ChSTU repository

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
КАФЕДРА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ВОДООЧИЩЕННЯ 
 
Реєстраційний №________ На правах рукопису 
УДК 66.074.52.094.3 
   «Допущено до захисту» 
     Завідувач кафедри д.т.н., професор 
_________Віталій ВЯЗОВИК 
                                                            «____»  _________________2025р. 
 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА 
на тему 
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ АДСОРБЦІЙНОГО ОЧИЩЕННЯ 
СТІЧНОЇ ВОДИ ФАРБУВАЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА З 
ПОВТОРНИМ ЇЇ ВИКОРИСТАННЯМ 
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» 
 
 
     Науковий керівник               Виконавець роботи 
     к.т.н., доцент               магістрантка 
  
____________Мирослава КОВАЛЬ  ____________Єлизавета ФЕЩЕНКО  
  
  
  
  
  
  
         Нормоконтроль ______________Наталія ФОМІНА 
  
 
Черкаси 2025 
«ЗАТВЕРДЖЕНО» 
Завідувач  кафедри, д.т.н, 
професор 
________Віталій ВЯЗОВИК  
                 «____» _______________2025р. 
 
 
ЗАВДАННЯ 
на кваліфікаційну роботу магістра 
Фещенко Єлизавети Ярославівни 
 
1.Тема роботи: Розробка технології адсорбційного очищення стічної води  
фарбувального виробництва з повторним її використанням. 
Затверджена наказом по університету від   07 жовтня 2025 р.  № 308/03-03 
   2. Мета дослідження: розробити технологічну схему та апаратурне 
оформлення процесів адсорбційного очищення  стічних вод фарбувального 
виробництва  шляхом застосування природних сорбентів з повторним 
використанням очищеної стічної води. 
   3. Вихідні дані: стічні води фарбувального виробництва забруднені 
органічними барвниками та хімічними реагентами. Природні сорбенти. 
   4. Основні задачі дослідження: дослідити особливості процесу 
очищення стічних вод від барвників та хімічних реагентів природними 
сорбентами; дослідити властивості адсорбційних матеріалів;  дослідити 
вплив модифікації глинистих сорбентів на їх сорбційну здатність щодо 
використання відпрацьованого сорбента; оцінити рівень екологічного 
ризику процесів очищення виробничих стічних вод фарбувального 
виробництва цеолітом;  розробити технологічну схему та апаратурне 
оформлення процесу очищення виробничих стічних вод природними 
сорбентами з повторним використанням очищеної стічної води. 
5.Термін подання роботи до захисту:  24  грудня  2025  р. 
6. Дата видачі завдання 8  жовтня  2025  р. 
Науковий керівник к.т.н., доцент  __________ Мирослава КОВАЛЬ 
Завдання прийняв до виконання                   Єлизавета ФЕЩЕНКО  
ВСТУП 
 
В умовах перебування України в боротьбі з агресором за 
незалежність та самостійний, вільний розвиток, а також складного періоду 
економічної кризи в усіх галузях виробництва дуже актуальна та  
необхідна розробка технологій, які направлені на ефективне використання 
сировини та енергетичних ресурсів.  Текстильне виробництво у даний час є 
стратегічним, бо наші військові потребують якісних матеріалів та тканин 
для пошиття уніформи, спецодягу, парашутів та легкоспадів. Тканина 
випускаються різного кольору та текстури , камуфляжного малюнку і 
різного просочення або обробки спеціальними хімічними розчинами для 
надання певних властивостей водовідштовхувальні, вогнетривкі або 
брудовідштовхувальні, для різних погодних умов. Тканини фарбують 
різними барвниками з різним хімічним складом . Палітра барвників дуже 
різноманітна їх постачають різні фірми із деяких країн світу, таких як 
Німеччина, Франція та Китай.  
Якість фарбування тканини залежить від багатьох факторів основні з 
яких це хімічний склад барвника та якість води, яка використовується для 
фарбування.  
У текстильній промисловості питома витрата води досягає 400 м3 на 
тонну виготовленої продукції. Вода використовується для приготування 
барвників, для промивання тканини на різних етапах фарбувально - 
текстильних робіт, для промивання виробничого обладнання.  Тому 
сьогодні як ніколи стає актуальним розробка новітніх технологій по 
очищенню стічної води для подальшого її повторного використання. 
Багато стічних вод містять значну кількість органічних і 
неорганічних барвників, які є токсичними та становлять серйозну загрозу 
для довкілля. До таких належать стоки підприємств, що займаються 
виробництвом барвників, а також стічні води фарбувальних цехів різних 
галузей промисловості, де барвники активно використовуються в 
технологічних процесах. 
Сфери використання органічних барвників надзвичайно широкі та 
різноманітні. Їх застосовують для забарвлення пряжі й тканин різних видів 
— бавовняних, лляних, вовняних, шовкових, а також отриманих із 
штучних та синтетичних волокон. Органічні барвники використовують для 
фарбування шкіри, хутра, паперу, деревини, різних пластмас, гуми та 
навіть харчових продуктів. 
Широко застосовуються такі барвники і у виробництві лакофарбових 
матеріалів, художніх фарб, кольорових олівців, чорнил та друкарських 
фарб. При цьому важливо враховувати, що кожен матеріал потребує 
барвників із певними хімічними властивостями, оскільки від цього 
залежить якість, стійкість і рівномірність забарвлення. 
За наявними оцінками, під час виробництва барвників приблизно 1–
2% їхньої кількості втрачається, а для активних барвників цей показник 
може досягати близько 4% від загального обсягу виготовленої продукції. 
Імовірно, такі втрати зумовлені розчиненням барвників у воді, що 
застосовується в процесі їх синтезу. На окремих підприємствах питомі 
витрати води можуть сягати в середньому 225 м³ на виробництво 1 тонни 
барвника. 
Як уже зазначалося, у текстильній промисловості питома витрата води 
може досягати 400 м³ на тонну готової продукції, що призводить до 
утворення значних об’ємів стічних вод — від 50 до 400 м³. Залежно від 
класу барвника та типу текстильного матеріалу, у стоки переходить від 5 
до 50% початкової кількості барвника. 
Тому цілком закономірно, що за скидання відпрацьованих вод у водойми 
без належного очищення концентрація барвників у них суттєво перевищує 
гранично допустимі показники (0,05–0,25 мг/дм³). 
Незважаючи на те, що промислові стічні води очищуються на 
локальних або централізованих очисних спорудах, ці системи не здатні 
ефективно видаляти забруднення такого типу. Це пов’язано зі складною 
хімічною структурою барвників, яка робить їх стійкими та практично 
нечутливими до біохімічної деструкції у водних середовищах [1]. 
Про актуальність адсорбційного методу очищення стічних вод 
свідчить можливість повторного їх використання без втрати якості води. 
Більш того, це дає змогу зменшити шкідливість викиду стічних вод у 
водойми, а тому і знизить негативний вплив на екологію. 
Актуальність теми. Актуальність даної роботи визначається 
необхідністю використання раціональних схем водоочищення з 
багаторазовим використанням промислових стічних вод і створенням 
оборотних систем, включаючи локальні споруди очистки найбільш 
забруднених стічних вод. За рахунок цього зменшиться кількість стічних 
вод, які в подальшому потрапляють у водойми, погіршуючи їх санітарний 
стан, та викликають необхідність спеціального глибокого очищення води 
перед її використанням для господарсько-побутових та промислових 
потреб. 
Мета і завдання дослідження. Метою роботи є дослідження фізико-
хімічних показників якості стічних вод текстильно-фарбувального 
виробництва та розробка  інноваційної технології  способу адсорбційного 
очищення забрудненої води з метою її повторного використання в 
технологічних процесах.  
Для досягнення поставленої мети в магістерській роботі були 
визначені для вирішення такі завдання: 
− опрацювати загальні методики досліджень фізичних 
показників якості промислової стічної води; 
− опрацювати загальні методики досліджень хімічних показників 
якості промислової стічної води; 
−  дослідити методи та способи очищення стічних вод 
текстильно-фарбувального виробництва; 
− здійснити практичний аналіз пом’якшеної технологічної води, 
показники якої є еталонними для очищення стічної води; 
− здійснити практичний аналіз стічної води фарбувально-
текстильного виробництва; 
− проаналізувати та обґрунтувати теоретичні та практичні 
дослідження, використовуючи методи адсорбційного 
очищення стічної води; 
− враховуючи результати досліджень, запропонувати технології 
очищення стічних вод текстильно-фарбувального 
виробництва; 
− запропонувати напрямки використання відпрацьованого 
сорбенту. 
Об'єктом дослідження є аналіз фізико-хімічних показників якості 
промислової стічної води.  
Предметом дослідження є стічна вода текстильно-фарбувального 
виробництва. 
Методи досліджень. Для вирішення визначених завдань 
застосовувалися сучасні фізико-хімічні методи досліджень: 
фотометричний, електрометричний, колориметричний, кислотно-
основного титрування, фільтрування, висушування, нагрівання. 
Дослідження експериментальних результатів здійснено методами 
математичних розрахунків. 
Наукова новизна одержаних результатів. Здійснено аналітичний 
аналіз стічної води фарбувально-текстильного виробництва  визначена 
залежність складу стічної води від технологічного обсягу виготовленої 
продукції та від сезону.  За результатами досліджень запропоновано 
технологічну схему абсорбційного очищення стічних вод фарбувально-
текстильного виробництва  та напрямки використання відпрацьованих 
сорбентів. 
 
 
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ФАРБУВАЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА.  
СТІЧНІ ВОДИ ТА МЕТОДИ ЇХ ОЧИЩЕННЯ 
 
1.1 Характеристика текстильно-фарбувального виробництва 
 
Текстильне підприємство легкої промисловості в м.Черкаси на даний 
час є стратегічним об’єктом тому не буду загостряти увагу на назві та місці 
розташування цього підприємства. Текстильно-фарбувальне підприємство 
є дуже затребуваним та одним з найбільших комбінатів по виготовленню 
та фарбуванню (набиванню) тканини в Україні. 
До складу виробництва відноситься: крутильно-ткацьке виробництво 
(ткацький цех, підготовчий цех, товарно-бракувальні ділянки), 
фарбувально-обробне виробництво (фарбувальний цех, набивна ділянка, 
бракувально-прибиральна ділянка) та додаткові цехи.  
Під час виробництва та фарбування тканини витрачається вода 
кількістю 25 тис. м3 і більше 80% скидається в каналізацію. 
Саме у фарбувальному відділі відбувається процес підготовки води 
для її подальшого використання у технологічних процесах. Для початку 
вода досліджується на виявлення її складових, а потім її знебарвлюють і 
пом’якшують, стабілізують склад. При цьому ступінь очищення води за 
показниками прозорості, кольоровості, мінералізації, активної реакції, 
відсутності токсичних речовин і синтетичних ПАР майже однакова із 
ступенем очищення води для господарсько-питних цілей. 
Відомо, що вода, яка надходить із різних джерел водопостачання, 
містить в різних кількостях і відношеннях мінеральні розчинні, колоїдні і 
нерозчинні речовини, а також органічні добавки. Наявні у воді 
різноманітні мінеральні і органічні з’єднання можуть спричиняти 
виникнення на волокні текстильних виробів різних дефектів, які важко або 
зовсім не видаляються в наступних технологічних операціях. 
Пом’якшення води використовують для забезпечення рівномірного 
фарбування тканини та певної економії витрат барвників та інших 
матеріалів. Якщо воду не пом’якшувати, то тоді зменшиться вибір 
хімічних реактивів та барвників, які можна використовувати при 
фарбуванні та обробці тканин, так як солі твердості зв’язують хімічні 
матеріали, барвники і утворений осад залишається на поверхні тканини, 
знижуючи рівень міцності тканини та погано вимивається з неї. 
При твердості більшій ніж 0,15 - 0,20 мг·екв./л, барвник не 
фіксується на тканині, що зумовлює потребу у повторній обробці та 
фарбуванні, а надалі може призвести до утилізації бракованого сувою 
тканини [1]. 
Для видалення завислих частинок та з метою отримання прозорої і 
не кольорової води, використовують фільтрацію і відстоювання. 
Для зм’якшення води можна застосувати такі методи: реагентний, 
термохімічний, катіонітовий.  
На виробництві використовується катіонітовий метод пом’якшення 
води, який передбачає використання напірних або безнапірних фільтрів, в 
які завантажується катіоніт. Катіоніт може обмінювати одні іони на інші. 
Залежно від того, яким іоном заряджений катіоніт – натрієм чи воднем 
існує Na та H-катіонування, тобто катіоніт забирає із води катіони Са2+ чи 
Mg2+, а повертає у воду катіони Na+ або H+. На території «ЧШК» стоїть Na-
катіонітова установка пом’якшення води, яка й забезпечує проходження 
майже всіх процесів фарбування, відбілювання та обробки тканини. 
Після використання обмінної ємності фільтра або, точніше, катіоніту 
він регенерується розчином технічної вивареної солі (Na-катіонітові) чи 
сульфатної кислоти (Н-катіонітові), які у зворотному напрямку обмінюють 
катіони. У результаті процесу, лужність води зменшується, а солевміст 
збільшується. Вибір методу пом'якшення води визначається її якістю, 
необхідною глибиною зм'якшування і техніко-економічними 
міркуваннями. Згідно з рекомендаціями СНіПа, при пом'якшенні 
підземних вод слід застосовувати іонообмінні методи; при пом’якшенні 
поверхневих вод, коли одночасно потрібно і освітлення води - вапняний 
або вапняно-содовий метод, а при глибокому пом'якшенні води - подальше 
катіонування. 
 
