, малого удельного веса, высокой стоимости, низкой механической прочности очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация и необходимости восстановления сорбционной емкости. Поэтому в последние годы получили распространение активные угли из полимеров из отходов производств [61, 62].

Они различаются видом сырья, а следовательно, и свойствами. Отличительной особенностью полимерных материалов является более регулярная структура, а также возможность повышения сорбционной активности в области малых концентраций загрязнений сточных вод.

Преимуществом этих сорбентов является недефицитность сырья, недостатками - дорогой способ приготовления и необходимость гигиенической оценки полученных углей. Использование в качестве сорбентов отходов промышленности шлаков, золы, угольной пыли обосновывается их низкой стоимостью, поэтому они используются один раз и не подвергаются регенерации.

Для глубокой очистки сточных вод с целью их повторного использования применяют фильтрование через горелые породы. Эти породы представляют собой высокопористый отход угольного производства, твердый остаток от самосгорания угольных терриконов, широко распространенных в угольных регионах. В технологии водоочистки наряду с активными углями и синтетическими ионитами все большее значение приобретают минеральные сорбенты, особенно природного очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация [58].

Последние имеют альтернативную перспективу за счет меньшей стоимости исходного сырья, доступности добычи в местах потребления, повышенной избирательности к различным ионам, появления новых сорбентов и возможности исключения стадии регенерации.

Локальное применение очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация очистки воды от ионов тяжелых металлов нашли такие природные сорбенты, как глины и глинистые минералы, цеолиты, торф, кремне-опаловые минералы, алюмосиликаты. Глины и глинистые минералы обладают развитой поверхностью, высокодисперсны и являются довольно перспективными сорбентами для очистки водних сред. В глинах наиболее часто встречаются очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация минералы группы монтмориллонита, каолинита и вермикулита.

Изучение ионообменных равновесий и термодинамики ионного обмена показывает, что вермикулит, монтмориллонит н их модифицированные формы обладают высокой избирательностью к ионам тяжелых металлов. Это наряду с повышенной емкостью катионного обмена и жесткостью кристаллитов создает благоприятные условия для их применения в процессах очистки воды от ионов тяжелых металлов [8, 63].

Для улучшения гидродинамических характеристик ионооб-менника используют обычно вспученный нагреванием при 550С вермикулит, хотя он и характеризуется более низкой емкостью обмена. Отработанный сорбент можно регенерировать. Необходимо, однако, следить, чтобы рН сточной воды и регене-рационных растворов не был ниже 3-3,5. В противном случае наблюдается постепенное снижение емкости обмена сорбента вследствие разрушения его структуры.

В процессах очистки воды от ионов тяжелых металлов имеются попытки использовать и каолинит, обладающий значительно меньшей по сравнению с монтмориллонитом и вермикулитом емкостью катионного обмена.

Для повышения специфичности этого минерала его рекомендуют в чистом виде или в смеси с СаО прокаливать при 500С. Примером использования глин может служить замена обычных коагулянтов на диспергированные глинистые коллекторы монтмориллонитовые, палыгорскитовые, щцрослюдистые совместно с флокулянтами.

  1. Результаты исследований в виде изотерм сорбции представлены на рис. Причем природные минералы более перспективны из-за меньшей стоимости исходного сырья, доступности добычи в местах потребления и появления новых сорбентов [9, 10].
  2. Статистическая обработка экспериментальных данных.
  3. Целью диссертационной работы является исследование сорбционных характеристик природного минерала - брусита и разработка основ его практического применения в технологии очистки воды от ионов тяжелых металлов.
  4. Очистка промышленных сточных вод с использованием адсорбентов. Расчет предотвращенного экономического ущерба от загрязнения водохозяйственного участка 5.

Применение глинистых минералов дая осаждения загрязнений коллоидной дисперсности обеспечивает очистку воды одновременно и от ионно-растворенных примесей тяжелых металлов. Применение глин с полиакриламидом, поливинилбензилтриметиламмонием для удаления ионов тяжелых металлов запатентовано в США. Хорошим природным сорбентом органического происхождения является торф. Химическое разложение гуминовых кислот, содержащихся в торфе, придает ему катионообменные свойства [64].

Несмотря на то, что сорбционная способность торфа невысока, а само наличие в воде гуминовых кислот является загрязнением, применение его благодаря небольшой стоимости становится экономически целесообразным [59, 65].

В настоящее время значительное внимание уделяется изучению сорбцион-ных характеристик цеолитов и цеолитсодержащих пород- Цеолиты представляют собой типичные молекулярные сита.

Загрязнение водных объектов Новосибирской области тяжелыми металлами

Способность отделять друг от друга молекулы ионы разного размера, которая характерна цеолитам, называется молекулярно- или ионно-ситовым действием. Формой и размерами входных отверстий определяются величины ионов и молекул, которые могут проникнуть в полости. На этом и основано применение цеолитов как сорбентов. Исследование сорбционных характеристик брусита в динамических условиях Обзор литературных источников свидетельствует, что известны случаи поглощения ионов тяжелых металлов из растворов некоторыми природными сорбентами в количествах, превышающих емкость катионного обмена и количество выделяемых при этом в раствор обменных очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация сорбента- Это явление было обнаружено на глинистых минералах, в частности бентоните и других слоистых силикатах.

Неэквивалентное поглощение бруситом ионов тяжелых металлов, очевидно, обусловлено протеканием одновременно процессов ионообменной адсорбции и хемосорбции очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация, 104], характеризующихся: Следует отметить, что при добавлении брусита к раствору, содержащему ионы тяжелых металлов, происходит увеличение рН среды и определенное количество металлов выделяется из раствора в виде гидроксидов.

