Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А

на транспорте: матер. междунар. науч.-практ. конф. - СПб.: ПГУПС, 2010. - С. 126-129.

6. СТО РЖД 1.05.515.2-2009. Методы и инструменты улучшений. Анализ Парето : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 02.06.09 № 1150р [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://oac.rgotups.ru/misc/files/40.45.9.pdf (дата обращения: 16.10.2014).

ФГБОУ ВО «Уральский государственный университет путей сообщения», г. Екатеринбург

V.G. Bulaev, S.N. Kyshtymova

Results of application of the chart of Pareto for identification of ecological aspects at the address with hazardous waste are given. The chart allow to mark out the most significant ecological aspects and to define priority works with waste

Key words: ecological aspect, identification, waste, register

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Ural State University of Rail

Transport», Ekaterinburg

УДК 544.723.212

Ю.С. Мирошниченко, В.А. Гаджиева, Т.Н. Мясоедова

ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБА ВВЕДЕНИЯ ГУМАТОВ НАТРИЯ В РАСТВОР НА ИХ СОРБЦИОННУЮ АКТИВНОСТЬ ПО ОТНОШЕНИЮ

КИОНАМ СВИНЦА (II) И МЕДИ (II)

Вданной работе произведена оценка сорбционной способности гуматов натрия по отношению к ионам меди и свинца. Степень извлечения ионов свинца 80-83 % достигается при концентрации гуматов натрия 600 мг/л, тогда как такая же степень извлечения ионов меди достигается при концентрации гуматов натрия 2000 мг/л. Рассмотрено влияние способа внесения гуминового препарата на степень очистки. Так же установлено, что эффективность извлечения тяжелых металлов существенно зависит от концентрации гуминовых веществ. Показано, что подобрав оптимальные дозы гуматов можно добиться эффективной и достаточно глубокой очистки вод данными препаратами (степень извлечения тяжелых металлов может достигать более 90 %)

Ключевые слова: гуматы натрия, сорбция, тяжелые металлы, сточные воды, ионы меди, ионы свинца, очистка

Внастоящее время особенно остро стоят вопросы экологической безопасности. Уве-

личение численности населения, появление городов-гигантов, интенсивное развитие промышленности и транспорта не оказывают положительного влияния на состояние окружающей среды. В частности большой антропогенной нагрузке подвергаются поверхностные воды, в связи с попаданием в них неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод. Сточные воды, чаще всего, представляют собой сложные системы, которые содержат смеси различных подсистем. Концентрации примесей, входящих в состав сточных вод достаточно разнообразны: воды, которые используются для охлаждения продуктов и аппаратуры практически не загрязнены, а те воды, которые поступают от технологических процессов, содержат загрязняющие вещества в больших количествах [1, 2]. Основными загрязняющими веществами сточных вод выступают нефтепродукты, ионы тяжелых металлов, минеральные соединения, органические и взвешенные вещества. Большой интерес для контроля качества водной среды представляют ионы тяжелых металлов. Они содержатся в сточных водах металлургических предприятий, гальванического производства, химической промышленности, машиностроительного комплекса.

Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. В большинстве своем тяжелые металлы проявляют выраженные комплексообразующие свойства. Специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа. В нее входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные элементы [3, 4]. Тяжелые металлы обладают мутагенным действием, имеют тенденцию к биоаккумулированию, относятся к классу ксенобиотиков. Научные исследования свидетельствуют о

146

том, что длительное воздействие низких доз тяжелых металлов может вызвать различные неблагоприятные последствия, такие как заболевания репродуктивного здоровья и низкий коэффициент интеллекта.

Внастоящее время существует большое количество разнообразных методов очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, однако все они не идеальны и имеют как достоинства, так и недостатки. К наиболее популярным методам очистки относят – реагентный, биохимический, мембранный, электрохимический, сорбционный методы. В последнее время особое внимание уделяется сорбционному методу. Он характеризуется высокой эффективностью, способностью очищать воду, содержащую как малые концентрации катионов тяжелых металлов, так большие, выделять ценные продукты из воды. Сорбционные установки для очистки воды привлекают внимание своей компактностью, простотой аппаратурного оформления и ведения технологического процесса, небольшой стоимостью при высокой степени очистки. Для создания на предприятиях водооборотных циклов, водоподготовки и эффективной очистки сточной воды необходимо не только применение современных технологии и методов очистки, но и использование новых эффективных материалов. Применение сорбционного метода для очистки сточных вод делает поиск таких материалов первостепенной задачей. Использование сорбционных процессов на основе отходов производства, позволяет снизить затраты, повысить эффективность очистки воды и одновременно утилизировать отходы. Эффективные и доступные сорбенты можно изготавливать и из вторичного сырья, например, из отходов деревоперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности, что позволит решить две задачи: очистку воды и одновременно утилизацию отходов. Довольно широкое распространение получили сорбенты, полученные из отходов угольной промышленности. Большое количество запасов отходов, достаточно простой метод их получения, низкая стоимость, а также довольно высокие адсорбционные, ионообменные и фильтрационные свойства способствуют дальнейшему изучению методов их получения и способов применения. В настоящий момент довольно часто рассматривается возможность применения сорбентов естественного и искусственного происхождения для очистки водных объектов. Выбор таких сорбентов обусловлен их высокой активностью и избирательностью [5-7]. Одним из самых перспективных направлений переработки отходов бурых углей является получение гуминовых веществ. Окисленный бурый уголь может содержать до 90 % гуминовых веществ от органической массы угля. Выделение гуминовых веществ чаще всего производят с помощью щелочной экстракции растворами аммиака, либо гидроксидами калия или натрия. В результате такой обработки получаются гуматы калия или натрия, которые являются водорастворимыми солями и обладают высокой биологической активностью.