1.2 Загальна характеристика стічних вод 
 
Стічні води — це використані промисловими та комунальними 
підприємствами води, забруднені різноманітними домішками. Їхній склад, 
а також рівень забруднення суттєво різняться залежно від галузі 
виробництва та специфіки технологічних процесів. 
Залежно від походження, складу і якісних характеристик забруднень, 
стічні води класифікують за такими категоріями: 
1) побутові – ті, що відходять з санітарних вузлів, кухонь, пралень 
тощо; 
2) промислові – використані в різноманітних технологічних 
процесах, наприклад, для промивання сировини та отриманої продукції, 
води від хімводоочищення, після охолодження агрегатів, води від миття 
виробничих приміщень, відпрацьовані технологічні води; 
3) атмосферні – дощові і талі, а також води від поливу вулиць і 
зелених насаджень. 
Залежно від кількості домішок виробничі стічні води поділяють на: 
– забруднені, що попередньо очищують перед випуском у 
водоймища; 
– умовно чисті (слабо забруднені), що випускаються у водойму або 
повторно використовуються у виробництві без обробки.  
Без сумніву, саме промислові підприємства виступають одним з 
основних джерел екологічних проблем, пов'язаних зі скиданням стічних 
вод, які існують в сучасному світі. Виробництва різних типів 
використовують велику кількість хімічних речовин в різних технологічних 
процесах, які і потрапляють в стоки і далі у водойми. 
Якщо стічні води не очищати належним чином, це може негативно 
впливати на навколишнє середовище і здоров'я людини. Це може включати 
шкоду рибам і популяціям диких тварин, виснаження запасів кисню, 
закриття пляжів та інші обмеження на використання води в рекреаційних 
цілях і забруднення питної води. 
Основна мета очищення стічних вод – видалити якомога більше 
твердих частинок до того, як вода буде скинута в навколишнє середовище. 
Загалом забруднюючі речовини стічних вод можна розділити на три 
великі групи: 
1) фізичні – пісок, глина, мул, шлам, зважені тверді частинки, 
радіоактивні елементи та інші органолептичні забруднювачі, що 
впливають на колір і запах рідини; 
2) біологічні – дріжджові і цвілеві грибки, лігніни і водорості, різні 
хвороботворні організми; 
3) хімічні – кислоти і луги, нафта і нафтопродукти, солі і феноли, 
діоксиди і пестициди, важкі метали, амонійний та нітритний азот 
[2]. 
Забруднені стічні води виробництв містять різні домішки і поділяють 
на такі групи: 
1) забруднені переважно мінеральними домішками (підприємства 
металургійної, машинобудівної, рудо - та вуглевидобувної промисловості; 
заводи з виробництва мінеральних добрив, кислот, будівельних виробів і 
матеріалів та ін.); 
2) забруднені переважно органічними домішками (підприємства 
м'ясної, рибної, молочної, харчової, целюлозно-паперової, хімічної, 
мікробіологічної промисловості; заводи з виробництва пластмас, каучуку та 
ін.); 
3) забруднені мінеральними і органічними домішками 
(підприємстванафтовидобувної, нафтопереробної, нафтохімічної, 
текстильної, легкої, фармацевтичної промисловості; заводи з виробництва 
цукру, консервів, продуктів органічного синтезу, вітамінів, паперу тощо). 
За ступенем агресивності ці води поділяють на: 
– слабоагресивні (слабокислі з рН = 6 – 6,5 та слаболужні з рН = 8 – 
9); 
– сильноагресивні (сильнокислі з рН<6 і сильнолужні з рН> 9); 
– неагресивні (рН = 6,5 – 8) [3]. 
Крім того, забруднені виробничі стічні води класифікують за 
вмістом токсичних і небезпечних в епідеміологічному відношенні речовин 
і домішок, а також за наявністю концентрованих відходів виробництва, що 
не підлягають спуску в водовідвідну мережу. 
Незабруднені виробничі стічні води надходять від холодильників, 
компресорних, теплообмінних апаратів. 
Склад стічних вод залежить від технологічного процесу, 
застосовуваних компонентів проміжних виробів і продуктів, що 
випускається, складу вихідної свіжої води, місцевих умов тощо. 
Стічні води надзвичайно різноманітні за своїм складом, а значить - і 
за своїми властивостями. Знання складу стічних вод і характеру присутніх 
домішок є головною умовою, яка дозволяє правильно вибрати методи їх 
очищення і скласти оптимальну технологічну схему очисних споруд. 
 
1.3 Характеристика методів очищення промислових стічних вод 
 
При виборі системи і схеми водовідведення промислових 
підприємств необхідно враховувати: 
1) вимоги до якості води, що використовується в технологічних 
процесах; 
2) кількість, властивостіта склад стічних вод окремих 
виробничихцехів і підприємства в цілому, а також режими водовідведення: 
3) можливість скорочення кількості забруднених виробничих стічних 
вод підприємства шляхом вдосконалення технологічних процесів; 
4) можливість повторного використання виробничих стічних вод 
всистемі оборотного водопостачання або для технологічних потреб іншого 
виробництва; 
5) доцільність вилучення та використання цінних речовин, що 
містяться в стічних водах; 
6) можливість поділу виробничих стічних вод для 
повторноговикористання незабруднених вод у виробництві; 
7) можливість і доцільність спільного відведення стічних вод від 
кількох близько розташованих промислових підприємств, а також 
можливість комплексного вирішення водовідведення від промислового 
підприємства і населеного пункту; 
8) можливість використання в технологічному процесі очищених 
побутових стічних вод; 
9) можливість і доцільність використання виробничих стічнихвод 
для зрошення сільськогосподарських і технічних культур; 
10) доцільність локальної очистки стічних вод окремих виробництві 
цехів; 
11) здатність водоймищ до регенерації, умови спуску виробничих 
стічних вод і необхідний ступінь очищення цих вод по показниками; 
12) ефективність та актуальність застосування вибраного методу 
очищення [4]. 
Стічні води виробництв, що містять один або кілька видів 
забруднень, або містять токсичні і отруйні речовини, масла жири, можуть 
бути відведені відокремленими потоками. Незабруднені стічні води, як 
правило, об'єднують в один потік. У разі з побутовими стічними водами 
промислових виробництв, їх відводять та очищають окремо від інших. 
Дощові води з незабруднених територій промислового підприємства, 
відводять окремою водовідвідної мережею або об'єднують з 
незабрудненими виробничими стічними водами і спускаються у водойму 
без очищення.Після локальної очистки стічні води можуть об'єднуватися і 
очищатися спільно. 
Залежно від складу, специфіки та властивостей забруднених вод 
виробництв, застосовують такі методи їх очищення: механічний, хімічний, 
фізико-хімічний,  біологічний. 
Механічні методи очищення використовують у разі потреби 
виділення нерозчинних домішок мінерального і органічного походження. 
Для цього найчастіше використовують решітки, піскоуловлювачі, сита, 
відстійники, гідроциклони і фільтри (через фільтруючі шари зернистих 
матеріалів). 
Хімічними методами очищення користуються для видалення 
домішок, що мають здатність розчинятися. Такий процес можливий при 
проходженні хімічних реакцій між забрудненням і реагентом, при 
проходженні процесу окислення або відновлення. У результаті,компоненти 
стічних вод переходять в нетоксичні і малотоксичні або в нерозчинні 
сполуки. До хімічних способів очищення відносять: 
– нейтралізацію кислот і лугів; 
– озонування; 
– окислення озоном розчинених і колоїдних домішок; 
– електрохімічне окислення, при якому або відбувається руйнування 
шкідливих домішок на аноді, або регенерація (відновлення) цінних 
речовин. 
Фізико-хімічне очищення стічних вод засноване на процесах 
коагуляції, екстракції, сорбції, евапорації, флотації, іонного обміну, 
кристалізації, діалізу, дезактивації, випарювання, аерації [5]. 
В основі біологічного очищення стічних вод лежить біохімічне 
окислення органічних забруднень за допомогою аеробних або анаеробних 
бактерій. Перераховані методи поділяють на деструктивні і регенеративні. 
Деструктивні пов'язані з руйнуванням забруднень і видаленням таких 
продуктів (окислення, біохімічна очистка стічних вод). 
У ході регенеративних методів відбувається виділення цінних 
речовин, які можуть надалі використовуватися (відстоювання, флотація і 
т.д.). 
Додатково можуть застосовувати доочищення та глибоке очищення 
(наприклад, біологічно очищені побутові стічні води проходять 
доочищення на фільтрах із зернистим завантаженням, барабанних сітках, 
ситах і мікрофільтрах або із застосуванням сорбції, флотації, озонування 
тощо). 
Вибір методу очищення стічних вод залежить від їх складу, 
властивостей стічних вод, кількості і місцевих умов, проте перевагу слід 
віддавати найбільш простим в експлуатації методам, що дозволяють 
витягти цінні речовиниі використовувати очищені стоки в системі 
оборотного водопостачання. 
Осад виробничих стічних вод краще обробляти із застосуванням 
вакуум-фільтрів, центрифуг, фільтрпресівз подальшим його 
використанням. 
Технологічні схеми очищення стічних вод конкретних промислових 
підприємств відрізняються по застосовуваних методів очищення, складу і 
конструкцій споруд для очищення води і обробки осадів, ступеня 
очищення і використання очищених стічних вод в обороті і можуть 
містити декілька стадій. 
Стадійність очистки відхідних вод підприємств дає можливість 
досягти високочистої та якісної води з мінімальними витратами. 
Кількість стадій залежить від організації очисних споруд, методів 
очищення і складу стоків.  
Існують такі стадії очищення стічних вод: 
– перша стадія включає в себе очищення стічних вод від великих і 
грубодисперсних домішок, нейтралізацію токсинів і видалення зі стічних 
вод масел; 
– друга стадія – відбувається виключення механічних домішок та 
підготовка стоків до подальшого очищення, тобто зменшення агресивності 
стічних вод, знижують концентрації окремих забруднюючих речовин; 
– на третій стадії проводиться вилучення всіх забруднюючих речовин 
до певного заданого рівня, відповідно до встановлених норм гранично 
допустимої концентрації в стічних водах; 
– четверта стадія не є обов’язковою, її застосовують у випадку 
недостатнього очищення води під час третьої стадії. Тут включаються 
методи, що дозволяють виділяти з'єднання, що знаходяться в розчиненому 
стані [6]. 
Залежно від класу забруднювачів стоків, можуть включати або 
вилучати деякі із цих стадії. Проте, першу і другу стадії завжди 
застосовують у будь-яких процесах очищення води.  
 На текстильно-фарбуальних підприємствах найчастіше 
застосовують саме фізико-хімічне очищення. Цей метод є ефективним для 
цього типу виробництва та може застосовуватися як самостійно, так і в 
поєднанні з іншими методами. 
Наступним варіантом очищення слугує коагуляція. У вигляді 
коагулянтів застосовують солі феруму, алюмінію, кальцію, магнію або їх 
суміші. Додатково використовують флокуляцію для покращення процесу 
очищення, вони допомагають укрупненню завислих речовин перед їх 
виділенням. Найпопулярнішими флокулянтами є поліетилен, поліакрил, 
поліаміди, целюлоза та крохмаль. 
Новітнім методом очищення води є адсорбція, яка забезпечує якісне 
видалення переважно органічних речовин із природних та стічних вод, 
зокрема усуваючи забарвлення, присмаки та запахи. Цей спосіб має низку 
переваг, серед яких — здатність очищувати багатокомпонентні суміші та 
висока ефективність навіть за низьких концентрацій забруднень. 
Метод сорбції має ряд переваг, наприклад ефективність очищення 
від барвників, екологічність, доступність продукту, дешевизна, зручний у 
видаленні домішок органічного походження. 
Адсорбція заснована на фільтрації води через мікропористі зернисті 
матеріали, що називають сорбентами, які володіють великою внутрішньою 
поверхнею (до 1,0 – 1,5 тис. м3 на грам сорбенту), завдяки чому з води 
видаляються домішки, в тому числі і знаходяться в стані істинних 
розчинів, тобто в молекулярному стані. Це метод накопичення речовин на 
поверхні або всередині пор твердого матеріалу. Речовину, яка 
поглинається з водного розчину називають адсорбтивом. 
На ефективність та швидкість процесу адсорбції має вплив структура 
сорбенту, хімічна природа і концентрація забруднень, температура, 
активна реакція середовища. У разі підвищення температури, ступінь 
адсорбції знижується, незважаючи на збільшення швидкості дифузії.  
Основні характеристики сорбентів: 
1) пористість – відношення об'єму пор до загального обсягу 
сорбенту; 
2) ємність – кількість речовини, що поглинається (припадає на 
одиницю маси або об'єму сорбенту, (кг / м3, кг / кг)); 
3) питома поверхня – площа поверхні сорбенту, яка припадає на 
одиницю маси, (м2 / кг) [7]. 
Кращими сорбентами для видалення з води розчинених органічних 
речовин є активоване вугілля різних марок, ефективність яких 
визначається наявністю в них мікропор. 
Сорбційний спосіб має ряд переваг в порівнянні з іншими методами. 
Він забезпечує глибоке очищення практично від будь-яких забруднень і на 
задану глибину; простий у реалізації і обслуговуванні, дозволяє 
багаторазово використовувати сорбент шляхом регенерації, процес 
очищення при добуванні нафтопродуктів та інших органічних домішок 
(шляхом спалювання відпрацьованих сорбентів разом з поглиненими 
речовинами ) безвідхідний. 
У випадку з очищенням стічних вод текстильного виробництва, 
метод адсорбції показав гарні результати, про що свідчить ступінь 
очищення від барвників, що склав майже 100%.  
Розрізняють три види адсорбції: 
– фізична, що викликана Ван-дер-Ваальсовими силами взаємодії між 
молекулами адсорбата і адсорбенту. Ці сили невеликі і тому теплота 
фізичної адсорбції складає ~ 10 - 30 кДж / моль. Така адсорбція є 
найпоширенішою у очищенні стоків виробництв; 
– хімічна адсорбція або хемосорбція, зобов'язана хімічному зв'язку, 
що виникає між адсорбатом і адсорбентом. При цьому утворюються 
поверхневі з'єднання. Теплота хемосорбції становить ~ 100 - 400 кДж / 
моль, а сам процес хемосорбції носить активаційний характер.  
– активована – при взаємодії адсорбенту та адсорбату з утворенням 
поверхневої сполуки, проте молекули адсорбенту залишаються в 
кристалічних гратках. Такий вид сорбції є необоротним, носить 
специфічний характер і є дуже повільним[8].  
У очищенні стоків підприємств використовують такі сорбенти:  
а) активоване вугілля, яким можна видалити органічні домішки 
природного та неприродного походження; 
б) глинисті породи, що затримують ПАР, барвники, пестициди, 
колоїдні та бактеріальні домішки, органічні суміші; 
в) інші природні матеріали, як золу, шлаки, тирсу, коксовудрібницю, 
торф; 
г) силікагелі та алюмогелі яким властива термодинамічна 
стабільність, відносно легке отримання, доступність сировини. 
 
