| |
|
|
|
| |
| №4, 2024: Экологизация производства |
<< Содержание номера
<< Архив
[RUS] / [ENG]Экологизация производства
Очистка сточных вод и отработанных технологических растворов с повышенным солесодержанием от ионов металлов и органических соединений с использованием метода сорбции в реакторе
В. А. Бродский1, к. х. н., доцент,
С. В. Джима1, аспирант,
Хейн Тху Аунг1, к. т. н., докторант,
А. Е. Лебедев1, к. т. н., с. н. с.,
А. Р. Яворский1, инженер,
Н. М. Макарова2, д. х. н., начальник управления экологического контроля,
1Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева,
125047, Россия, г. Москва, Миусская пл., д. 9,
2Федеральное государственное унитарное предприятие
«Федеральный экологический оператор»
119017, Россия, г. Москва, Пыжевский пер., д. 6 V. A. Brodskiy1 ORCID: 0000-0003-2266-795X,
S. W. Jima1 ORCID: 0009-0008-5394-7122,
Hein Thu Aung1 ORCID: 0000-0002-7998-5599,
A. E. Lebedev1 ORCID: 0000-0002-6765-7563 ,
A. R. Yavorskiy1 ORCID: 0009-0007-7004-0293,
N. M. Makarova2 ORCID: 0000-0002-1261-0426,
1D. Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia,
9, Miusskya Sq., Moscow, Russia, 125047,
2Federal State Unitary Enterprise “Federal Environmental Operator”,
6, Pyzhevsky lane, Moscow, Russia, 119017
e-mail
[email protected]
Аннотация
Сточные воды химических, металлургических, обрабатывающих, обогатительных и, особенно, гальванохимических производств характеризуются повышенным содержанием ионов тяжёлых металлов (ТМ), крайне высоким солевым фоном и содержанием органических загрязнителей. Тяжёлые металлы, сбрасываемые с промышленными сточными водами, становятся угрозой для экосистем из-за их небиоразлагаемости и токсичности. Разработаны различные методы удаления ионов ТМ из промышленных стоков. Сорбционный метод остаётся одним из эффективных методов благодаря простоте эксплуатации, экономичности, широкому спектру доступных адсорбентов и способности удалять как органические, так и неорганические загрязнители. Исследовано влияние концентрации солевого фона на эффективность удаления ионов меди, никеля и цинка из модельных сточных вод методом углеадсорбционной очистки с использованием угля марки БАУ-А. Исследования проводились в присутствии хлорида и сульфата натрия и их смеси в концентрациях до 200 г/л при pH 2,5. Установлено, что максимальная эффективность извлечения ионов Cu(II) – 97% достигается в растворе с концентрацией 50 г/л NaCl. Максимальная эффективность извлечения ионов Ni(II) и Zn(II) (58 и 75% соответственно) обнаружена в растворе, содержащем 50 и 150 г/л смеси NaCl и Na2SO4 (1:1), после двухчасового процесса сорбции в реакторе. Изучено влияние продолжительности процесса сорбционной обработки в реакторе на эффективность процесса извлечения ионов металлов. Максимальная эффективность процесса отмечена для ионов Cu(II) (98% в растворе, содержащем 100 г/л Na2 SO4), при продолжительности обработки 3 ч. Эффективность извлечения ионов металлов сорбцией снижается в ряду Cu – Zn – Ni. Концентрация солевого фона и время процесса оказывают существенное влияние на адсорбцию ионов ТМ.
Abstract
Wastewater from chemical, metallurgical, processing, enrichment and galvanic industries is characterized by increased content of heavy metal ions (HM), extremely high salt organic pollutants content. Heavy metals in industrial wastewater are hazardous for ecosystems due to their non-biodegradability and toxicity. Various methods have been developed to remove HM ions from industrial wastewater. The adsorption method remains one of the effective ones due to its ease of operation, cost-effectiveness, wide range of available adsorbents and ability to remove both organic and inorganic pollutants. In this paper the background salinity effect on the copper, nickel and zinc ions removal from model wastewater by adsorption process was studied. Activated carbon BAU-A was used to extract HM ions from a model wastewater solution. Sodium chloride and sodium sulfate were used in different concentrations (up to 200 g/L) at pH 2.5. We found that maximum Cu(II) removal efficiency was 97% with 50 g/L NaCl content. The maximum Ni(II) and Zn(II) adsorption (58 and 75% respectively) was in solution with 50 g/L and 150 g/L NaCl+Na2SO4 (1:1), respectively, after 2-hour sorption process in the reactor. The study examined the effect of time on sorption on the efficiency of the metal ion extraction process. The maximum Cu(II) sorption was after 3 hours of the sorption process and it was 98% in Na2SO4 solution (100 g/L). The study showed that the extraction efficiency by sorption decreases in the Cu – Zn – Ni series. The salt content and sorption time has significant effect on adsorption of HM ions.
Ключевые слова
сорбция, активный уголь, гальваника, тяжёлые металлы, сточные воды
Keywords
adsorption, activated carbon, electroplating, heavy metals, wastewater
References
1. Belova L.V., Vyalkova E.I., Glushchenko E.S., Osipova E.Yu. Electroplating plant sewage technology // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturnostroitel'nogo universiteta. 2021. V. 23. No. 3. P. 143–154 (in Russian). doi: 10.31675/1607-1859-2021-23-3-143-154
2. Kolesnikov A.V., Kisilenko P.N., Grafov D.Yu., Il'in V.I. Analysis of the efficiency of electrochemical, membrane and adsorption methods for wastewater treatment technology by heavy metal ions and organic impurities // Galvanotekhnika i obrabotka poverkhnosti. 2014. V. 22. No. 3. P. 45–53 (in Russian).