Впоследние десятилетия внимание, к использованию сорбционного потенциала гуминовых веществ, значительно возросло. Благодаря своим свойствам связывания вредных веществ, гуминовые вещества могут с успехом использоваться для удаления тяжѐлых металлов и нефтепродуктов из почв и сточных вод [8].

Вданной работе проводились исследования по изучению сорбционной активности

гуматов натрия (гуминовый препарат «Гумат-80», ООО «АгроТех ГУМАТ», г. Иркутск). Для исследования взаимодействия ионов меди Cu2+, и ионам свинца Pb2+ с гуматами натрия гото-

вили тестовые растворы CuSO4 и Pb(NO3)2 с концентрацией иона металла равной 300 мг/л. В колбы, содержащие 50 мл раствора, добавляли различное количество гуминового препарата

врастворенном и в сухом виде. Сорбцию проводили в статических условиях при перемешивании. После, пробу выдерживали некоторое время при комнатной температуре. Для осаждения гуматов проводили центрифугирование. Содержание ионов меди контролировалось йодометрическим методом. Содержание ионов свинца контролировалось комплексонометрическим методом. Результаты исследований представлены на рис. 1 и 2. Установлено, что сорбционная способность гуматов натрия по отношению к ионам меди и свинца различна. Для удаления ионов свинца требуются меньшие дозы гуминовых препаратов, чем для ионов меди. Степень извлечения ионов свинца равная 80-83 % достигается при содержании гуматов

147

натрия 600 мг/л, тогда как такая же степень извлечения ионов меди достигается при содержании гуматов натрия 2000 мг/л. Это связано с тем, что свинец имеет больший ионный радиус и константу устойчивости, чем медь [9, 10].

Исследования по изучению сорбционной способности гуматов натрия, вносимого в растворенном и сухом виде, позволяют сделать вывод о том, что способ введения не оказывает влияния на степень извлечения. Обнаружение данного факта позволит расширить область применения исследованных гуматов, которые могут быть использованы не только как твердые сорбенты, но и в качестве поглощающей среды в аппаратах абсорбционной очистки загрязненных вод.

Рис. 2. Зависимость степени извлечения ионов свинца от концентрации гуминовых

148

веществ, внесенных в растворенном и сухом виде, pH = 6, время сорбции 1 ч, сорбция при комнатной температуре, (исходная концентрация 300 мг/л)

Так же установлено, что эффективность извлечения тяжелых металлов существенно зависит от концентрации гуминовых веществ. Соответственно повышение концентрации гуматов приводит к увеличению степени очистки. Показано, что подобрав оптимальные дозы гуматов можно добиться эффективной и достаточно глубокой очистки вод данным препаратом (степень извлечения тяжелых металлов может достигать более 90 %).

Литература

1. El-Fadaly, Н. Chemicalandmicrobiological Analyses of certain water sources and industrial wastewater samples in Egypt / H. El-Fadaly, M.M. ElDafrawy, El-Zawawy [and al.] // Pakistan Journal of biological Sciences 3 (5). – 2001. – Р. 777-781.

2. Мур, Д.В. Тяжелые металлы в природных водах [Текст] / Д.В. Мур, С Рамамурти. – М.: Мир, 1987. – 376 с.

3. Клименко, Т.В. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов [Текст] / Т.В. Клименко // Современные научные исследования и инновации.‒ 2013. ‒ № 11.

4.Будников, Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем. [Электронный ресурс] /Г.К. Будников. Режим доступа: URL: http://www.o8ode. ru/article/planetwa /heavy _water. htm (дата обращения 12.05.2017 г.)

5.Лобачева, Г.К. Состояние вопроса об отходах и современных способах их переработки [Текст]: учеб. пособие / Г.К. Лобачева. – Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2005. – 176 с.

6.Климов, Е.С. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод [Текст] / Е.С. Климов, М.В. Бузаева. – Ульяновск: УлГТУ, 2011. – 201 с.

7.Лобачева, Г.К. Состояние вопроса об отходах и современных способах их переработки: учеб. пособие / Г.К. Лобачева. – Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2005. – 176 с.

8.Роде В.В. Гуминовые препараты из бурых углей месторождений России [Текст] / В.В. Роде, О.Г. Рыжков // Химия твердого топлива, 1994. – №6. – С. 43-49.

