Порівняльний аналіз ефективної очистки стічних вод від іонів важких металів з використанням різних адсорбентів

Abstract

Дольменко Л.С. Порівняльний аналіз ефективної очистки стічних вод від іонів важких металів з використанням різних адсорбентів Актуальність теми. Зростання кількості забруднюючих речовин та їх інтенсивне поширення у навколишньому середовищі спонукає до розробки новітніх технологій та удосконалення вже існуючих методів очищення. Для очищення промислових стічних вод використовують різні методи і одним із них є фізико-хімічний, який включає адсорбційні процеси. Поряд із адсорбентами, які традиційно застосовуються у цих процесах – активоване вугілля, силікагелі, в останній час проводиться ряд досліджень та практичних впроваджень із використанням як адсорбентів природних дисперсних мінералів. Представлені у літературних джерелах та попередніх дослідженнях дані не дають чіткої порівняльної характеристик про ефективність того чи іншого виду сорбенту для очистки СВ від іонів важких металів. Тому дослідження сорбційної здатності сорбентів різної природи по відношенню до іонів важких металів є надзвичайно важливим та актуальним. Мета роботи полягає у підвищенні екологічної безпеки водних об’єктів шляхом знешкодження забруднень стічних вод важкими металами за допомогою сорбентів. Об’єкт дослідження: сорбенти різної природи походження (природні та штучні). Предмет дослідження: статичні, кінетичні та динамічні закономірності сорбції іонів важких металів різними адсорбентами. Методи дослідження: для експериментального визначення іонів важких металів в стічних водах використовували фотоколометричний метод; метод теоретичного аналізу процесу сорбції та аналітична обробка даних за допомогою ПК. Результати дослідження. Аналіз кінетичних кривих сорбції іонів важких металів на різних сорбентах дозволяє відзначити, що швидкість сорбції максимальна на початковій стадії. Сорбційна рівновага досягається за 50-75 хвилин, але основне очищення води від іонів важких металів здійснюється в перші 15-20 хвилин. Особливо велика початкова швидкість сорбції характерна для іонообмінної смоли КУ-2. За 15 хвилин ефективність очищення води від іонів-забруднювачів знаходиться в межах 90-95%. Порівняння результатів дослідження, представлених на кінетичних кривих дозволяє відзначити, що активоване вугілля, бентонітова глина та цеоліт проявляють практично однакові сорбційні здібності. Отримані результат свідчать, що серед досліджуваних сорбентів найвища ступінь очищення стічних вод досягається при використанні іонообмінної смоли КУ-2 – 99,5%, однак природні сорбенти бентонітова глина та цеоліти демонструють схожі властивості, ступінь очищення який складає 90%. Наукова новизна: теоретично обґрунтовано та експериментально досліджено ефективність технології адсорбційного очищення стоків від іонів важких металів; набули подальшого розвитку дослідження закономірностей очищення стічних вод від іонів Cr (III), Fe(III), Al (III) та Cu(II) з використанням різних сорбційних матеріалів – активованого вугілля, КУ-2, цеоліту та бентонітової глини; визначено значення максимальної сорбційної ємності даних адсорбенітв по відношенню до обраних іонів. Теоретичне і практичне значення: досліджено закономірності процесу очистки стічних вод іонів Cr (III), Fe(III), Al (III) та Cu (II). На прикладі стічних вод гальванічних виробництв, що містять іони важких металів доведено, що використання різних типів сорбентів, як природних так і штучних, дозволяє досягти високого рівня очистки стічних вод. Структура та обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається зі вступу, анотації, двох розділів, висновків, переліку посилань (36 джерел), графічної документації до кваліфікаційної роботи магістра, додатків. Повний обсяг роботи – 70 сторінки друкованого тексту, основна частина – 60 сторінок.

Dolmenko L.S. Comparative analysis of effective wastewater treatment from heavy metal ions using different adsorbents. Actuality of theme. The growing amount of pollutants and their intensive distribution in the environment encourages the development of new technologies and improvement of existing cleaning methods. For the treatment of industrial wastewater using various methods and one of them is physical and chemical, which includes adsorption processes. Along with adsorbents that are traditionally used in these processes in recently conducted a series of studies and practical implementations using a natural adsorbent dispersed minerals. The data presented in the literature and previous studies do not give a clear comparative characteristic of the effectiveness of a particular type of sorbent for wastewater treatment from heavy metal ions. Therefore, the study of sorption capacity of sorbents of different nature in relation to the heavy metal ions are extremely important and urgent. The purpose of the work: is to increase the environmental safety of water bodies by neutralizing wastewater pollution by heavy metals with sorbents. Object of research: sorbents of different nature of origin (natural and artificial). Subject of research: static, kinetic and dynamic regularities of sorption of heavy metal ions by different adsorbents. Research methods: photocolometric method was used for experimental determination of heavy metal ions in wastewater; method of theoretical analysis of the sorption process and analytical data processing using a PC. Results of the research: analysis of the kinetic curves of sorption of heavy metal ions on different sorbents shows that the sorption rate is maximum at the initial stage. Sorption equilibrium is achieved in 50-75 minutes, but the main purification of water from heavy metal ions is carried out in the first 15-20 minutes. Particularly high initial sorption rate is characteristic of the ion exchange resin KU-2. In 15 minutes the efficiency of water purification from pollutant ions is in the range of 90-95%. A comparison of the results of the study presented on the kinetic curves shows that activated carbon, bentonite clay and zeolite show almost the same sorption capacity. The obtained results show that among the studied sorbents the highest degree of wastewater treatment is achieved using ion exchange resin KU-2 – 99.5%, but natural sorbents bentonite clay and zeolites show similar properties, the degree of purification of which is 90%. Theoretical and practical significance: : the efficiency of the technology of adsorption purification of effluents from heavy metal ions is theoretically substantiated and experimentally investigated; further development of the study of the patterns of wastewater treatment from Cr (III), Fe (III), Al (III) and Cu (II) ions using different sorption materials. Structure and scope of work. The master's qualification work consists of introduction, annotation, two chapters, conclusion, list of references (36 sources), graphic documentation, applications. The full amount of work is 70 pages of printed text, the main part is 60 pages.