Усовершенствование очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов с помощью применения мезопористого угля
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время интенсивное развитие промышленности, транспорта, перенаселение ряда регионов нашей планеты привело к значительному загрязнению гидросферы. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) около 80 % всех инфекционных и значительное число неинфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения.
Со сточными водами (СВ) предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной, текстильной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйств, а также поверхностным стоком с прилегающих территорий сегодня вносится огромное количество загрязняющих веществ в поверхностные и подземные воды (являющиеся источниками для получения питьевой воды) [1].
В связи с этим одной из первоочередных задач в области экологической безопасности гидросферы, и, соответственно, охраны здоров
СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ,
ЕДИНИЦ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
1 РЕШЕНИЕ ВОПРОСА ПО ОЧИСТКЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 9
1.1. Загрязнение воды и его последствия 10
1.2. Краткая характеристика тяжелых металлов 12
1.3. Проблема обеспечения качества воды 14
2 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 19
2.1. Современные методы очистки сточных вод 19
2.3. Сравнительная характеристика методов очистки сточных вод от тяжелых металлов 27
3 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ПРИМЕНЕНИЕ МЕЗОПОРИСТЫХ УГЛЕЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 37
3.1. Модифицирование мезопористого природного угля
с целью повышения его адсорбционных свойств
по отношению к тяжелым металлам 38
3.2. Экспериментальные методы по получению модифицированного мезопористого природного угля 47
3.3. Образование и исследование аддуктов угля с соединениями переходных металлов 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Хенце, А. Очистка сточных вод / А. Хенце, П. Армоэе, Й. Ля-Кур-Янсен, Э. Арван. – М.: Изд. «Мир», 2006. – 480 с.
2. Арустанов, Э.А. Природопользование/ Э.А. Арустанов и др. – 8-е изд. – М.: ИТК «Дашков и К°», 2007. – 296 с.
3. Фомин, Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам / Г.С. Фомин. – М.: Изд. «Прожектор», 2000. – 836 с.
4. Данилов-Данильян В.И. Водные ресурсы мира и перспективы водохозяйственного комплекса России. – М.: ООО «Типография ЛЕВКО», Институт устойчивого развития/Центр экологической политики России, 2009. – 88 с.
5. Буравльов, Ю.М. Промислова екологія і технології основних виробництв / Ю.М. Журавльов, О.Б. Ступін, О.Г. Милославський – Донецьк: ДонНУ, 2008. – 570 с.
6. Водный кодекс Донецкой Народной Республики от 07.02.2020 № 99-IIНС / принят Народным Советом ДНР 7 февраля 2020 года.
7. Долина, Л.Ф. Современная техника и технологии для очистки сточных вод от солей тяжелых металлов / Л.Ф. Долина. – Днепропетровск: Континент, 2008. – 254 с.
8. Высоцкий, С.П., Поддубная, Е.В. Использование слабокислотных елмпонентов в технологиях очистки воды // Химия и технология воды. – 2002. – Т.24. – С.52-56.
9. Долина, Л.Ф. Современная технология и сооружение для очистки нефтесодержащих сточных вод / Л.Ф. Долина. – Днепропетровск: Континент, 2005. – 296 с.
10. Очистка сточных вод промышленных предприятий: учеб.-метод. пособие [Электронный ресурс] / сост. Т.И. Халтурина. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2014. – 164 с.
11. Алексеев, Е.В. Физико-химическая очистка сточных вод. – М.: Ассоциация строительных вузов, 2007. – 248 с.
12. Серпокрылов, Н.С., Вильсон, Е.В., Гетманцев, С.В., Марочкин, А.А. Экология очистки сточных вод физико-химическими методами. – М.: Ассоциация строительных вузов, 2009. – 261 с.
13. Мамченко, А.В., Дешко, И.И., Пустовит, В.М., Якимова, Т.И. Применение коагулянтов, содержащих железо, в процессах очистки природных и сточных вод // Химия и технология воды. 2006. № 4. Т. 28. С. 342–355.
