Розробка технології утилізації відходів очищення промислових вод гальванічних виробництв методом феритизації у лужноактивованих матеріалах

Автор(и)

  • Oleksandr Kovalchuk Науково-дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів ім. В. Д. Глуховського Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0001-6337-0488
  • Gennadii Kochetov Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0003-0041-7335
  • Dmitry Samchenko Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0003-3305-8180
  • Anton Kolodko Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0002-6791-7978

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160959

Ключові слова:

промислові стоки, технологія феритизації, лужні цементи, феритні осади, вилуговування іонів важких металів

Анотація

Представлені дослідження розкривають ефективний шлях утилізації продуктів водоочистки – їх використання у якості частини лужних цементів та бетонів на їх основі. Широке використання відходів очищення промислових стоків у складі будівельних матеріалів традиційно обмежене завдяки вмісту сполук важких металів у складі відходу. Матеріали, що створюються із використанням таких відходів, традиційно вважаються такими, що несуть небезпеку для здоров’я людини та навколишнього середовища. Використання саме лужних цементів як матриць для зв’язування вказаних відходів та супутніх продуктів дозволяє розв’язати проблему надійного зв’язування важких металів. Встановлено, що основними кристалічними фазами є кальцит, кварц, коецит, гематіт та діопсит. Також визначено наявність гелеподібних новоутворень, які у подальшому здатні до рекристалізації у цеолітоподібні фази. Такий склад новоутворень забезпечує залучення іонів важких металів до хімічної структури отриманого матеріалу. Міцність при стиску розроблених лужноактивованих систем із використанням продуктів водоочищення (промислових стоків гальванічних процесів) сягає до 40 МПа у стандартних розчинах. Використання розроблених цементів у бетонах дозволяє сягнути міцності 45 МПа без зміни технологічного процесу виробництва бетону. Вилуговування важких металів з матриці лужних цементів вивчали після витримування до 28 діб шляхом використання атомно абсорбційної спектроскопії. В результаті дослідження було показано, що матриця лужного цементу характеризується високими іммобілізаційними властивостям по відношенню до сполук важких металів (рівень іммобілізації іонів важких металів до 99 %) та дозволяє використовувати продукти очистки промислових стоків у складі лужних цементів та бетонів на їх основі. Застосування такого підходу дозволить не тільки розв’язати питання утилізації небезпечних відходів водоочищення, вирішуючи екологічні проблеми, але й також дозволить отримувати будівельні матеріали загальнобудівельного призначення, що характеризуються високими експлуатаційними властивостями

Біографії авторів

Oleksandr Kovalchuk, Науково-дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів ім. В. Д. Глуховського Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Gennadii Kochetov, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімії

Dmitry Samchenko, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Кандидат технічних наук, молодший науковий співробітник