Висновки до розділу 1. 
 
Текстильно-фарбувальне підприємства м. Черкаси одне з найбільших 
текстильно-фарбувальних підприємств, яке користується попитом не 
тільки в Україні, а й у Європі. На даний час підприємство має державне 
замовлення на виготовлення спеціальних тканин для українськіх 
війскових. Стічні води є одним з відходів виробництва, що мають 
спеціальну технологію очищення. Вони містять у своєму складі 
різноманітні домішки, зокрема органічні речовини, барвники, мінеральні 
компоненти тощо. У зв’язку з тим, що домішки скидаються у водоймища, 
необхідне регулювання складу стоків та їх ретельне очищення, задля 
зменшення негативного впливу на навколишнє середовище. Існує велика 
кількість методів усування  забруднень, які використовують залежно від 
складу та характеристики стічних вод, а також очікуваного результату. 
Адсорбція є одним із найбільш простих та економічно вигідних методів 
очищення, який не потребує використання хімічних реагентів і забезпечує 
високий ступінь вилучення забруднювальних речовин. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 МЕТОДИ І ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
 2.1 Характеристика використаних у роботі матеріалів 
  
2.1.1 Текстильні барвники та допоміжні речовини 
 
 Барвники — це органічні сполуки, які мають колір і здатні 
забезпечувати матеріалам рівномірне, однорідне та стійке забарвлення. [9]. 
 Барвники класифікують за хімічною та технічною системами. 
Перша, в свою чергу, має хімічну будову барвників, прикладом є: 
поліметинові, поліциклохінонові, арилметанові, антрахінонові, 
ариламінові, азобарвники, індигоїдні та ін. Технічна класифікація 
базується на властивостях барвників та їх відношенні до зафарбовуваних 
матеріалів. Барвниками для натуральних волокон є прямі барвники, 
активні, кислотні, кислотно-протравні, протравні, барвники для 
напівшерсті, основні, сірчисті, кубові.  
 У дослідженні застосовувалися прямі барвники. Цей клас було 
обрано завдяки низці переваг порівняно з іншими, зокрема: 
а) низька вартість барвників; 
б) простота використання та повне розчинення у холодній воді (виняток 
становлять лише дисперсні барвники, які потребують підігрівання води до 
60 °C); 
в) високі експлуатаційні характеристики; 
г) здатність забезпечувати високу якість і інтенсивність забарвлення 
тканин. 
Прямі барвники являють собою натрієві солі органічних 
сульфокислот, добре розчинні у воді. Ними можна фарбувати бавовняні, 
віскозні, капронові тканини, льон і натуральний шовк. Процес фарбування 
здійснюють із розчину в присутності електролітів. На волокно барвники 
переходять у формі солей і закріплюються завдяки водневим зв’язкам та 
силам Ван-дер-Ваальса. [8].  
Прямі барвники поділяються на такі групи: 
– власне прямі барвники; 
– барвники, додатково закріплені солями купруму; 
– барвники, що проходять діазотування безпосередньо на волокні. 
В роботі використовували барвник Прямий червоний світлостійкий 
(Німетчина), а також Прямий синій дірект B2RL (Китай). Структурні 
формули барвників зображені на рисунках 2.1 та 2.2. 
 
HO3S 
 
HO3S  
 
Рисунок 2.1 – Структурна формула барвника прямийчервоний 
світлостійкий (Німетчина) 
HO3S 
HO3S 
H O3S 
HO3S  
 
Рисунок 2.2 – Структурна формула барвника прямий синій дірект B2RL 
(Китай) 
Додатково було використано кальциновану соду (Na2CO3)та кухонну 
сіль (NaCl).  
Кальцинована сода (Na2CO3) – біла кристалічна речовина. 
Використовується як лужний реагент для фарбуванняпрямими 
барвниками. 
Кухонна сіль (NaCl)– кристаліна речовина білого кольору, щомістить 
93-99 %хлористого натрію і домішкисолейкальцію,магнію,калію.  
 Для проведення процесу фарбування було взято такі матеріали та 
прилади, як: 
 – барвники прямий синій ДіректB2RL (Китай) та прямий червоний 
світлостійкий (Росія); 
 – тканина бязь арт. 3399; 
 – стічна вода підприємства, очищена бентонітом; 
 – лабораторний посуд; 
 – фарбувальна установка лабораторного типу AHIBANUANCE; 
 – прилад для сушки тканин; 
– електричні ваги. 
 
 2.1.2 Характеристика бентонітових глин 
 
Бентоніт - це глина, часто утворюється в результаті зміни 
вулканічного попелу, що складається переважно з мінералів смектиту, 
зазвичай монтморилоніту. Смектити представляють собою тришарові 
глинисті мінерали, складаються з окремих кристалітів, більшість з яких 
мають розмір <2 мкм. 
Бентонітові родовища зазвичай розробляються в кар'єрах. 
Екстрагований бентоніт є твердою речовиною навіть при вологості 
близько 30%. Для отримання чистого продукту, матеріал спочатку 
подрібнюється і при необхідності активується додаванням кальцинованої 
соди (Na2CO3).  
Потімбентоніт сушать (повітряна і / абопримусова сушка) до 
вмістувологиприблизно 15%. В залежності від очікуваного результату, 
бентонітабопросіюють (гранульована форма)абоподрібнюють в 
порошок[10]. 
 Модифіковані сорбенти на основі природного бентоніту є 
дрібнопористими (наноструктурними) об'єктами з порами розміром 1.5-
8.0нм. На фізико-хімічні властивості глин впливає склад та вміст 
мінералів. 
Для проведення роботи було використано бентоніт з родовища с. 
Дашуківка,Лисянського району, Черкаської області. Такі глини мають 
світло-коричневе забарвлення, pH близько 7,0 та вологість на рівні 55%. За 
хімічним складом водна витяжка належить до сульфатно-
гідрокарбонатного та магнієво-натрієво-кальцієвого типу зі складним 
катіонним складом і мінералізацією 0,26 г/дм³ (рис. 2.2). Основна частина 
кристалічної фракції представлена глинистим остовом (22,53 %), а 
силікатні частинки діаметром 250–100 мкм становлять 11,69 % [11]. 
 
 
Рисунок 2.3 – Бетонітова глина Дашуківського  родовища 
 
 Структурну формулу монтморилоніту бентонітової проби можна 
подати у такому вигляді [12]: 
 
 
 
 
 
 
2.1.3 Характеристика тканини для фарбування 
 
Бавовняна тканина наприклад бязь, є тканиною при виробництві якої 
застосовується полотняне переплетення. Поверхня матерії виходить 
однаковою з обох сторін, рівною та матовою. Перевагами є екологічність, 
гіпоалергенність, зносостійкість. Тканина відмінно підходить для 
виготовлення речей як для побуту цівільних так і для потреб військових. 
Бавовняну тканину використовують для виготовлення постільних речей та 
скатертин, дитячого та жіночого одягу,  чоловічих сорочок, одягу для 
війскових 
Для роботи було взято тканину бязь артикул 3399 білого кольору. 
 