3. Merchant R.R., Painter Z.Z. Study of removal of heavy metals from waste water by adsorption // Int. J. Appl.
Eng. 2019. V. 14. No. 1. P. 63–68.
4. Petukhova Yu.N., Il'ina S.I., Fursenko A.V., Nosyrev M.A. Purification of wastewater from heavy metal ions using sorbents // Yevraziyskiy Soyuz Uchenykh. 2019. V. 7. No. 64. P. 51–54 (in Russian). doi: 10.31618/
ESU.2413-9335-2019-6-64-254
5. Panfilova O.N. Ttreatment of urban waste water from ions of heavy metals by using new sorption material // Gradostroitel'stvo i arkhitektura. 2020. V. 10. No. 2. P. 22–28 (in Russian). doi: 10.17673/Vestnik-2020-02-4
6. Shilina A.S., Milinchuk V.K. Sorption clearing of natural and industrial waters from cations of heavy metals and radionuclides with new type of high-temperature alumosilicate adsorbent // Sorption and chromatographic processes. 2010. V. 10. No. 2. P. 237–245 (in Russian).
7. Sukharev Yu.I., Lebedeva I.Yu., Apalikova I.Yu., Vertsyukh E.S. Sorption treatment and recycling of wastewater from coke production // Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzheniye. 2011. V. 38. No. 2. P. 38–54 (in Russian).
8. Linnikov O.D., Rodina I.V., Baklanova I.V., Suntsov A.Yu. Sorption of ions Cu(II) by activated carbon BAU-A // Sorbtsionnyye i khromatograficheskiye protsessy. 2018. V. 18. No. 4. P. 554–562 (in Russian). doi: 10.17308/sorpchrom.2018.18/563
9. Skugoreva S.G., Kantor G.Ya., Domracheva L.I., Kutyavina T.I. Comparative analysis of the effectiveness of the use of sorbents of different nature with respect to copper(II) ions // Theoretical and Applied Ecology. 2018. No. 3. P. 12–18 (in Russian). doi: 10.25750/1995-4301-2018-3-012-018
10. Dizadji N., Dehpouri S., Vossoughi S. Experimental investigation of adsorption of heavy metals (Copper(II)) from industrial wastewater with Clinoptilolite // Chemical Engineering Transactions. 2012. V. 29. P. 1309–1314. doi: 10.3303/CET1229219
11. Karnib M., Kabbani A., Holail A., Olama Z. Heavy metals removal using activated carbon, silica and silica activated carbon composite // Energy Procedia. 2014. V. 50. P. 113–120. doi: 10.1016/j.egypro.2014.06.014
12. Babel S., Kurniawan T.A. Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water: a review // J. Hazard. Mater. 2003. V. 97. No. 1–3. Р. 219–243. doi: 10.1016/s0304-3894(02)00263-7
13. Kavand M., Kaghazchi T., Soleimani M. Optimization of parameters for competitive adsorption of heavy metal ions (Pb+2, Ni+2, Cd+2) onto activated carbon // Korean J. Chem. Eng. 2014. V. 31. No. 4. P. 692–700. doi: 10.1007/s11814-013-0280-8
14. Renu, Agarwal M., Singh K. Heavy metal removal from wastewater using various adsorbents: a review // J. Water Reuse Desalin. 2017. V. 7. No. 4. P. 387–419. doi: 10.2166/wrd.2016.104
15. Fokina A.I., Ashikhmina T.Ya., Domracheva L.I., Gornostaeva E.A., Ogorodnikova S.Yu. Heavy metals as a factor of microorganisms metabolism changes (review) // Theoretical and Applied Ecology. 2015. No. 2. P. 5–18 (in Russian). doi: 10.25750/1995-4301-2015-2-005-018
16. Bhavani K., Roshan Ara Begum E., Selvakumar S., Shenbagarathai R. Chitosan – a low cost adsorbent for electroplating waste water treatment // J. Bioremed. Biodeg. 2016. V. 7. No. 3. Article No. 346. doi: 10.4172/2155-6199-1000346
17. Savichev O.G., Bazanov V.A., Lomakina N.Yu. Analysis of the efficiency of municipal wastewater treatment in the Tomsk region /// Vestnik nauki Sibiri. 2012. No. 1 (2). P. 17–24 (in Russian).
18. Sionikhina A.N., Nikiforova T.E. Sorption of heavy metal ions from water solutions cellulose sorbents modified polyvinylpyrrolidone // Fundamental Research. 2011. No. 12-4. P. 773–776 (in Russian).
19. Ali I., Asim M., Khan T.A. Low cost adsorbents for the removal of organic pollutants from wastewater // J. Environ. Manage. 2012. V. 113. P. 170–183. doi: 10.1016/ j.jenvman.2012.08.028
20. Soldatkina L.M., Sagaidak E.V. Kinetics of adsorption of water-soluble dyes on active carbons // J. Water Chem. Technol. 2010. V. 32. No. 4. P. 212–217 (in Russian). doi: 10.3103/S1063455X10040041
Прикреплённые файлы:
<< Содержание номера
<< Архив
Дата последнего обновления: 11:24:48/27.03.25
|
|
 |
| |
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
 |
ИАА "Информ-Экология" |
|
 |
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Министерство природных ресурсов Российской Федерации |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Счётчик |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
|
