Вилучення іонів амонію з водних розчинів електродіалізом

Автор(и)

  • Alona Petrychenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-0499-1468
  • Iryna Makarenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-7895-2664
  • Iaroslav Radovenchyk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-0101-0273
  • Tetyana Shabliy Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-6710-9874

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140549

Ключові слова:

іони амонію, електродіаліз, окислювально-відновні процеси, анодне окиснення, питома електропровідність, вихід речовини по току

Анотація

У роботі були проведені дослідження процесів електрохімічного окиснення амонію в двокамерному електролізері в залежності від складу вихідних розчинів – аноліту і католіту, щільності струму, часу електролізу. Показано, що електрохімічне окиснення амонію у водних розчинах сульфату амонію проходить із швидкістю 14–55 мг/(дм3·год) при щільності струму 86,2–172,4 А/м2 і вихідних концентраціях за даним іоном 10–120 мг/дм3. Швидкість окиснення амонію за даних умов зростає із підвищенням вихідних концентрацій амонію та із збільшенням щільності струму.

Вихід окисненого амонію за струмом та питома витрата електрики на очищення води від амонію також визначаються концентраціями даного іону та щільністю струму і зростають при збільшенні концентрації амонію та зниженні щільності струму.

Швидкість окиснення амонію зростає в 1,66 рази в розчинах сульфату амонію ([NH4+]=90 мг/дм3, j=172,4 А/м3) у водопровідній воді в порівнянні із дистильованою водою. Це обумовлено наявністю у водопровідній воді хлоридів, які відіграють роль каталізатора при окисненні амонію за рахунок проміжного утворення активного хлору. В даних умовах відмічено повне окиснення амонію в порівнянні з розчинами в дистильованій воді, де залишкові концентрації амонію сягають 1–3 мг/дм3.

Показано, що наявність хлоридів у католіті в концентрації 30 мг/дм3 практично не призводить до прискорення процесу окиснення амонію.

В роботі показано, що у всіх випадках при окисненні амонію рН розчинів знижується до 6,1–2,0, що обумовлено окисненням амонію до нітратів та підкисленням води утвореними азотною та сірчаною кислотами.

З наведених результатів можна зробити висновок, що електрохімічний метод є найбільш перспективним методом для вилучення іонів амонію з води. З його допомогою можна досягти 100 % очищення води

Біографії авторів

Alona Petrychenko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Молодший науковий співробітник

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Iryna Makarenko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Iaroslav Radovenchyk, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Tetyana Shabliy, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Посилання