При этом в щелочной среде помимо интенсивного очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация гидроксидов металлов увеличивается и емкость катионного обмена вследствие более полной диссоциации гидроксильных групп, связанных с ионами структурных элементов на очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация гранях кристаллов сорбента.

Изучение механизма взаимодействия брусита с ионами тяжелых металлов в водной среде проводили путем исследования химического состава сорбента, его поверхности и состояния адсорбированных молекул методами ИК-спектроскопии, рентгенографии и рентгеновской сканирующей электронной микроскопии [101].

Были сняты ИК-спектры следующих образцов; брусита, брусита с адсорбированными на нем ионами меди, цинка, никеля и кобальта; природного, модифицированного брусита и химически чистого MgO с адсорбированными ионами кобальта. Спектр брусита основные полосы 475 и 3690 см ] с примесями карбонатов 1440 см"1 и силикатов 780 и 1075 см"1 не имеет каких-либо особенностей рис, 19 и почти полностью совпадает со спектром минерала, приведенным в [105], Интенсивная узкая полоса около 3690 см относится к валентным колебаниям свободных ОТГ- групп, скорее всего, находящихся на поверхности минерала и полностью совпадает с положением полосы Off для гидроокиси магния.

  1. Токсиколого-гигиеническая характеристика свинца, цинка и их сочетания по некоторым показателям липидно-белкового обмена.
  2. Влияние удельной поверхности брусита.
  3. По мере увеличения рН рис. Экономические исследования также подтверждают все возрастающую конкурентоспособность адсорбционной очистки по сравнению с другими методами [41], Перспективой сорбционных технологий является использование возможностей природных сорбентов, среди которых могут быть обнаружены минералы с высокими показателями адсорбции.
  4. Методы и приборы лабораторных исследований. Свердловск, 1988 , научно-технической конференции Белорусского политехнического института г.
  5. С увеличением кислотности среды величина К уменьшается, что связано с 1труднением образования Мп02 в сильнокислой области значений рН. В целом по стране около половины населения потребляют недоброкачественную воду, в результате чего каждый третий житель России подвергается угрозе кишечно-желудочных заболеваний.

Широкая полоса с основным максимумом около 3450 см и плечом 3270 см относится к ассоциированным группам ОН -минерала и кристаллизационной воды [89, 105]. По характеру появления полос поглощения спектры можно разделить на две группы: В последней области могут появляться деформационные колебания гидроксо-комплексов.

  • В технологии водоочистки наряду с активными углями и синтетическими ионитами все большее значение приобретают минеральные сорбенты, особенно природного происхождения [58];
  • Математическое моделирование процесса адсорбции.

Из всего, сказанного выше, можно предположить, что адсорбция данных ионов на брусите происходит посредством присоединения ионов к поверхностным свободным ОН -группам с образованием гидроксокомплексов или гидроокисей. На спектре брусита с очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация ионами меди наблюдается не только уменьшение интенсивности полосы свободных ОН -групп, но и появление четких полос новой фазы - водного сульфата с выраженной кристаллической структурой и частотами полос 600, 780, 875, 1070, 1115, П35, 1630, 3275 и 3415 см4.

Сорбция ионов тяжелых металлов бруситом из поли компонентных растворов Известны исследования российских и зарубежных ученых, изучавших влияние полей различной физической природы на скорости обменных процессов и сорбционную емкость сорбентов. Наиболее заметное влияние на сорбционно-десорбционные процессы обнаружено при действии ультразвука.

Так, например, отмечается увеличение скорости ионного обмена на цеолитах в несколько раз [113]. Обнаружено значительное влияние ультразвука на кинетику сорбции ионов металлов комплексообразующими ионитами, время сорбции уменьшается с нескольких часов до минут [114].

  • По результатам работы опубликовано 3 статьи в журналах с внешним рецензированием, 9 тезисов докладов;
  • Ресурсосберегающие технологии в системах водного хозяйства промышленных предприятий;
  • Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения;
  • Во второй главе приведены характеристики используемых ПАВ и комплек-сообразующих реагентов;
  • На спектре брусита с адсорбированными ионами меди наблюдается не только уменьшение интенсивности полосы свободных ОН -групп, но и появление четких полос новой фазы - водного сульфата с выраженной кристаллической структурой и частотами полос 600, 780, 875, 1070, 1115, П35, 1630, 3275 и 3415 см4;
  • Объем и структура диссертации.

В качестве источников ультразвука были использованы: Для определения оптимальной частоты ультразвуковой обработки на дис-пергаторе провели обработку растворов никеля на частотах 15 и 22 кГц табл. Поэтому во всех опытах с ультразвуковым дис-пергатором применяется звуковая частота 22 кГц. Методика обработки очистка сточных вод ионы тяжелых металлов диссертация ультразвуковом диспергаторе заключалась в следующем.

Обработку растворов с сорбентом в ультразвуковой ванне проводили следующим образом, В ванну помещали колбу с двумя литрами раствора, добавляли навеску сорбента в таком же соотношении, как на диспергаторе. После начала обработки через 1, 2, 3,4 и 5 минут отбирали порции раствора. Для сравнения брали растворы, приготовленные, как для обработки на дис-пергаторе, перемешивали на магнитных мешалках в течение 5, 10, 20, 30, 45 и 60 минут. Результаты исследований представлены на рис, 34.

Кинетические кривые сорбции меди и никеля на природном и модифицированном брусите показывают, что ультразвуковое воздействие посредством дис-пергатора в течение 0,5-1,0 минуты позволяет получить такие же значения величины сорбции, как при механическом перемешивании в течение 60 минут, т. Использование излучателя в виде ванны приводит к увеличению кинетики в 10-12 .

VK
OK
MR
GP