14. Кондратюк, Е.В., Лебедев, И.А., Комаров, Л.Ф. Очистка сточных вод от ионов свинца на модифицированных базальтовых сорбентах // Ползуновский вестник. 2006. № 2–1. С. 25–27.
15. Прохоренко, С.П. Вибір сорбентів для очищення поверхневих вод / С.П. Прохоренко // Вісн. Донецьк. ун-ту. – 2007. – Вип.2. – С.430-431 (Сер. А. Природничі науки).
16. Жерякова, Г.И. Взаимодействие углей с малеиновым ангидридом в условиях механохимической активации процесса / Г.И. Жерякова, Р.О. Кочканян // Химия твердого топлива. – 2000. – №5. – С.3-7.
17. Жерякова, Г.И. Модифицирование природных углей карбоксильными группами / Г.И. Жерякова, С.Ф. Сухарева // Праці наукової конференції Донецького національного університету за підсумками науково-дослідної роботи за період 1999-2000 рр.: Секція фізичних і комп’ютерних наук. – Донецьк, 2001. – С.147-148.
18. Жерякова, Г.И. Катионообменные свойства модифицированного карбоксильными группами угля / Г.И. Жерякова, К.И. Манько, А.Б. Ступин, Р.О. Кочканян // Химия твердого топлива, 2006. – №2. – С.13-20.
19. Комаров, В.С. Метод получения активных малозольных углей на основе торфа / В.С. Комаров, Н.С. Репина, А.И. Ратько, А.Э. Томсон // Вісці НАН Беларусі. Сер. хім. наук. – 2003. – №2. – С.12-14.
20. Патент 22118209 Россия. МПК В 01 J 20.06. Способ получения неорганического сорбента на основе оксидов Mn (III и IV) / Земскова Л.А., Глущенко В.Ю., Авраменко В.А. – Заявл. 17.12.2002; опубл. 10.12.2003.
21. Новиков, А.Г. Углеродные сорбенты на основе кремнезема, модифицированные методом молекулярного наслаивания / А.Г. Новиков, В.Н. Постнов // 3 Всероссийская конф. «Химия поверхности и нанотехнология», С.-Петербург, Хилово, 24 сент. – 1 окт. 2006, тезисы докладов. – СПб: Синтез, 2006. – С.275.
22. ГОСТ 6217-74. Уголь активный древесный дробленый. Технические условия / Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 21.05.74 N 1249 взамен ГОСТ 6217-52. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2003.
23. ГОСТ 4453-74. Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия / Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 02.08.74 N 1865. – М.: Издательство стандартов, 1993.
24. Ознобихин, Л.М. Использование нефтяных коксов для получения углеродных адсорбентов / Л.М. Ознобихин, В.И. Дударев // Химия твердого топлива. – 1999. – №2. – С.25-32.
25. Стрелко, В.В. Низкотемпературное активирование и окисление углеродных материалов, импрегнированных карбонатом калия / В.В. Стрелко, Н.В. Герасименко, Н.Г. Картель // Журнал прикладной химии. – 2000. – №73, вып. 1. – С.38.
26. Патент 7782, Україна, МПК7 С 02 F 1/62. Спосіб очищення природних та стічних вод від катіонів полівалентних металів / Г.І. Жерякова, К.І. Манько, О.Б. Ступін. – Заявл. 01.11.2004; опубл. 15.07.2005, Бюл. №7.
Физико-химические методы очистки сточных вод нашли наиболее широкое применение на практике. Среди них такие методы, как реагентный, сорбционный, ионообменный, электрохимический, обратный осмос и экстракция.
Реагентные методы и, в частности, метод восстановительной очистки с помощью добавок реагентов, используются тогда, когда сточные воды содержат легко восстановительные вещества. К достоинствам реагентных методов следует отнести крайне низкую чувствительность к исходному содержанию загрязнений, а также то обстоятельство, что с применением доочистки на сорбционных или ионообменных фильтрах сточные воды можно сбрасывать в водоемы культурно-бытового назначения. Главный недостаток реагентного метода: большой расход реагентов, которые дороги и дефицитны.
Тем не м