2.1.4 Характеристика стічної води текстильно-фарбувального 
виробництва 
 
Стічні води текстильного підприємства є високо концентрованими і 
містять забруднюючі речовини різного ступеня дисперсності. Це 
зумовлене використанням у процесі виробництва великої кількості 
різноманітних хімічних речовин.  
Під час аналізу стічних вод визначають: вміст компонентів, 
специфічних для даного виду виробництва, загальну кількість органічних 
речовин, активну реакцію, інтенсивність забарвлення та ступінь 
мінералізації. Необхідно встановити такий параметр, як кінетика осідання 
механічних домішок. Ці дані дозволяють вибрати найбільш доцільний і 
економічно обґрунтований метод очистки стічних вод для певного 
підприємства.  
Виробничі стічні води різних галузей легкової промисловості істотно 
відрізняються як за складом забруднюючих речовин, так і за їх 
концентраціями. Основні забруднюючі речовини, які утворюються на 
текстильно-фарбувальному виробництві м. Черкаси – миючі засоби (50-120 
мг/л), завислі речовини (250-400 мг/л) та барвники. Сильно забруднені 
стічні води цехів первинної обробки шерсті, вони містять такі домішки: 
завислі речовини (20-40 г/л), тваринний жир (8-12 г/л).  
Для розробки раціональної схеми водовідведення і оцінки 
можливості повторного використання виробничих стічних вод, визнають 
їх склад і режим водовідведення. При цьому аналізують фізико-хімічні 
показники стічних вод і режим скидання в каналізаційну мережу не тільки 
загального стоку промислового підприємства, але й стічних вод від 
окремих цехів. Кількість зворотних (стічних) вод, що скидаються у 
підземні горизонти або надходять на поля зрошення 257,08 м 3 /добу. 
Основний негативний вплив на водний фонд підприємства завдає через 
скидання неочищених стоків у поверхневі водні об'єкти[13]. 
Актуальним питанням для підприємства є контроль за якістю стічних 
вод фарбувальних виробництв та розробка нових систем очищення. 
 
2.1.5 Характеристика коагулянту та флокулянту 
 
Коагуляція - це злипання частинок колоїдної системи при їх 
зіткненнях в процесі теплового руху, перемішування або спрямованого 
переміщення в зовнішньому силовому полі. 
В результаті коагуляції утворюються агрегати - більші (вторинні) 
частинки, що складаються зі скупчення дрібних (первинних).Первинні 
частки в таких агрегатах з'єднані силами міжмолекулярної взаємодії 
безпосередньо або через прошарок навколишнього (дисперсного) 
середовища. 
Коагуляція супроводжується прогресуючим укрупненням частинок і 
зменшенням їх загальної кількості в обсязі дисперсійного середовища (в 
нашому випадку - рідини).Злипання однорідних частинок називається 
гомокоагуляція, а різнорідних - гетерокоагуляція. 
Схема очищення води за допомогою процесу коагуляції проходить 
три етапи: 
– вибір і введення в розчин коагулянтів; 
– підтримка оптимальних умов температури, рН, перемішування для 
повноти протікання реакцій; 
– відстоювання, фільтрація через фільтри механічної очистки. 
Для дослідів було обрано коагулянт алюміній сульфат – Al2(SO4)3, так 
як ефективність його застосування має досить високий ступінь. Було взято 2 
г коагулянту для проведення дослідження. Аналіз ефективності очищення 
проводили спектрофотометричним, турбодиметричним способом, а іонний 
склад води визначали якісно.  
Для приготування розчину коагулянту було проведено такі дії: 
1) зважування пустого бюксу за допомогою електричних вагів; 
2) зважування 2 г коагулянту алюміній сульфатуу бюксі; 
3) завантаження зважених кристалів солі у мірну колбу ємністю 200 
мл; 
4) додавання 100 мл дистильованої води у колбу з коагулянтом. 
 Для підвищення ефективності процесів коагуляції у поєднанні з 
коагулянтом додатково використовують флокулянти, що сприяють 
укрупненню завислих речовин перед їх виділенням. Найчастіше це 
поліетилен, поліакрил, поліаміди, целюлоза та крохмаль. 
Флокуляція - це двоступеневий процес, в ході якого дрібні частинки 
злипаються, утворюючи кілька великих флокул (пластівців).  
Для флокуляції потрібне обережне перемішування і використання 
полімерного флокулянта з великою молекулярною вагою. Флокулянт 
прикріплюється до пластівців і сприяє заповненню проміжків між ними.  
При наближенні частинок один до одного починають діяти сили Ван-
дер-Ваальса. Вони знижують енергетичний бар'єр флокуляції, після чого 
починається утворення пухких пластівців. Злипання, зв'язування і 
підвищення міцності пластівців відбувається до тих пір, поки не 
утворюються помітні неозброєним оком макропластівці. При їх достатній 
вазі, розміру і міцності відбувається осадження. Макропластівцідуже 
чутливі до перемішування. Їх повторне утворення після руйнування під 
дією зовнішньої сили майже неможливо. 
Для проведення процесу флокуляції було використано флокулянт 
альгінат натрію – (C6H8O6)n. У роботі було взято 1 г флокулянту. Реакція 
пройшла успішно з утворенням домішок стічної води. 
Для приготування розчину флокулянту було проведено такі дії: 
5) зважування пустого бюксу за допомогою електричних вагів; 
6) зважування 1 г флокулянту альгінату натрію у бюксі; 
7) завантаження зважених кристалів солі у мірну колбу ємністю 200 
мл; 
8) додавання 100 мл дистильованої води у колбу з флокулянтом. 
 
 2.2 Методи дослідження  
 
2.2.1 Методи відбору проб стічної води 
 
Проба води – це обсяг води, що відібраний з контрольованого 
об'єкта, який за властивостями є ідентичним об'єкту аналітичного 
контролю, з якого він відібраний. 
Процедура відбору проби має містити наступні етапи:  
– підготовка до відбору, відбір проби, маркування ємності з пробою, 
консервація, заповнення акту відбору проб, транспортування в 
лабораторію, приймання проб в лабораторії. Способи відбору, 
консервування та зберігання проб повинні гарантувати незмінність складу 
в інтервалі між відбором проб та їх аналізом. 
Відбір проб проводять для аналізу якості об'єктів дослідження, 
визначення складу і властивостей за показниками, регламентованим в 
нормативних документах, ідентифікації забруднення об'єктів дослідження. 
Відібрана проба повинна представляти аналізовані показники складу в 
даний момент або за певний проміжок часу. 
Вибір місця відбору проб залежить від методів очищення стічних 
вод, їх характером та відбувається тільки з дозволу керуючого 
підприємства. 
Проби стоків беруть на виході з очисних споруд виробництва. 
Найкраще брати пробу у турбулентних потоках, де проходить гарне 
змішування води, або у декількох місцях течії потоків з подальшим їх 
з’єднанням для отримання середнього результату. 
У випадку коли вода надходить у водоймища через пристрій 
водорозливу, то пробу беруть напряму з точки скиду (падаючого потоку). 
Відбір проб може проводитися ручними або автоматичними 
пробовідбірними пристроями. Для виготовлення контейнерів 
пробовідбірних пристроїв або для їх покриття зсередини можуть бути 
використані: поліетилен, фторопласт, полікарбонатні полімери, скло, 
фарфор і інші хімічно інертні матеріали, що дозволить виключити 
можливість зміни складу відібраної проби. Металеві пристрої не можуть 
застосовуватися для відбору проб, якщо ті призначені для визначення 
концентрацій металів. 
Частота відбору може збільшуватись при проведенні ремонтних 
робіт, у аварійних ситуаціях, при запуску нових очисних споруд. 
Для зберігання проб використовують посуд з поліетилену або зі скла 
з герметичними, щільно закрученими кришками. Можливе також 
застосування коркових і резинових пробок, якщо у пробі не має у складі 
ртуті, озону, срібла, органічних речовин, та яка не потребує визначення 
хімічної потреби кисню. 
До кожної проби складають документ, в якому вказані такі пункти: 
а) вид стічних вод; 
б) місце відбору проби; 
в) дата та час відбору проби; 
г) спосіб відбору проби з уточненням типу пробовідбірника, 
додаткових пристроїв; 
д) вид проби (змішана чи проста); 
є) періодичність відбору проби; 
е) інформація про консервацію проби; 
ж) посада, прізвище та підпис особи, що несе відповідальність за 
відбір проб та її підготовку. 
У випадку коли аналіз води не можу бути проведений відразу після 
зняття проби, її дозволяється зберігати, з урахуванням допустимих строків 
зберігання [14]. 
 
2.2.2 Методика фізико-хімічного аналізу промислової стічної води 
 
Методика визначення температури стічних вод 
Температура води визначається на місці, де відбулося взяття проби. 
Для цього використовують термометр з позначкою на 1°С. 
Воду, об’ємом 1 л, наливають у ємність, потім занурюють нижню 
частину ртутного термометру у воду та через деякий час беруть показники. 
Стінки посудини з водою мають бути захищені від перегріву сонячними 
променями чи іншими джерелами тепла. Також визначають температуру 
повітря [15]. 
Методика визначення прозорості стічних вод 
На таку властивість води, як прозорість впливає її каламутність та 
колір. Прозорість визначають за мірою висоти водяного стовпчика, на 
рівні коли можна прочитати певний шрифт. 
Такий метод використовують при дослідженні стічних вод, проте він 
не є точним та дає тільки приблизні результати. Визначення прозорості 
проводять у лабораторних умовах, а результати позначають у сантиметрах. 
Хід визначення. Під дно циліндру розміщують добре освітлений 
шрифт, який повинен бути розбірливий. У саму ємність – циліндр 
наливають досліджувану воду до висоти, коли букви стають погано 
видимі. Дослід проводять при денному світлі. Для більшої точності 
результату, визначення можна провести декілька разів, та записують 
середнє значення. 
Методика визначення запаху стічних вод 
Для оцінки якості води проводять визначення її запаху. Для цього, 
досліджувану воду наливають на 2/3 об´єму в колбу, закривають пробкою 
та сильно струшують, потім відкривають пробку і визначають запах. При 
першій спробі, запах відчувається найсильніше.Характеристика запахів 
наведена у таблиці 2.1 
 
Таблиця 2.1 – Характеристика запахів стічної води 
Характер запаху Вид запаху 
Ароматичний  квітковий, свіжості 
Болотний  земляний, мулистий 
Гнильний  стічний, фекальний 
Дерев´яний  запах мокрого дерева 
Земельний  гнилий, прілий, багняний 
Пліснявий  застояний 
Сірководневий  тухлих яєць 
Трав’янистий  скошеної трави, сіна 
Невизначений  запах природнього походження  
 
Інтенсивність запаху вимірюється п’ятибальною шкалою  
представлено в таблиці 2.2 [16]. 
 
 
 
 
 
 
 
Таблиця 2.2 – Шкала оцінки інтенсивності запаху стічної води 
Оцінка 
Інтенсивність 
Характер проявлення запаху інтенсивності, 
запаху 
бал 
Немає запах не відчувається 0 
не відчувається споживачем, але 
Дуже слабкий виявляється при лаборному 1 
дослідженні 
помічається споживачем, якщо 
Слабкий 2 
звернути на нього увагу 
легко помічається і викликає 
Помітний 3 
несхвальний відклик про воду 
запах звертає на себе увагу і змушує 
Чіткий 4 
утриматись від споживання 
запах настільки сильний, що робить 
Дуже сильний 5 
воду непридатною для споживання. 
 
Методика визначення рН 
Величина рН є важливим показником кислотності або лужності води 
і допоміжною величиною в різноманітних аналітичних розрахунках. 
Для визначення величини pH існують два основні методи: 
колориметричний та потенціометричний. 
  Колориметричний метод заснований на зміні забарвлення 
індикатора, доданого до досліджуваного розчину, в залежності від 
величини pH. Цей метод недостатньо точний та вимагає введення сольових 
і температурних поправок. Він дає значну похибку за малої мінералізації 
досліджуваної води (менше 30 мг / л) і при визначенні pH забарвлених і 
каламутних вод [17]. Метод не можна застосовувати для вод, що містять 
сильні окислювачі або відновники. Використовується зазвичай в 
експедиційних умовах і для орієнтовних визначень. 
  Потенціометричний метод набагато точніше, позбавлений значною 
мірою всіх перерахованих недоліків, але вимагає спеціального приладу – 
pH-метру. Потенціометричний метод заснований на вимірюванні ЕРС 
електродної системи, що складається з індикаторного електрода і 
електрода порівняння. Електрод порівняння іноді називають допоміжним 
електродом.Величину рН визначаютьвимірюючи потенціал, який виникає 
на вимірюваному електроді.Результати визначення виражаються в 
одиницях рН. 
У роботі було проведено саме електрометричне визначення pH. 
Хід визначення.Прилад для вимірювання 
pHпромиваютьдистильованою водою у місці розташування електроду. 
Далі його повторно промивають досліджуваною водою, і лише після цього 
занурюють у пробу, що аналізують.  
Вимірювана величина потенціалу скляного електроду відраховується 
у мілівольтах або одиницях рН. Метод вимірювання обумовлений типом 
застосованого приладу в доданих до його інструкціях. 
 Методика визначення фосфатів у стічній воді 
Для визначення необхідності процесу біологічного очищення, 
проводять виявлення фосфатів у воді. Фосфат-іон утворює з катіонами 
Ag+в нейтральному середовищі жовтий осад фосфату аргентумуAg3PO4. 
Хід визначення. Уколбу вносять досліджувану пробу і краплями 
додають розчин AgNO3до припинення виділення осаду. 
Методика визначення сульфатів у стічній воді 
Метод засновано на реакції взаємодії сульфат-іонів з іонами барію, 
що супроводжується утворенням малорозчинного дрібнокристалічного 
осаду BaSO4білого кольору. 
Хід визначення. До 10 мл проби води додають 2 – 3 краплі 0,1 М 
розчину хлоридної кислоти і 0,5 мл 10% розчину BaCl2.  
 