Науково-дослідна частина

Anton Kolodko, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Аспірант

Кафедра хімії

Посилання

  1. Li, Y., He, X., Hu, H., Zhang, T., Qu, J., Zhang, Q. (2018). Enhanced phosphate removal from wastewater by using in situ generated fresh trivalent Fe composition through the interaction of Fe(II) on CaCO 3. Journal of Environmental Management, 221, 38–44. doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.05.018
  2. Nakaz Derzhavnoho komitetu budivnytstva, arkhitektury ta zhytlovoi polityky Ukrainy vid 19 liutoho 2002 roku No 37. Pravyla pryimannia stichnykh vod pidpryiemstv u komunalni ta vidomchi systemy kanalizatsii naselenykh punktiv Ukrainy.
  3. Kochetov, G., Prikhna, T., Kovalchuk, O., Samchenko, D. (2018). Research of the treatment of depleted nickel­plating electrolytes by the ferritization method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (93)), 52–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133797
  4. Fu, F., Wang, Q. (2011). Removal of heavy metal ions from wastewaters: A review. Journal of Environmental Management, 92 (3), 407–418. doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.11.011
  5. Rakhimova, N. R., Rakhimov, R. Z., Lutskin, Y. S., Morozov, V. P., Оsin, Y. N. (2018). Solidification of borate ion-exchange resins by alkali-activated slag cements. Revista Romana de Materiale / Romanian Journal of Materials, 48 (2), 177–184.
  6. Frolov, L. A., Pivovarov, A. A., Baskevich, A. S., Kushnerev, A. I. (2014). Structure and properties of nickel ferrites produced by glow discharge in the Fe2+-Ni2+-SO 4 2− -OH− system. Russian Journal of Applied Chemistry, 87 (8), 1054–1059. doi: https://doi.org/10.1134/s1070427214080084
  7. Fernández-Jiménez, A., Garcia-Lodeiro, I., Maltseva, O., Palomo, A. (2018). Hydration mechanisms of hybrid cements as a function of the way of addition of chemicals. Journal of the American Ceramic Society, 102 (1), 427–436. doi: https://doi.org/10.1111/jace.15939
  8. Garcia-Lodeiro, I., Taboada, V. C., Fernández-Jiménez, A., Palomo, Á. (2016). Recycling Industrial By-Products in Hybrid Cements: Mechanical and Microstructure Characterization. Waste and Biomass Valorization, 8 (5), 1433–1440. doi: https://doi.org/10.1007/s12649-016-9679-x
  9. Krivenko, P., Petropavlovsky, O., Vozniuk, H. (2017). Development of mixture design of heat resistant alkali-activated aluminosilicate binder-based adhesives. Construction and Building Materials, 149, 248–256. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.138
  10. Krivenko, P., Petropavlovskyi, O., Kovalchuk, O., Lapovska, S., Pasko, A. (2018). Design of the composition of alkali activated portland cement using mineral additives of technogenic origin. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (94)), 6–15. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140324
  11. Velandia, D. F., Lynsdale, C. J., Provis, J. L., Ramirez, F. (2018). Effect of mix design inputs, curing and compressive strength on the durability of Na 2 SO 4 -activated high volume fly ash concretes. Cement and Concrete Composites, 91, 11–20. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2018.03.028
  12. Kovalchuk, O., Grabovchak, V., Govdun, Y. (2018). Alkali activated cements mix design for concretes application in high corrosive conditions. MATEC Web of Conferences, 230, 03007. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823003007
  13. Krivenko, P., Kovalchuk, O., Pasko, A., Croymans, T., Hult, M., Lutter, G. et. al. (2017). Development of alkali activated cements and concrete mixture design with high volumes of red mud. Construction and Building Materials, 151, 819–826. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.06.031
  14. Zhang, J., Provis, J. L., Feng, D., van Deventer, J. S. J. (2008). Geopolymers for immobilization of Cr6+, Cd2+, and Pb2+. Journal of Hazardous Materials, 157 (2-3), 587–598. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.01.053
  15. Bernal, S. A., Provis, J. L. (2014). Durability of Alkali-Activated Materials: Progress and Perspectives. Journal of the American Ceramic Society, 97 (4), 997–1008. doi: https://doi.org/10.1111/jace.12831
  16. Kropyvnytska, T., Semeniv, R., Ivashchyshyn, H. (2017). Increase of brick masonry durability for external walls of buildings and structures. MATEC Web of Conferences, 116, 01007. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711601007
  17. Pluhin, O., Plugin, A., Plugin, D., Borziak, O., Dudin, O. (2017). The effect of structural characteristics on electrical and physical properties of electrically conductive compositions based on mineral binders. MATEC Web of Conferences, 116, 01013. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711601013
  18. Pavel, K., Oleg, P., Hryhorii, V., Serhii, L. (2017). The Development of Alkali-activated Cement Mixtures for Fast Rehabilitation and Strengthening of Concrete Structures. Procedia Engineering, 195, 142–146. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.536
  19. Alonso, M. M., Pasko, A., Gascó, C., Suarez, J. A., Kovalchuk, O., Krivenko, P., Puertas, F. (2018). Radioactivity and Pb and Ni immobilization in SCM-bearing alkali-activated matrices. Construction and Building Materials, 159, 745–754. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.11.119
  20. Krivenko, P., Petropavlovskii, O., Vozniuk, H. (2016). Alkaline aluminosilicate-based adhesives for concrete and ceramic tiles. Revista Romana de Materiale / Romanian Journal of Materials, 46 (4), 419–423.
  21. Ke, X., Criado, M., Provis, J. L., Bernal, S. A. (2018). Slag-Based Cements That Resist Damage Induced by Carbon Dioxide. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 6 (4), 5067–5075. doi: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b04730
  22. Runova, R., Gots, V., Rudenko, I., Konstantynovskyi, O., Lastivka, O. (2018). The efficiency of plasticizing surfactants in alkali-activated cement mortars and concretes. MATEC Web of Conferences, 230, 03016. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823003016
  23. Labrincha, J., Puertas, F., Schroeyers, W., Kovler, K., Pontikes, Y., Nuccetelli, C. et. al. (2017). From NORM by-products to building materials. Naturally Occurring Radioactive Materials in Construction, 183–252. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-08-102009-8.00007-4
  24. Sanytsky, M., Kropyvnytska, T., Kruts, T., Horpynko, O., Geviuk, I. (2018). Design of Rapid Hardening Quaternary Zeolite-Containing Portland-Composite Cements. Key Engineering Materials, 761, 193–196. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.761.193
  25. Krivenko, P., Kovalchuk, O., Pasko, A. (2018). Utilization of Industrial Waste Water Treatment Residues in Alkali Activated Cement and Concretes. Key Engineering Materials, 761, 35–38. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.761.35
  26. Kryvenko, P., Runova, R., Rudenko, I., Skorik, V., Omelchuk, V. (2017). Analysis of plasticizer effectiveness during alkaline cement structure formation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (88)), 35–41. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.106803
  27. Rudenko, I. I., Konstantynovskyi, O. P., Kovalchuk, A. V., Nikolainko, M. V., Obremsky, D. V. (2018). Efficiency of Redispersible Polymer Powders in Mortars for Anchoring Application Based on Alkali Activated Portland Cements. Key Engineering Materials, 761, 27–30. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.761.27
  28. Runova, R. F., Kochevyh, M. O., Rudenko, I. I. (2005). On the slump loss problem of superplasticized concrete mixes. Admixtures – Enhancing Concrete Performance, 149–156.
  29. Omelchuk, V., Ye, G., Runova, R., Rudenko, I. I. (2018). Shrinkage Behavior of Alkali-Activated Slag Cement Pastes. Key Engineering Materials, 761, 45–48. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.761.45
  30. Borziak, O., Chepurna, S., Zidkova, T., Zhyhlo, A., Ismagilov, A. (2018). Use of a highly dispersed chalk additive for the production of concrete for transport structures. MATEC Web of Conferences, 230, 03003. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823003003

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-03-27

Як цитувати

Kovalchuk, O., Kochetov, G., Samchenko, D., & Kolodko, A. (2019). Розробка технології утилізації відходів очищення промислових вод гальванічних виробництв методом феритизації у лужноактивованих матеріалах. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(10 (98), 27–34. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160959

Номер

Том 2 № 10 (98) (2019): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Oleksandr Kovalchuk, Gennadii Kochetov, Dmitry Samchenko, Anton Kolodko

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.