Очистка стічних вод від іонів міді, цинку та свинцю з використанням методу електролізу

Автор(и)

  • Nikolai Gomelya Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-1165-7545
  • Yevheniia Melnychenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-0363-6824
  • 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

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.148896

Ключові слова:

стічні води, важкі метали, очистка води, жорсткість води, вихід за струмом, аніонообмінна мембрана, електролізер, електроекстракція

Анотація

Важкі метали потрапляють у водойми в результаті природних та антропогенних процесів, накопичуючись у ґрунті, донних відкладеннях, шламах, можуть далі мігрувати в підземні і поверхневі води. Основними джерелами надходження важких металів у природні водойми є недостатньо очищені стічні води багатьох галузей промисловості. Це робить актуальною проблему видалення важких металів із стічних вод для запобігання надмірного забруднення водойм. Серед існуючих методів очищення води від іонів важких металів при значних обсягах промислових стічних вод досить перспективними є електрохімічні методи. Перевагою методу є можливість переробляти відпрацьовані регенераційні розчини з отриманням металів, які придатні для повторного використання.

Приведені результати досліджень процесів електрохімічного видалення катіонів важких металів в одно- та двохкамерних електролізерах із розведених водних розчинів. При проведенні досліджень в двокамерному електролізері катодна і анодна область були розділені аніонообмінною мембраною МА-40. Вивчено залежність впливу жорсткості, рН розчинів, анодної щільності струму та часу електролізу на ефективність видалення іонів важких металів. Показано, що іони цинку, міді та свинцю ефективно вилучаються з водних розчинів з використанням електролізу при початковій концентрацій 10 мг/дм3. Встановлено, що при низьких концентраціях іонів вихід за струмом при відновленні металів сягав (4–20) 10-4 % і мало змінювався з концентрацією. Визначено, що ефективність очищення води від іонів важких металів електролізом зростає із підвищенням рН середовища та із зниженням жорсткості води. В двокамерних електролізерах дані фактори практично не впливають на ефективність очищення. Встановлено перспективу використання електролізу для селективного видалення важких металів із водопровідної, пом’якшеної та природної води. Даний метод очистки дозволяє не тільки доочищувати стічні води до гранично допустимих концентрацій, але й дає можливість очищати воду з природних джерел до якості питної води