2.2.3 Фотометричний аналіз вихідної та очищеної промислової 
стічної води 
 Фотометричний аналіз показує поглинання, пропускання та 
розсіювання світла речовиною, що досліджують. Такий аналіз проводять за 
допомогою спеціального приладу – спектрофотометру. Основою аналізу є 
властивість розчину до поглинання ультрафіолетового світла. 
У роботі використовували спектрофотометр марки UV-5800 PC, який 
зображено на рисунку 2.4. 
 
 
Рисунок 2.4 – Спектрофотометр марки UV-5800 PC 
 
Хід визначення. Спектрофотометр вмикають та залишають на 15 
хвилин для нагрівання. Для проведення аналізу використовують скляні 
кювети з довжиною оптичного шляху 10 мм і загальним об’ємом 3,5 мл. У 
першу кювету, яку поміщають у базову комірку кюветного відділення, 
наливають дистильовану воду для встановлення «нульового» значення. 
В іншу кювету наливаютьдосліджувану пробу, встановлюють в 
другу комірку та закривають кюветне відділення. Після цього на дисплеї 
задають потрібну довжину хвилі та встановлюють «нуль» за допомогою 
дистильованої води. Далі перемикач переводять у положення «два» й 
вимірюють оптичну густину водної проби. Тривалість вимірювання 
становить 3 секунди, а результат відображається на дисплеї в умовних 
одиницях оптичної густини. 
2.2.4 Визначення каламутності води 
 
Визначення каламутності води базується на вимірюванні 
інтенсивності світла, яке розсіюється або поглинається завислими 
частинками, що містяться у воді, яке розсіюється завислими у воді 
частками, такими як глина чи органічні домішки. Для визначення 
каламутності води використовували мутномір Cyber Scan TB1000, який 
зображено на рисуноку 2.5.  
 
 
Рисунок 2.5 – Мутномір Cyber Scan TB1000 
 
Мутномір увімкнюють і дають йому прогрітися протягом 30 хвилин. 
Для аналізу використовують скляні кювети з довжиною оптичного шляху 
30 мм та об’ємом 50 мл. 
Кювету заповнюють досліджуваною пробою й закривають чорною 
кришкою, щоб запобігти потраплянню стороннього світла під час 
вимірювання. Після цього закриту кювету встановлюють у відповідний 
відсік мутноміра. Через 3–5 секунд на електронному дисплеї з’являється 
фактичне значення каламутності розчину. 
2.2.5 Визначення твердості води 
 
Твердість води визначають за кількістю солей кальцію і магнію в ній. 
Твердою водою називають ту, яка містить значні кількості вапнякових 
солей, а м'якою – коли цих солей зовсім немає, або вони містяться в 
незначних кількостях. 
Визначення загальної твердості води було проведено 
трилонометричним методом. Для цього проводилось титрування розчином 
двонатрієвої солі етилендіамінтетраацетатної кислоти (трилон Б) 
у лужному середовищі в присутності індикатора еріохрому чорного. 
Проведено два досліди, а саместічної води та води післякоагуляції та 
флокуляції. Для приготування розчину до 100 мл води додавали 5 мл 25 %-го 
розчинуаміаку (NН4ОН). Далі проходив процес розчинення 500 мг індикатору 
хромогену чорногов отриманому розчині. Забарвлення отриманого розчину 
виявилось винного кольору. Титрування проходить за допомогою бюретки 
0,05н водним розчином трилону Б до переходу забарвлення  в 
світлофіолетове. 
 
2.2.6 Методика роботи з електричною мішалкою 
 
Для проведення процесу адсорбції було застосовано пристрій – 
електричну лопатеву мішалку, схематично яку зображено на рисунку 2.6. 
Обертання лопатей здійснюється електричним приводом, що працює 
від стандартної мережі 220 В, а частота обертів налаштовується за 
допомогою спеціального регулювального пристрою. 
 
 
1 – блок живлення, 2 – пристрій регулювання швидкості обертання,  
3 – шкала кількості обертів, 4 – вмикач, 5 – лопаті, 6 – робоча ємність 
 
Рисунок 2.6 – Схематичне зображення електричної лопатевої мішалки 
 
 У ємність засипають бентоніт та стічну воду в оптимальному 
відношенні 1:5 (200 г матеріалу і 1 дм3 стічної води) та вмикають мішалку. 
Процес проходить за умови постійно діючої лопатевої мішалки за 
фіксованої швидкості обертання лопатей (300 об/хв), за нормальної 
температури. 
 
2.2.7 Характеристика приладу для фарбування тканини 
 
 Для фарбування у лабораторії підприємтсва використовували 
фарбувальну установку AHIBANUANCE яка представлена на рисуноку 2.7 
 
 
  
Рисунок 2.7 – Фарбувальна установка лабораторного типу 
AHIBANUANCE 
 
 В установці використовуються новітні технології точного контролю 
температури. Для фарбування було встановлено режим, що проходить при 
температурі 950 С протягом 40 хвилин. Цей режим розроблений спеціально 
для фарбування прямими барвниками.  
  
  
 2.2.8 Характеристика лабораторної сушильної шафи 
  
 Сушильна шафа – це економічна електропіч компактних розмірів, 
призначена для сушки матеріалів. Основним завданням сушильних шаф є 
видалення вологості і просушування предметів. 
Принцип роботи сушильної лабораторної шафи заснований на 
високотемпературному зневодненні матеріалів, що поміщені в сушильну 
камеру. При нагріванні зразків волога поступово випаровується, 
зменшуючи вагу аналізованої проби. Потік повітря, що входить через 
отвори в дверцятах, і витяжні труби в задній частині корпусу, створюють 
тягу за рахунок конвекції. Волога, що випарувалась, за допомогою 
гарячого потоку повітря надходить  в атмосферу через витяжні труби. 
Підтримання стабільної заданої температури в кожній сушильній камері 
забезпечують регулятори. Відображення заданої і дійсної температури для 
візуального контролю проводиться цифровими дисплеями. 
 Для роботи у лабораторії підприємства використовували  сушильну 
електричну шафу OlsenFund, щозображена на рисунку 2.8.  
 
 
 
 
Рисунок 2.8 – сушильнашафа OlsenFund 
 
2.2.9 Прилад для визначення стійкості тканини до тертя 
  
 У роботі проводили аналіз тканини на її стійкість до тертя. Тканину 
перевіряли методами сухого та мокрого тертя. Для проведення досліду 
використовували прилад для вимірювання стійкості  тканини до тертя, що 
зображений на рисунку 2.9. 
 
  
 Рисунок 2.9 – Лабораторний прилад для вимірювання стійкості 
тканини до сухого та мокрого тертя 
 
 Для проведення аналізу було взято досліджувані зразки розміром 
приблизно 18x8 см. Пофарбовану тканину накладають лицьовою стороною 
вгору на прилад для вимірювання стійкості до тертя та закріплюють. 
Зразок бавовняної тканини білого кольору натягують на кінець стержня 
приладу і затискають кільцем. Для сухого тертя використовують сухий 
зразок білої тканини, а для мокрого тканину попередньо змочують у воді. 
 Тертя білої бавовняної тканини по поверхні пофарбованого зразку 
проводять рухом столика назад і вперед, на відстані 10 см протягом 10 
секунд. Результати визначають за п’ятибальною шкалою.  
 Стійкість до стирання визначається за ступенем фарбування 
попередньо заданої білої тканини і оцінюється по 5 рівням. Чим більше 
значення, тим краще стійкість до стирання. Під стійкістю до стирання 
розуміється ступінь знебарвлення пофарбованих тканин після тертя. 
 
  
 2.2.10 Характеристика приладу для визначення інтенсивності 
фарбування тканини 
 
 Для визначення інтенсивності фарбування тканини, було проведено 
аналіз на спектрофотометрі. Для цього використовували лабораторний 
спектрофотометр настільного типу серії Datacolor 400  який представлено 
на рисуноку 2.10. Він призначений для використання як прилад для 
вимірювання, уточнення та оцінки кольорів як у лабораторних, так і у 
виробничих умовах, особливо там, де потрібен точний результат 
визначення кольору тканини.  
 
 
  
 Рисунок 2.11 – лабораторний спектрофотометр настільного типу 
серії Datacolor 400 
  
Інтенсивність фарбування тканини визначали за такими критеріями, як: 
1) dL – світлота; 
2) dA– зелено-червоний відтінок (з позначкою «+» – червоніший, з 
позначкою «-» – зеленіший); 
3) dB – жовто-синій відтінок (з позначкою «+» – жовтіший, з 
позначкою «-» – синіший); 
4) dE – колірне відхилення; 
5) інтенсивнястьфарбування, розраховується як 100 – (dL ·10). 
 
Висновки до розділу 2. 
 
У роботі над очищенням стічної води текстильно-фарбувального 
підприємства використовували ряд матеріалів та приладів, що були 
необхідними для отримання результату. Головним матеріалом у роботі 
була бентонітова глина. Вибір цього адсорбенту зумовлений його 
перевагами у очищенні стічної води.  
Для досягнення високого ступеня очищення води, було використано 
флокулянт та коагулянт. Такі допоміжні матеріали дають змогу провести 
швидке та якісне очищення.  
Для проведення аналізу очищеної води було розроблено методику 
роботи з урахуванням фізико-хімічних властивостей стічної неочищеної 
води. Було застосовано декілька таких методів, за допомогою яких 
проведено оцінку результату роботи. 
У ході роботи було застосовано деякі електричні прилади для 
підвищення ефективності процесу. Такі прилади були необхідними на усіх 
стадіях процесу – починаючи зі збору та очищення стічної води з 
текстильно-фарбувального підприємства та до останнього етапу – 
фарбування тканини. 
 Частина аналітичних дослідів проводилась на обладнанні, яке 
знаходиться на кафедрі хімічних технологій та водоочищення ЧДТУ і було 
закуплено в рамках  міжнародних проектів «Водна Гармоня Ерзмус +» та 
«Водна Гармонія Евразія-ІІ» в яких кафедра брала активну участь. 
3 АНАЛІЗ ТА ТЕОРЕТИЧНІ ОБГРУНТУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ 
ПРАКТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
3.1 Дослідження адсорбційних властивостей бентонітових глин 
 
 3.1.1 Підготовка природних сорбентів до процессу очищення стічної 
води.  
Очищення стічних вод з використанням бентонітів містить у собі 
декілька стадій: 
1) Підготовка бентонітових глин 
2) Адсорбція 
3) Коагуляція та флокуляція 
4) Відстоювання та фільтрація води для видалення утворених 
пластівців 
5) Аналіз очищеної води 
Перед використанням бентонітів для подальшого очищення води було 
виконано низку підготовчих операцій у такій послідовності: 
1. просіювання — для поділу сорбенту за розміром фракцій. 
Основною метою було вилучення дрібних частинок (до 1 мм), 
оскільки саме вони найбільше підвищують каламутність очищеної 
води. Крім того, це дозволяло оцінити вплив різного розміру фракцій 
на ефективність водоочищення. Для просіювання застосовували 
механічні сита. 
2. промивання — передбачає обробку бентоніту під струменем води, 
що дозволяє змити пил та інші дрібні забруднення з поверхні глини. 
3. сушка — здійснювалася з метою видалення вологи, яка могла бути 
поглинута як під час промивання, так і з повітря. Для цього 
використовували сушильну шафу: бентоніт висушували при 
температурі 105 °C протягом 1 години. Такий режим забезпечує 
видалення вологи з пор сорбенту, не порушуючи його структуру. 
4. термічна активація — це процес тривалої термічної обробки 
матеріалу. 
Її проводили з метою підвищення адсорбційної здатності бентоніту, 
посилення ефективності очищення стічної води та загального 
вивчення впливу термоактивації на процеси водоочищення. 
Прожарювання глини здійснювали в муфельній печі типу СНОЛ–
1,6.2,5.1/9–И4 при температурі 450 °C упродовж 4,5 годин. Після 
прожарювання глину охолоджували в ексикаторі, уникаючи доступу 
повітря. 
 