  1. DSanPiN 2.2.4-171-10. Derzhavni sanitarni normy ta pravyla "Hihienichni vymohy do vody pytnoi, pryznachenoi dlia spozhyvannia liudynoiu" (2010). Kyiv, 25.
  2. Zhang, T., Li, Q., Ding, L., Ren, H., Xu, K., Wu, Y., Sheng, D. (2011). Modeling assessment for ammonium nitrogen recovery from wastewater by chemical precipitation. Journal of Environmental Sciences, 23 (6), 881–890. doi: https://doi.org/10.1016/s1001-0742(10)60485-8
  3. Patel, I. A., Desai, H. H. (2014). Ammonium Removal from Landfill Leachate by Chemical Precipitation. International Journal of Innovative Research and Development, 3 (7), 116–126.
  4. Widiastuti, N., Wu, H., Ang, H. M., Zhang, D. (2011). Removal of ammonium from greywater using natural zeolite. Desalination, 277 (1-3), 15–23. doi: https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.03.030
  5. Yusof, A. M., Keat, L. K., Ibrahim, Z., Majid, Z. A., Nizam, N. A. (2010). Kinetic and equilibrium studies of the removal of ammonium ions from aqueous solution by rice husk ash-synthesized zeolite Y and powdered and granulated forms of mordenite. Journal of Hazardous Materials, 174 (1-3), 380–385. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.09.063
  6. Malovanyy, A., Sakalova, H., Yatchyshyn, Y., Plaza, E., Malovanyy, M. (2013). Concentration of ammonium from municipal wastewater using ion exchange process. Desalination, 329, 93–102. doi: https://doi.org/10.1016/j.desal.2013.09.009
  7. Gomelya, M., Trokhymenko, G., Shabliy, T. (2016). Low-waste ion exchange technology of extraction of nitrogen compounds from water. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (81)), 18–23. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.72328
  8. Mousavi, S. A., Ibrahim, S., Aroua, M. K. (2014). Effect of carbon source on acclimatization of nitrifying bacteria to achieve high-rate partial nitrification of wastewater with high ammonium concentration. Applied Water Science, 7 (1), 165–173. doi: https://doi.org/10.1007/s13201-014-0229-z
  9. Han, M., Zhao, Z., Cui, F., Gao, W., Liu, J., Zeng, Z. (2012). Pretreatment of contaminated raw water by a novel double-layer biological aerated filter for drinking water treatment. Desalination and Water Treatment, 37 (1-3), 308–314. doi: https://doi.org/10.1080/19443994.2012.661287
  10. Nozhevnikova, A. N., Simankova, M. V., Litti, Y. V. (2012). Application of the microbial process of anaerobic ammonium oxidation (ANAMMOX) in biotechnological wastewater treatment. Applied Biochemistry and Microbiology, 48 (8), 667–684. doi: https://doi.org/10.1134/s0003683812080042
  11. Malovanyy, A., Plaza, E., Trela, J., Malovanyy, M. (2014). Combination of ion exchange and partial nitritation/Anammox process for ammonium removal from mainstream municipal wastewater. Water Science & Technology, 70 (1), 144. doi: https://doi.org/10.2166/wst.2014.208
  12. Su, J.-J., Chang, Y.-C., Huang, S.-M. (2014). Ammonium reduction from piggery wastewater using immobilized ammonium-reducing bacteria with a full-scale sequencing batch reactor on farm. Water Science & Technology, 69 (4), 840. doi: https://doi.org/10.2166/wst.2013.787
  13. Jia, G., Zhang, H., Krampe, J., Muster, T., Gao, B., Zhu, N., Jin, B. (2017). Applying a chemical equilibrium model for optimizing struvite precipitation for ammonium recovery from anaerobic digester effluent. Journal of Cleaner Production, 147, 297–305. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.01.116
  14. Gomelya, N., Petrychenko, A., Trokhimenko, A., Martyniuk, Y. (2017). Study of using the anionites in low-waste processes of water purification from phosphates. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (87)), 36–41. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.101400
  15. Tulaydan, Y., Malovanyy, M., Kochubei, V., Sakalova, H. (2017). Treatment of high-strength wastewater from ammonium and phosphate ions with the obtaining of struvite. Chemistry & Chemical Technology, 11 (4), 463–468. doi: https://doi.org/10.23939/chcht11.04.463
  16. Huang, H., Xiao, X., Yang, L., Yan, B. (2010). Recovery of nitrogen from saponification wastewater by struvite precipitation. Water Science & Technology, 61 (11), 2741. doi: https://doi.org/10.2166/wst.2010.060
  17. Escudero, A., Blanco, F., Lacalle, A., Pinto, M. (2015). Struvite precipitation for ammonium removal from anaerobically treated effluents. Journal of Environmental Chemical Engineering, 3 (1), 413–419. doi: https://doi.org/10.1016/j.jece.2015.01.004
  18. Zhao, Y., Yang, Y., Yang, S., Wang, Q., Feng, C., Zhang, Z. (2013). Adsorption of high ammonium nitrogen from wastewater using a novel ceramic adsorbent and the evaluation of the ammonium-adsorbed-ceramic as fertilizer. Journal of Colloid and Interface Science, 393, 264–270. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2012.10.028
  19. Chen, Y., Liu, C., Nie, J., Luo, X., Wang, D. (2012). Chemical precipitation and biosorption treating landfill leachate to remove ammonium-nitrogen. Clean Technologies and Environmental Policy, 15 (2), 395–399. doi: https://doi.org/10.1007/s10098-012-0511-4
  20. Ren, S., Li, M., Sun, J., Bian, Y., Zuo, K., Zhang, X. et. al. (2017). A novel electrochemical reactor for nitrogen and phosphorus recovery from domestic wastewater. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 11 (4). doi: https://doi.org/10.1007/s11783-017-0983-x
  21. Novikov, Yu. V., Lastochkina, K. O., Boldina, Z. N.; Shickova, A. P. (Ed.) (1990). Metody issledovaniya kachestva vody. Moscow: Medicina, 339.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-08-14

Як цитувати

Petrychenko, A., Makarenko, I., Radovenchyk, I., & Shabliy, T. (2018). Вилучення іонів амонію з водних розчинів електродіалізом. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(6 (94), 26–34. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140549

Номер

Том 4 № 6 (94) (2018): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Alona Petrychenko, Iryna Makarenko, Iaroslav Radovenchyk, Tetyana Shabliy

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.