9.Ларионов Н.С. Боголицын К.Г., Богданов М.В., Кузнецова И.А., Ларионов Н.С. Характеристика сорбционных свойств верхового торфа по отношению к d- и p-металлам [Текст] // Химия растительного сырья. – 2008. №4. С. 147 – 152.

10.Ivana S. Comparative study of binding strengths of heavy metals with humic acid // Hem. ind. – 2013. 67 (5). - P. 773–779.

ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону

Yu. S. Miroshnichenko, V.A. Gadzhiev, T.N. Myasoedova

THE STUDY OF THE MODE OF ADMINISTRATION OF SODIUM HUMATES IN THE SOLUTION FOR THEIR SORPTION ACTIVITY AGAINST

IONS OF LEAD (II) AND COPPER (II)

In this work the estimation of sorption capacity of sodium humates in relation to ions of copper and lead. The degree of extraction of lead ions 80 to 83 % is achieved at a concentration of humates sodium 600 mg/l, whereas the same degree of extraction of copper ions is achieved at the concentration of humates sodium 2000 mg/l. the influence of method of application of humic preparation on the degree of purification. Also found that the extraction efficiency of heavy metals significantly depends on the concentration of humic substances. It is shown that to find the optimal dose of humates can be effectively and sufficiently deep water treatment with these preparations (the degree of extraction of heavy metals can achieve more than 90 %)

Key words: humates of sodium, sorption, heavy metals, waste water, copper ions, lead ions, purification

Federal State Autonomous Educational Establishment of Higher Education «Southern Federal University», Rostov-on-Don

149

УДК 628.339

Я.Г. Турубанова, И.В. Андруняк

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАВИТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Продемонстрированы результаты технологии, которая обеспечивает очистку нефтесодержащих сточных вод, используя кавитационные технологии

Ключевые слова: кавитация, очистка сточных вод, нефтепродукты, водоподготовка, ТЭС

Вода в энергетических комплексах находит широкое применение. Она используется для охлаждения, промыва оборудования; для питания парогенераторов; для гидравлического удаления золы; для гидроуборки помещений. Все эти технологические процессы образуют различные по своему составу стоки [1].

Проблема очистки сточных вод от нефтепродуктов продолжает оставаться одной из самых важных в процессе водоотведения. Приведем немного цифр: в случае попадания 1 кг нефти в водоем, образуется пленка на морской поверхности площадью до 1 га, что в свою очередь может привести к гибели свыше 100 миллионов рыб; 1 л сырой нефти делает непригодным для питья 1 миллион литров воды. Есть сведения, что общее количество нефти, разлитое танкерами за период с 1970 по 2000 год, составляет 5322000 т. Цифры ужасают. Поэтому перед выпуском сточных вод в водоем, стоки проходят так называемый комплекс мероприятий по удалению всевозможных загрязнений [2].

Очистка нефтесодержащих сточных вод может осуществляться механическими, фи- зико-химическими, химическими и биологическими методами. Чтобы получить результаты по содержанию загрязняющих веществ в сточных водах, которые будут соответствовать определенным санитарным нормам, чаще всего применяют несколько из вышеуказанных методов. Из-за сложного состава нефтесодержащих сточных вод при их очистке используется сочетание нескольких методов сразу. В основном первой ступенью является механическая очистка, способствующая удалению взвешенных и плавающих веществ. Чтобы достигнуть наилучших результатов, применяют так называемые, традиционные методы очистки, например

–применение реагентов, флотацию, фильтрацию [3].

Кновым разработкам в области водоподготовки относится образование активированной воды посредством кавитационной технологии. Кавитацией называется образование в капельной жидкости разрывов сплошности с появлением полостей, заполненных газом, паром или их смесью, в результате местного понижения давления [4].

Результаты, полученные различными авторами, указывают на то, что кавитационное воздействие на обрабатываемую среду является одним их эффективных методов интенсификации химико-технологических, гидромеханических процессов.

Так долгое время для очистки такого рода стоков в качестве локальных очистных установок предлагались флотаторы, направленные на удаление загрязнителей, имеющих плотность ниже плотность воды, такие как легкие фракции нефтепродуктов. Данные установки не обеспечивают очистку от эмульгированной части нефтепродуктов и совсем не рассчитаны на удаление кремнийорганических масел, являющихся основным загрязнителем стока турбинного цеха ТЭС. Общая эффективность очистки 61 % не обеспечивает нормативных показателей по содержанию нефтепродуктов, в состав которых очевидно включаются и кремнийорганические масла. К тому же нельзя не учитывать, что реагентная обработка подобного стока затруднительна с точки зрения подбора локального очистного оборудования и размещения реагентного хозяйства в условиях ТЭС [5-8].

Поэтому, были подобраны режимы кавитационной обработки и проведены их сравнительный анализ по эффективности очистки с традиционной технологией, основой которой является метод флотации. Результаты представлены на таблице. При режиме обработки 9000 об/мин эффективность очистки составляет – 93-95 %, и в очищенной воде присутствуют об-

150