3.1.2 Адсорбція стічної води бентонітовими глинами 
Першим етапом очищення було проведення адсорбції проби стічної 
води. Для цього шар адсорбенту – бентонітової глини, занурювали у 
розбавлену стічну воду концентрацією 1:100. Процес проходив у рамках 
лабораторних дослідів. 
Забарвлення розбавленої стічної води за стоків до адсорбції мало 
світло-фіолетовий відтінок, проте після адсорбції спостерігалось 
помутніння розчину та зміна забарвлення на коричневий. На рисунку 3.3 
зображено різницю у забарвленні стічної води до та після адсорбції. 
 
                   а)          б)       в) 
а) нерозбавлена концентрована стічна вода з підприємства;  
б) розбавлена стічна вода концентрацією по відношенню до 
дистиляту 1:100; в) розбавлена стічна вода з зануреним шаром адсорбенту. 
 
Рисунок 3.1 Зображення стічної води фарбувального виробництва у 
ході дослідження процесу адсорбції 
 
3.2 Аналіз очищених стічних вод фарбувально-текстильного 
виробництва у лабораторних умовах 
 
 Результати фотометричного аналізу стічної води, очищеної за 
допомогою бентоніту, наведено у таблиці 3.1 та рисунку 3.2 у вигляді 
залежності оптичної густини від довжини хвилі. 
 
Таблиця 3.1 – Результати фотометричного аналізу стічної води  
Вода після 
Вихідна стічна Вода після 
Довжина хвилі коагуляції та 
вода адсорбції 
флокуляції 
400 0,0359 0,2004 0,0628 
420 0,0367 0,1562 0,0238 
440 0,0377 0,1425 0,0120 
Вода після 
Вихідна стічна Вода після 
Довжина хвилі коагуляції та 
вода адсорбції 
флокуляції 
460 0,0562 0,1374 0,0081 
480 0,0623 0,1346 0,0069 
500 0,0613 0,1322 0,0061 
520 0,0455 0,1299 0,0057 
540 0,0417 0,1274 0,0048 
560 0,0361 0,1239 0,0037 
580 0,0305 0,1204 0,0027 
600 0,0268 0,1173 0,0018 
620 0,0235 0,1153 0,0014 
640 0,0192 0,1128 0,0013 
 
 
 
Рисунок 3.2 – Залежність оптичної густини стічної води після 
адсорбції та коагуляції від довжини хвилі 
 
 Аналізуючи наведену графічну залежність оптичної густини від 
довжини хвилі, маємо порівняльну характеристику стічної води, води після 
адсорбції та води, яка пройшла стадію очищення. Пік оптичної густини, що 
і визначає забарвлення вихідної стічної води, спостерігається при 480 нм. В 
очищеній воді цього піку немає, що свідчить при видалення хромофорної 
частини барвника, яка зумовлювала цей пік. Попри такі зависокі результати 
оптичної густини, слід констатувати візуальні спостереження. У процесі 
очищення стічна вода втратила забарвлення, однак бентоніт у зоні 
контакту з рідкою фазою втратив свою кристалічну структуру та перейшов 
у стан суспензії. У результаті вода містила значну кількість помітних 
частинок бентоніту, які неможливо було вилучити ні фільтруванням, ні 
механічним відстоюванням протягом щонайменше 24 годин. Після 
проведення процесів очищення стічних вод бентонітовими глинами в також 
спектрофотометричного дослідження отриманої води, було проведено її 
фізико-хімічний аналіз. Результати аналізу наведено в таблиці 3.2. 
 
 Таблиця 3.2 – Результати аналізу очищеної стічної води 
Показник Стічна вода Очищена вода 
Температура, 0 С 13 14 
Каламутність 0,89 0,20 
Плаваючі домішки пластівці відсутні 
рН 10,34 7,5 
Фосфати відсутні відсутні 
Хлориди наявні наявні 
Сульфати наявні наявні 
Колір світло-фіолетовий безбарвний з незначною 
каламутністю 
В’язкість, μ, Па·с 0,995 0,994 
Твердість води, мг екв/л 0,13 0,41 
Загальний ступінь 91 
очищення,% 
 
Аналізуючи наведену таблицю 3.2 спостерігається, що після 
очищення каламутність води видаляється, що доведено визначенням 
каламутності, а також відображається на показниках оптичної густини. 
Також у процесі гідролізу коагулянту виділяються іони SO 2-
4 , внаслідок 
чого знижується рН, що свідчить про необхідність додаткової обробки 
води для вирівнювання цього показнику. З метою вирівнювання рН до 
нейтрального середовища (рН = 7) проведено процес підлуговування з 
використанням реагенту NaOH. При додаванні лугу, в очищеній воді 
утворюється білий осад Al(OH)3, тому одержану суміш піддавали 
фільтрації, забезпечуючи також видалення залишкового алюмінію. 
Загальний ступінь очищення становить ~ 91%. 
 
  
 
3.3 Дослідження повторного використання очищеної стічної води в 
технології фарбування тканини 
   
 Першим етапом у проведенні процесу фарбування є приготування 
маточного розчину барвника. На 400 мл води було взято 1 г барвника 
Прямого синього ДіректB2RL та 1 г Прямого червоного світлостійкого. 
Загальний об’єм ванни становить 80 мл.  
 Рецептура фарбувальної ванни: 
1) барвник 12 мл; 
2) сода Na2CO3 – 2 г; 
3) сіль NaCl– 3 г; 
4) вода очищена – 63 мл; 
Всього: 80мл. 
 Після приготування розчину було проведено фарбування у 
фарбувальній установці лабораторного типу AHIBANUANCE. Після 
закінчення роботи машини, можна обережно дістати пробірки зі зразками 
та оцінити результат. Наступним етапом була сушка у сушильній 
електричній шафі  OlsenFund, щозображена. Сушка проводилась протягом 
5 хвилин.  Сушка необхідна для отримання висушеної тканини.  
 На рисунку 3.2 порівняно результати  фарбування тканини, що 
пофарбована підготовленою  водою підприємства, та стічною водою, що 
очищена бентонітовими глинами. На рисунку зображено фарбування 
двома барвниками – Прямим синім B2RL та Прямим червоним 
світлостійким. 
 
      (а 1)                          (а 2)                                (б 1)                         (б 2)  
  
 1 – зразок, пофарбований за базовою рецептурою з використанням 
пом’якшеної води; 
 2 – зразок, пофарбований у виробничих умовах  з використанням 
очищеної стічної води бентонітом. 
  
 Рисунок 3.2 – Тканина пофарбована барвниками Прямим синім 
Дірект B2RL (а) та Прямим червоним світлостійким (б) 
  
 3.4 Результати досліджень фарбування тканини за допомогою 
очищеної стічної води методом адсорбції бентонітом 
 
 Показники міцності забарвлень до впливів, яке трапляється при 
носінні або експлуатації виробів, носять назву споживчих, а в разі 
додаткових обробок тканини після фарбування, в процесі заключної 
обробки, забарвлення повинна мати так званої технологічної міцністю. 
Провести чітке розмежування між зазначеними двома видами міцності 
забарвлень можна. Найбільш часто визначають показники міцності до 
наступних дій: до світла; до прання при температурі 60 ° С і при кипінні; 
до дії мильного і мильно-содового розчину, поту, морської води; до сухого 
і мокрого тертя; до відбілювання та прасування. 
 Основними чинниками, що впливають на стійкість забарвлення, є 
властивості самих барвників та технологія фарбування. Рівень стійкості 
забарвлення пов’язаний з інтенсивністю кольору. Оцінювання стійкості 
барвників до різних фізико-хімічних впливів здійснюють на основі 
візуального або спектрофотометричного аналізу, визначаючи зміну 
початкового забарвлення та ступінь зафарбовування білих контрольних 
зразків із різних волокон, які піддаються відповідним обробкам.  
 Для оцінки результату фарбування тканини було проведено декілька 
дослідів. Першим дослідом було визначення стійкості до сухого та 
мокрого тертя. Для проведення досліду використовували прилад для 
вимірювання стійкості тканини до тертя. Стійкість до сухого та мокрого 
тертя зображено у таблиці 3.3. 
 Для аналізів було взято такі зразки:  
 Зразок 1 – пофарбований за базовою рецептурою  з використанням 
підготовленої пом’якшеної води; 
 Зразок 2 – пофарбований у виробничих умовах з використанням 
очищеної стічної води бентонітом. 
  
Таблиця 3.3 – Значення стійкості забарвлення 
Барвник Сухе тертя Мокре тертя 
Зразок 1 Зразок 2 Зразок 1 Зразок 2 
Прямий синій 4 3 4 3 
ДіректB2RL 
Прямий 2 2 2 2 
червоний 
світлостійкий 
  
Результати аналізу на мокре та сухе тертя зображено на рисунках 3.3 та 3.4 
 
 
                                    Зразок 1                           Зразок 2  
Зверху вниз – мокре тертя, сухе тертя 
  
 
 Рисунок 3.3 Результати аналізу на мокре та сухе тертя  для барвника 
Прямий червоний світлостійкий 
 
 
                                        Зразок 1                       Зразок 2 
Зверху вниз – мокре тертя, сухе тертя 
  
 Рисунок 3.4 Результати аналізу на мокре та сухе тертя  для барвника 
Прямий  синій Дірект B2RL 
 
 У результаті отримали стійкість 3 бали до стирання для тканини 
пофарбованої барвником Прямим синім Дірект B2RL за допомогою 
очищеної бентонітом стічної води, та 2 бали для тканини пофарбованої 
барвником Прямим червоним світлостійким за критеріями сухого та 
мокрого тертя. Щодо пофарбованої тканини за рецептурою підприємства 
то стійкість показала кращий результат – 4 бали у разі фарбування Прямим 
синім Дірект B2RL та  2 бали з барвником Прямий червоний світлостійкий. 
 Для визначення інтенсивності фарбування тканини, було проведено 
аналіз на спектрофотометрі. Для цього використовували лабораторний 
спектрофотометр настільного типу серії Datacolor 400. Результати 
спектрофотометричного аналізу наведено у таблиці 3.4. Згідно з 
державними стандартами на текстильну продукцію колірне відхилення dE 
не повинне перевищувати значення 3. 
  
Таблиця 3.4 – Показники інтенсивності пофарбованих зразків. 
Тканина Барвник Зразки dL dA dB dE Інтенсивність 
фарбування 
світлота відтінок Відтінок Колірне  
(зелено- (жовто- відхилення 
червоний) синій) 
Бязь Прямий синій 1     100% 
артикул ДіректB2RL 
2 +0,55 -0,74 -0,050 1,04 94,5% 
3399 
світліший зеленіший синіший 
Прямий 1     100% 
червоний 
світлостійкий 2 +0,66 +2,34 +0,91 2,3 93,4% 
світліший червоніший зеленіший 
 Зразок 1 – пофарбований за базовою рецептурою ПрАТ «ЧШК» з 
використанням пом’якшеної води; 
 Зразок 2 – пофарбований у виробничих умовах ПрАТ «ЧШК» з 
використанням очищеної стічної води бентонітом. 
 
 Висновки до розділу 3. 
 