Біографії авторів

Nikolai Gomelya, 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

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

Аспірант

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

Посилання

  1. Dubinina, A. A., Ovchynnikova, I. F., Petriv, V. O. (2012). Vyznachennia vmistu vazhkykh metaliv u vynohradnomu vyni "Kahor" vitchyznianoho vyrobnytstva. Prohresyvni tekhnika ta tekhnolohiyi kharchovykh vyrobnytstv restorannoho hospodarstva i torhivli, 1, 224–229.
  2. Ramazanov, A. Sh., Esmail, G. Q., Sveshnikova, D. A. (2015). Kinetics and thermodynamics of sorption of heavy metal ions on the clay containing montmorillonite. Sorbcionnye i hromatograficheskie processy, 15 (5), 672–682.
  3. Homelia, M. D., Malin, V. P., Halimova, V. M. (2016). Kontsentruvannia ioniv midi ta vyznachennia efektyvnosti yii desorbtsiyi z kationitiv v dynamichnykh umovakh. Problemy vodopostachannia, vodovidvedennia ta hidravliky, 27, 78–84.
  4. Paulino, A. T., Minasse, F. A. S., Guilherme, M. R., Reis, A. V., Muniz, E. C., Nozaki, J. (2006). Novel adsorbent based on silkworm chrysalides for removal of heavy metals from wastewaters. Journal of Colloid and Interface Science, 301 (2), 479–487. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2006.05.032
  5. Al-Shannag, M., Al-Qodah, Z., Bani-Melhem, K., Qtaishat, M. R., Alkasrawi, M. (2015). Heavy metal ions removal from metal plating wastewater using electrocoagulation: Kinetic study and process performance. Chemical Engineering Journal, 260, 749–756. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.09.035
  6. Arbabi, M., Hemati, S., Amir, M. (2015). Removal of lead ions from industrial wastewater: A review of removal methods. International Journal of Epidemiologic Research, 2 (2), 105–109.
  7. Serpokrylov, N. S., Vil'son, E. V., Getmancev, S. V., Marochkin, A. A. (2009). Ekologiya ochistki stochnyh vod fiziko-himicheskimi metodami. Moscow, 264.
  8. Lukasheva, G. N., Butkevich, D. M. (2008). Analiz sravnitel'nyh ispytaniy koagulyantov pri ochistke vody. Tekhnologiya nefti i gaza, 4, 16–20.
  9. Gomelya, N. D., Krasil'nikova, T. N. (2007). Ocenka effektivnosti alyuminievyh koagulyantov pri ochistke stochnyh vod. Ekotekhnologii i resursosberezhenie, 1, 53–56.
  10. Gomelia, N., Trokhymenko, G., Hlushko, O., Shabliy, T. (2018). Electroextraction of heavy metals from wastewater for the protection of natural water bodies from pollution. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (91)), 55–61. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123929
  11. Buharova, E. A., Tatarinceva, E. A., Ol'shanskaya, L. N., Shayhiev, I. G. (2014). Izvlechenie kationov Pb i Cu iz rastvorov s pomoshch'yu kompozicionnogo sorbenta na osnove PETF. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 17 (3), 34–37.
  12. Rajic, N., Stojakovic, D., Jovanovic, M., Logar, N. Z., Mazaj, M., Kaucic, V. (2010). Removal of nickel(II) ions from aqueous solutions using the natural clinoptilolite and preparation of nano-NiO on the exhausted clinoptilolite. Applied Surface Science, 257 (5), 1524–1532. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.08.090
  13. Rodrigues, D., Rocha-Santos, T. A. P., Freitas, A. C., Gomes, A. M. P., Duarte, A. C. (2013). Strategies based on silica monoliths for removing pollutants from wastewater effluents: A review. Science of The Total Environment, 461-462, 126–138. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.04.091
  14. Filatova, E. G. (2015). Wastewater treatment from heavy metal ions, based on the physico-chemical processes. Izvestiya vuzov. Prikladnaya himiya i biotekhnologiya, 2 (13), 97–109.
  15. Fedorova, E. K., Bil'chenko, N. G. (2014). Ochistka stochnyh vod gal'vanicheskih proizvodstv. Vestnik magistratury, 12-1 (39), 66–68.
  16. Gomelya, N. D., Glushko, E. V., Gomelya, N. D., Trohimenko, A. G. (2017). Elektroliticheskoe izvlechenie ionov tyazhelyh metallov iz solyanokislyh rastvorov. Energotekhnologii i resursosberezhenie, 1, 60–67.
  17. Anisimova, O. S., Sergeev, V. A., Mamyachenkov, S. V., Karelov, S. V., Sergeeva, Yu. F. (2013). Elektroekstrakciya svinca iz svincovo-trilonatnogo rastvora. Izvestiya vuzov. Cvetnaya metallurgiya, 1, 17–21.
  18. Al Aji, B., Yavuz, Y., Koparal, A. S. (2012). Electrocoagulation of heavy metals containing model wastewater using monopolar iron electrodes. Separation and Purification Technology, 86, 248–254. doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2011.11.011
  19. Hanay, Ö., Hasar, H. (2011). Effect of anions on removing Cu2+, Mn2+ and Zn2+ in electrocoagulation process using aluminum electrodes. Journal of Hazardous Materials, 189 (1-2), 572–576. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.02.073
  20. Adhoum, N., Monser, L., Bellakhal, N., Belgaied, J. (2004). Treatment of electroplating wastewater containing Cu2+, Zn2+ and Cr(VI) by electrocoagulation. Journal of Hazardous Materials, 112 (3), 207–213. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.04.018
  21. Shabliy, T. O., Homelia, M. D., Panov, Ye. M. (2010). Elektrokhimichna pererobka vidpratsovanykh rozchyniv, shcho utvoriuiutsia pry reheneratsiyi kationitiv. Ekologiya i promyshlennost', 2, 33–38.
  22. Surovtsev, I. V., Galimova, V. M., Mank, V. V., Kopilevich, V. A. (2009). Determination of heavy metals in water ecosystem on the basis of method inversion chronopotenciometric. Himiya i tekhnologiya vody, 31 (6), 677–687.
  23. Malin, V. P., Galimova, V. M., Gomelya, N. D. (2016). Evaluating the effectiveness of KU-2-8 at extraction copper ions from water in the precense of hardness ions. Voda i vodoochysni tekhnolohiyi. Naukovo-tekhnichni visti, 2, 10–18.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-12-05

Як цитувати

Gomelya, N., Melnychenko, Y., & Radovenchyk, I. (2018). Очистка стічних вод від іонів міді, цинку та свинцю з використанням методу електролізу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(10 (96), 42–48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.148896

Номер

Том 6 № 10 (96) (2018): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Nikolai Gomelya, Yevheniia Melnychenko, Iaroslav Radovenchyk

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.