 1. Процес сорбції є одним з найефективніших методів видалення 
органічних барвників із стічних вод. Перспектива і ефективність 
застосування бентонітових глин для очищення стічних вод фарбувального 
виробництва підтверджуються їх перевагами перед іншими сорбентами, а 
саме: вони доступні, мають низьку вартість, є можливість регенерації і 
багаторазового застосування. Основними перевагами використання 
бентонітів у водоочисних технологіях є їх значні геологічні запаси, дешеве 
видобування породи, проста підготовка до транспортування та 
використання, можливість використання відпрацьованих сорбентів у інших 
технологіях, завдяки чому відпадає потреба у вартісній регенерації. 
 2. В ході проведення роботи досліджувалась здатність природного 
сорбенту бентоніту очищувати стічні води фарбувального виробництва. 
3. При застосуванні бентонітових глин для очищення промислових 
стічних вод  фарбувального виробництва було досягнуто ступінь очищення 
91%. 
 4. У процесі фарбування було використано очищену бентонітом 
стічну воду виробництва. Результат було проаналізовано за декількома 
показниками.  
 5. Аналізуючи інтенсивність забарвлення тканини, що пофарбована 
стічною водою, очищеною бентонітом, отримали високі результати. 
Інтенсивність забарвлення тканини барвником Прямий синій Дірект B2RL 
становив 94,5%, а барвником Прямий червоний світлостійкий – 93,4%. 
 6. Аналіз на сухе та мокре тертя показав, що стійкість до сухого тертя 
зразків, пофарбованих з використанням очищеної стічної води має 2 бали, і 
є на рівні зразків, пофарбованих за базовою рецептурою виробництва з 
використанням пом’якшеної води. Стійкість до мокрого тертя 
досліджуваного зразку дещо знизилась в порівнянні з еталоном . 
 
4 ВИБІР ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ 
         
       Адсорбція є одним із найрезультативніших способів глибокого 
очищення природних і стічних вод, передусім від органічних забруднень. 
Під адсорбцією розуміють процес накопичення однієї або кількох речовин 
на поверхні чи в порах твердого матеріалу. Тверду речовину, на поверхні 
або в поровому просторі якої відбувається поглинання, називають 
адсорбентом (або сорбентом). Речовину, що вилучається з водного розчину 
чи перебуває в газоподібному або рідкому стані та підлягає поглинанню, 
називають адсорбтивом, а речовину, вже зв’язану та сконцентровану на 
поверхні адсорбенту, — адсорбатом. 
    Сутність адсорбції полягає в тому, що під час контакту рідини з твердим 
тілом молекули рідини можуть переходити на поверхню твердого 
матеріалу та утримуватися на ній. Цей метод використовують у різних 
процесах очищення природних і стічних вод, зокрема: 
 для вуглювання природних вод з метою видалення забарвлених 
домішок (сполук гумінових і фульвокислот), що впливають на 
органолептичні показники — кольоровість, запах і присмак; 
 для дезодорації та дехлорування води під час її підготовки до 
питного водопостачання з метою зниження концентрації хлору до 
необхідного рівня; 
 для вилучення окремих органічних сполук або цілих груп 
компонентів на локальних очисних спорудах; 
 для очищення біологічних стічних вод від органічних речовин. 
        Сорбційне очищення стічних вод доцільно використовувати в тих 
випадках, коли вони містять переважно ароматичні сполуки, неелектроліти 
або слабкі електроліти, барвники, ненасичені або гідрофобні аліфатичні 
сполуки. При вмісті в стічних водах тільки неорганічних сполук і нижчих 
одноатомних спиртів цей метод очищення води не використовують [22]. 
         
 
Схеми адсорбційних установок: 
- з послідовним введенням адсорбенту (рисунок 4.1); 
     - із протитечійним введенням адсорбенту (рисунок 4.2); 
     - безперервної дії (рисунок 4.3). 
 
1 – змішувачі; 2 – відстійники. 
 
        Рисунок 4.1 – Схема адсорбційної установки з послідовним введенням 
адсорбенту 
 
1 – змішувачі; 2 – відстійники; 3 – приймачі; 4 – насоси. 
 
        Рисунок 4.2 – Схема адсорбційної установки із протитечійним 
введенням адсорбенту 
 
1 – усереднювач; 2 – насос; 3 – фільтр; 4 – адсорбційні колони; 5 – ємність 
 
        Рисунок 4.3 – Схема адсорбційної установки безперервної дії 
 
        При компонуванні технологічних схем адсорбційного очищення води 
використовують в основному три типи масообмінних апаратів, які 
принципово відрізняються умовами контакту адсорбенту та води, що 
очищається: з нерухомим шаром сорбенту, псевдозрідженого шару й з 
механічним перемішуванням. Апарати з нерухомим шаром сорбенту 
(фільтрованого типу) відрізняються простотою й надійністю роботи, що 
обумовило їх широке використання в техніці водопідготовки. Такі апарати 
виготовляють закритими (напірні адсорбери) у вигляді сталевих 
циліндричних колон, розрахованих на роботу під тиском, або відкритими 
(безнапірні апарати) у вигляді резервуарів з прямокутним або круглим 
перерізом. Напрямок руху води в адсорберах з нерухомим шаром може 
бути як зверху вниз, так і знизу нагору. Важливою перевагою, крім уже 
зазначених, апаратів фільтрувального типу є можливість регенерації 
відпрацьованого сорбенту усередині самого адсорбера. 
         На очисних спорудженнях великої продуктивності застосовують 
апарати із псевдозрідженим шаром сорбенту , як представлено на рисунку 
4.4 і так звані адсорбери зі зваженим шаром сорбенту (рисунок 4.5). Це 
устаткування має такі важливі переваги: можливість використання зерен 
сорбенту відносно невеликих розмірів (0,2…1,0 мм), тобто частинок 
активованого вугілля з розвиненою поверхнею; невисокий гідравлічний 
опір шару; висока рухливість частинок у псевдозрідженому («киплячому») 
шарі, що дозволяє здійснювати безперервний  процес адсорбції. Адсорбери 
псевдозрідженого шару існують у кількох модифікаціях: одно-, 
багатоярусні, а також із секціонуванням шару сорбенту [23]. 
         Конструкція адсорбера безперервної дії  представлена на рисунку 4.6 
принципово схожа з конструкцією освітлювачів. Установка постачена 
виносним вуглеущільнювачем  1 із примусовим відсмоктуванням 
адсорбенту. Останній подається в установку зі струменем освітленої води 
(іноді суспензія вугілля готується на очищеній або дистильованій воді), що 
находить на очищення через центральну трубу 2 і дифузор 5. Пройшовши 
розподільні решітки 4, вугілля затримується зваженим шаром, а очищена 
вода видаляється з верхньої частини установки через дірчасту затоплену 
кільцеву трубу 3. 
         Апарати з перемішуванням застосовують переважно під час 
очищення стічних вод із використанням порошкоподібного активованого 
вугілля, яке має низку істотних переваг порівняно з гранульованим. 
Передусім це нижча собівартість: ціна порошкового вугілля становить 
лише від 1/4 до 1/3 вартості гранульованого. Крім того, порошкоподібна 
форма забезпечує значно швидше поглинання забруднювальних речовин із 
розчину завдяки скороченню шляху внутрішньої дифузії та збільшенню 
зовнішньої поверхні сорбенту. Особливо слід зазначити зручність 
гідравлічного транспортування порошкоподібного вугілля в системах 
очищення стічних вод. В апаратах з порошкоподібним  активованим 
вугіллям застосовують механічне, гідравлічне або пневматичне 
перемішування адсорбенту з водою [24].  
 
 
1 – конічне днище; 2 – розподільна решітка; 3 – колона; 4 – центральна 
труба; 5 – напрямна лійка; 6 – зливний жолоб; 7 – розширена частина 
колони;   
8 – розвантажувальний патрубок; 9 – труби відводу очищеної води;  
10 – ущільнювач вугілля. 
 
         Рисунок 4.5 – Адсорбер із псевдозрідженим шаром 
 
1 – вуглеущільнювач; 2 – центральна труба подачі освітленої води та 
активованого вугілля; 3 – дірчаста труба; 4 – розподільні решітки; 5 – 
дифузор  
         Рисунок 4.6 – Адсорбер із зваженим шаром активованого вугілля 
Відомі технологічні схеми адсорбційного очищення стічних вод 
твердим сорбентом: 
- яка включає в себе змішувач, відстійники, адсорбер;  
-  яка включає циліндричний адсорбер з нерухомим шаром 
адсорбенту, збірник шламу, резервуар для збору очищеної води.  
Недоліком таких технологічних схем є очищена стічна вода певного 
ступеня каламутності, яка потребує подальшого доочищення шляхом 
введення коагулянту та флокулянту.  
Найбільш відомою до запропонованої та обраною в якості прототипу 
є технологічна схема адсорбційного очищення стічних вод текстильного 
виробництва , яка включає усереднювач стічної води, вертикальні 
відстійники, вакуум - та вугільні фільтри, флотатор, ємкість з коагулянтом, 
ємкості для збору очищеної води. Недоліком такої технологічної схеми є 
використання дороговартісного адсорбента активованого вугілля з малим 
радіусом пор, а також недостатній ступінь очищення води для можливого 
її повторного використання.  
У якості адсорбента було використано природний цеоліт (сокирніт) 
із Сокирницького родовища Закарпатської області (Україна) з розміром 
фракції 2,5–5 мм. 
Мінеральний склад природного цеоліту включає: клиноптилоліт (65–
80%), монтморилоніт (2–4%), кварц (до 10%), плагіоклаз (5–10%), 
карбонат (близько 3%), гідрослюду (1–3%). 
Загальна молекулярна формула має вигляд: Mₓ/ₙ[Al₂O₃)ₓ(SiO₂)ᵧ]·WН₂O. 
Хімічний склад цеоліту (%): SiO2 65,0 – 71,3; Al2O3 11,5 – 13,1; CaO 2,7 – 
5,2; K2O 2,2 – 3,4; Fe2O3 0,7 – 1,9; MgO 0,6 – 1,2; Na2O 0,2 – 1,3; TiO2 0,1 – 
0,3; MnO 0,04; P2O5 0,02. Тип каркасу - шаруватий, діаметр каналів 0 38- 0 
62 нм, повна обмінна ємність 2 64. 
В основу корисної моделі поставлена задача економічно скоротити 
кількість використання технологічної води шляхом очищення стічної води 
та використати останню, як оборотну, в технології фарбування тканини. 
Поставлена задача досягається тим, що технологічна схема очищення 
стічної води фарбувально-оздоблювального виробництва включає 
фарбувально-роликову машину (джиггер), бак для збору стічної води 
(усереднювач), фільтр попереднього очищення стічної води, муфельну піч, 
ємкість для кислотної модифікації цеоліту, контактний апарат 
адсорбційного очищення (адсорбер), ємкості коагулянту та флокулянту, 
вакуум-фільтр, бак з очищеною водою.  
На рисунку 4.7 наведена технологічна схема очищення стічної води 
фарбувально-оздоблювального виробництва природним сорбентом 
цеолітом з подальшим використанням очищеної води в технології 
фарбування тканини, як оборотної. По даній схемі для очищення стічної 
води та подальшого використання її, як оборотної, встановлене наступне 
обладнання: 
1 – ємкість з технологічною водою; 2 – ємкість з барвниками та 
допоміжними речовинами; 3 — ємність для приготування фарбувального 
розчину; 4 — фарбувально-роликова машина (джиггер); 5 — збірник 
стічних вод (усереднювач); 6 — фільтр попереднього очищення стічної 
води; 7 — контактний апарат адсорбційного очищення (адсорбер); 8 — бак 
із цеолітом; 9 — муфельна піч; 10 — резервуар для кислотної модифікації 
цеоліту; 11 — ємність із 10% розчином сульфатної кислоти; 12 — 
резервуар для промивання цеоліту; 13 — осушувач; 14 — збірник шламу; 
15 — дозатори; 16 — електропривід; 17 — змішувач; 
18 — бак із коагулянтом та флокулянтом; 19 — відстійник; 
20 — вакуум-фільтр; 21 — резервуар з очищеною водою. 
Процес очищення стічної води за цією технологічною схемою 
відбувається таким чином. Пом’якшена технологічна вода з ємності 1 та 
барвники з допоміжними речовинами з ємності 2 подаються в ємність 3, де 
готують фарбувальний розчин. Далі цей розчин надходить до 
фарбувально-роликової машини (джиггера) 4, у якій здійснюється 
фарбування тканини. Стічна вода після фарбування потрапляє до збірника-
усереднювача 5, звідки подається на фільтр попереднього очищення 6. На 
цьому етапі затримуються дисперсні частинки і видаляється приблизно 
50% органічних речовин. 
Після фільтрації стічна вода надходить у контактний апарат адсорбційного 
очищення 7, де відбувається її подальше очищення. До апарата 7 також 
подається адсорбент — цеоліт, який попередньо надходить із бака 8 до 
муфельної печі 9, де піддається термоактивації при температурі 450 °C 
протягом 4,5 години. 
 В апараті 9 відбувається термічна активація цеоліту шляхом 
прожарювання, метою якої є видалення вологи з його пор, що покращує 
адсорбційні властивості матеріалу. Після термічної обробки цеоліт 
охолоджується до кімнатної температури без доступу повітря. 
Термічно активований цеоліт надходить у резервуар 10 для кислотної 
модифікації, куди з ємності 11 подають 10% розчин сульфатної кислоти. У 
цьому резервуарі відбувається кислотна модифікація цеоліту. Після 
обробки кислотою матеріал підлягає десятикратному промиванню в 
резервуарі 12, а далі висушується в осушувачі (сушильній шафі) при 
температурі 105 °C упродовж 30 хвилин до досягнення сталої маси. Така 
підготовка суттєво підвищує адсорбційну здатність цеоліту, збільшує 
кількість макропор та підвищує ефективність процесу адсорбції. 
Підготовлений сорбент подається в адсорбер (контактний апарат) 7, де 
безпосередньо відбувається очищення стічної води. У контактному апараті 
модифікований цеоліт поглинає барвники та допоміжні речовини зі 
стічних вод. Відпрацьований адсорбент скидається до збірника шламу 14 
та підлягає утилізації. 
Очищена на стадії адсорбції вода надходить на стадію доочищення — 
коагуляцію та флокуляцію — у змішувач 17. З ємності 18 сюди подають 
розчини коагулянту (сульфату алюмінію) та флокулянту (натрію 
альгінату). Перемішування здійснюється електроприводом 16 протягом 5 
хвилин. 
Після інтенсивного перемішування та утворення пластівців коагулянтів 
суміш надходить у відстійник 19, де відбувається їх осадження. Далі вода 
подається на вакуум-фільтр 20 для остаточного видалення завислих 
домішок, неосаджених пластівців і частинок глинистої породи — цеоліту. 
Після фільтрації очищена вода потрапляє в бак 21 і як оборотна подається 
в ємність 3 для приготування наступної порції фарбувального розчину. 
Дозування барвників та інших реагентів здійснюється за допомогою 
дозаторів 15. 
 
 
 
 
 
 
 
7 ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ НАУКОВО-ДОСЛІДНОЇ РОБОТИ 
 
У цьому розділі знаходяться розрахунки вартості роботи по 
очищенню стічних вод природним сорбентом бентонітом від органічних 
барвників, методом адсорбції. 
 
7.1 Кошторис на виконання науково-дослідної роботи 
 
 Розрахунки ведуться за витратами на основні матеріали, реактиви, 
сировину згідно з діючими цінами. 
 Розрахунок вартості проведення наукової роботи включає в себе 
затребуваність сировини, енергії, реактивів, матеріалів, а також вартість 
обладнання, заробітню плату працівників та відрахування на соціальні 
потреби. У таблиці 7.1 зображено витрати на виконання науково-дослідної 
оботи. 
  
Таблиця 7.1 – Зведена таблиця витрат на виконання науково-
дослідної роботи 
Умовне Сума 
Найменування статей витрат 
позначення гривні % 
Матеріали. Комплектуючі вироби. 
Cm 3698,5 0,58 
Реактиви 
Основне обладнання для 
Коб 89084,00 14,04 
експериментальних робіт 
Основна та додаткова заробітна плата 
Зод 443408 69,9 
персоналу 
Відрахування на соціальне страхування Зот 97837,8 15,4 
Разом Вз 634128,7 100 
 
7.2 Розрахунок витрат на проведення науково-дослідної роботи 
 
7.2.1 Матеріали, комплектуючі вироби, реактиви 
 
 До даної статті витрат відноситься вартість основних комплектуючих 
виробів, вартість матеріалів з урахуванням транспортних витрат, а також 
матеріалів, що потрібні для виробництва макетів зразків, та таких, що 
використовувались для виконання наукової роботи. 
 Розміри витрат визначаються методом прямого розрахунку за 
формулою 7.1: 
m
Cm  U Q ,                 (7.1) 
mi mi
i1
 
 де  Umi – ціна і-го матеріалу з урахуванням транспортних та 
заготівельних витрат, грн.; 
 Qmi – кількість і-го компоненту, необхідного для виконання НДР, од.. 
  
 Затребуваність у ресурсах оцінюють виходячи з матеріальної 
специфікації, а їх цінапо відповідним прейскурантам. Транспортно-
заготівельні витрати приймаються рівними 2-5%  від вартості придбання. 
Результати розрахунків зводяться в таблиці 7.2. 
 
Таблиця 7.2 – Витрати на основі матеріали, реактиви та 
комплектуючі вироби 
Одиниці Вартість за Загальна 
Найменування Кількість 
виміру одиницю вартість 
1 2 3 4 5 
Колба мірна 50 см3 шт.  40 8 320 
Колба конічна 1000 см3 шт. 127 2 254 
Колба конічна 500 см3 шт. 80 1 80 
Кінець таблиці 7.2 
1 2 3 4 5 
Циліндр мірний 50 см3 шт. 40 1 40 
Циліндр мірний 100 см3 шт. 55 1 55 
Циліндр мірний 250 см3 шт. 110 1 110 
Піпетка мірна 5 см3 шт. 30 2 60 
Піпетка мірна 1 см3 шт. 30 1 30 
Стакан лабораторний 50 см3 шт. 45 6 270 
Стакан лабораторний 100 см3 шт. 55 6 330 
Стакан лабораторний 250 см3 шт. 70 1 70 
Піпетка мірна 10 см3 шт. 30 2 60 
Грушка маленька  шт. 15 1 15 
Воронка лабораторна шт. 30 3 90 
Бюретка лабораторна шт. 170 2 340 
Буферний розчин дм3 148,50 0,2 29,70 
Фенолфталеїн дм3 237,60 0,5 118,8 
Соляна кислота дм3 1440 0,1 144 
Барвники, в т.ч: кг - - 9,30 
Активний жовтий кг 350 0,1 35 
Дисперсний червоний кг 330 0,1 33 
Прямий коричневий кг 395 0,1 39,5 
Натрій гідроксид дм3 480 0,1 48 
Сірчана кислота дм3 480 0,2 96 
Спирт етиловий, 96% дм3 300 0,1 30 
Дистильована вода дм3 5 20 100 
Глина бентонітова кг 12 10 120 
Глина цеолітова кг 14 10 140 
Електроенергія кВт 1,68 370 621,6 
Разом  5100,78  3598,9 
7.2.2 Спеціальне обладнання 
 
 До витрат цієї статті належать витрати на придбання приладів, 
установок та іншого обладнання для виконання науково-дослідної роботи.  
 Вартість приладів та обладнання довгострокового використання 
враховують в вигляді амортизаційних відрахувань. При розрахункові 
останніх коректуються фактичний строк використання обладнання при 
виконанні НДР. Вартість спеціально створюваного обладнання та 
установок визначається по наступним статтям: 
 складові матеріали та напівфабрикати; 
 покупні вироби; 
 основана та додаткова заробітна плата виробників з начисленням на 
соціальне страхування; 
 накладні витрати. 
 В загальному випадку  витрати на експлуатацію обладнання можуть 
бути визначені за наступною формулою 5.2: 
 
m
Kоб. Ц обi. Qобi. Kдост.,     (7.2) 
i1
 
 де Ц – ціна і-го обладнання із амортизаційними відрахуваннями; 
 Qоб. – кількість і-го обладнання, шт.; 
 Кдост. – коефіцієнт, який враховує витрати на доставку та монтажне 
обладнання, рівний 1,15. 
 
7.2.3 Основна і додаткова заробітна плата 
 
 До витрат цієї статті належать плановий фонд заробітної плати 
наданого та інженерно-технічного персоналу, який займається НДР. 
Вартість основного обладнання представлено в таблиці 7.3. 
 Таблиця 7.3 – Вартість основного обладнання 
Вартість за Сума 
Загальна Відсоток 
Найменування Кількість одиницю, амортиз., 
вартість амортизації 
грн. грн. 
Ваги аналітичні 1 3135,00 3135,00 15 470,25 
Ваги технічні 1 1485,00 1485,00 15 222,75 
Скляні бюкси 1 396,00 396,00 15 59,40 
Дистилятор 1 2310,00 2310,00 15 346,5 
Сушильна шафа 1 12000,00 12000 15 1800 
Механічна мішалка 1 1848,00 1848,00 15 277,2 
Спектрофотометр 1 60000,00 60000,00 15 9000 
Муфельна піч 1 7500,00 7500,00 15 1125 
Плитка електрична 1 400 400 15 60 
Разом 8 89074,00 89074,00 15 13361,1 
 
 
Зод.  Зт  Зп  Зд ,    (7.3) 
 
 де  Зт – тарифний фонд зарплати працівників (по окладам та 
 розцінкам для погодинників та віддільників відповідно), грн.; 
 Зп – премії з фонду зарплати (складають 20-30% від Зт),грн.; 
 Зд – додаткова зарплата (оплата очередних та додаткових відпусток, 
виконання державних та громадських обов’язків складає 10-15% від суми 
ЗтЗп), грн. 
Розрахунки штату і фонду заробітної плати надано таблиці 7.4. 
  
 
 
 
 
Таблиця 7.4 – Розрахунки штату і фонду заробітної плати 
Тарифна Загальний Річний 
Найменування ставка за Ф.О.П. в фонд 
№ Чисельність 
професії робочий місяць, оплати 
день, грн. праці, 
1 Лаборант 1 г2р2н5.  4500 5г4р0н0.0  
2 Викладач 1 375 7500 90000 
3 Студент 1 70 1400 16800 
4 Черговий електрик 1 350 7000 84000 
5 Прибиральниці 2 160 3200 76800 
 Усього: 6   321600 
 
 Відрахування на премії з фонду заробітної плати приймаються 
рівними 20% від тарифного фонду заробітної плати (формула 7.4): 
 
З  З 0,20
                                             п т                             (7.4) 
 
Премії з фонду заробітної плати : 
 Відрахування на додаткову заробітну плату приймаються рівними 
15% від суми (Зт+Зп). Додаткова заробітна плата становить (формула 7.5): 
 
Q
Зд   (Зп  Зт ) ,     (7.5) 

 
Зод =321600 + 64320 + 57888 = 443808 грн. 
 
Плановий фонд заробітної плати персоналу, який займається науково- 
дослідною роботою становить 443808 грн. 
 
7.2.4 Відрахування на соцстрахування 
 До витрат цієї статті належать витрати на відрахування на соціальне 
страхування із суми основних та додаткової заробітної плати.  
Норматив відрахувань на соціальне страхування приймається за 
даними базового підприємства або рівним 22% від суми основної та 
додаткової заробітної плати науково-виробничого персоналу. Під час 
повномасштабного вторгнення ще почали стягувати військовий збір який 
складає 5%, тому разом виходить 27%. 
 
 Відрахування на соцстрахування визначається за формулою 7.6: 
 
B
Ç c
î ò  Çoä  ,      (7.6) 
100
 
 де Зод – основна та додаткова заробітна плата наукового 
персоналу,  грн.; 
 Вс – відрахування на соцстрахування становить 22%.. 
 
Отже, відрахування на соцстрахування становлять: 
 
22
Çî ò  443808   97637,8  
100    грн
Війсковий збір склав 4881,89. За вичетом військового збору сума 
відрахувань складає 92755,91 грн. 
 
 Висновки до розділу. 
 В цьому розділі було пораховано загальну вартість проведення 
науково-дослідної роботи, яка складає 634118,7 грн, з яких на матеріали 
витрачено 3598 грн і 89074 грн на обладнання.