Розробка технології використання відходів водоочищення у виробництві керамічних будівельних матеріалів

Автор(и)

  • Лариса Миколаївна Cпасьонова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-7562-7241
  • Ірина Сергіївна Cуббота Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-1581-8513
  • Анастасія Євгеніївна Шолом Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-2043-5389

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225256

Ключові слова:

відходи водоочищення, сполуки міді, важкі метали, сорбція, природні мінерали, термообробка, іммобілізація, будівельні матеріали

Анотація

На основі сучасних уявлень про охорону довкілля проведено дослідження використання відходів водоочищення від важких металів (на прикладі сполук міді(ІІ)) для виготовлення керамічних будівельних матеріалів. Для сорбційного видалення забруднювачів неорганічного походження зі стічних вод пропонуються досліджені глинисті мінерали місцевих родовищ та оптимальні умови їх термообробки (при 1100 °С). Використання стічних вод після їх очищення дає змогу вирішити одночасно декілька задач – здійснити захист навколишнього середовища від забруднення технологічними стоками, а також повторно використовувати відпрацьовану воду, з метою врегулювання проблеми дефіциту водних ресурсів На основі відходів водоочищення (вмістом 5 %) та глинистої сировини виготовлено керамічні будівельні матеріали. Всебічно досліджені їх структурно-механічні та фізико-хімічні характеристики. Процеси спікання починаються при більш низьких температурах, тому при підвищенні температури випалу до 1000 °С і вище міцність їх стрімко зменшується. В інтервалі температур 600–1100 °С існують можливості застосування керамічної технології для іммобілізації важких металів в керамічних матрицях. Показана перспективність використання відходів водоочищення в технологічному процесі виготовлення неорганічних керамічних матеріалів. Досліджена безпечність отриманих будівельних матеріалів на основі вилуговування з керамічних зразків забруднювачів різними агресивними середовищами (вилуговування до 6,4 %, 0,083 мг·см2/діб). Підтверджено високу міцність та ступінь фіксації іонів міді в структурі полімінеральної глини, вторинне забруднення навколишнього середовища практично відсутнє.

Біографії авторів

Лариса Миколаївна Cпасьонова, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

Кандидат хімічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології кераміки та скла

Ірина Сергіївна Cуббота, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології кераміки та скла

Анастасія Євгеніївна Шолом, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

Кафедра хімічної технології кераміки та скла

Посилання

  1. Rehionalni dopovidi pro stan navkolyshnoho pryrodnoho seredovyshcha u 2017 rotsi. Kyivska oblast (2018). Kyiv, 258. Available at: https://menr.gov.ua/news/32893.html?fbclid=IwAR3iAgY_0rbRsWb8XxYjooPxrn1lunaoPR8
  2. Biosolids Generation, Use, and Disposal in The United States. Environmental Protection Agency Municipal and Industrial Solid Waste Division Office of Solid Waste. Available at: https://www.epa.gov/sites/production/files/2018-12/documents/biosolids-generation-use-disposal-us.pdf
  3. Lu, Q., He, Z. L., Stoffella, P. J. (2012). Land Application of Biosolids in the USA: A Review. Applied and Environmental Soil Science, 2012, 1–11. doi: https://doi.org/10.1155/2012/201462
  4. Kelessidis, A., Stasinakis, A. S. (2012). Comparative study of the methods used for treatment and final disposal of sewage sludge in European countries. Waste Management, 32 (6), 1186–1195. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2012.01.012
  5. Vasudevan, S., Oturan, M. A. (2013). Electrochemistry: as cause and cure in water pollution – an overview. Environmental Chemistry Letters, 12 (1), 97–108. doi: https://doi.org/10.1007/s10311-013-0434-2
  6. Vareda, J. P., Valente, A. J. M., Durães, L. (2019). Assessment of heavy metal pollution from anthropogenic activities and remediation strategies: A review. Journal of Environmental Management, 246, 101–118. doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.05.126
  7. Kotljar, V. D., Zemljanskaja, A. G., Kotljar, A. V., Terekhina, J. V., Mirina, V. A., Cherenkova, I. A. (2014). Pat. No. 2560014 RU. Ceramic Mixture. No. 2014142840/03; declareted: 23.10.2014; published: 20.08.2015
  8. Sutcu, M., Akkurt, S. (2009). The use of recycled paper processing residues in making porous brick with reduced thermal conductivity. Ceramics International, 35 (7), 2625–2631. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2009.02.027
  9. Pishch, I. V., Biryuk, V. A., Klimosh, Y. A., Popov, R. Y., Shidlovskii, A. V. (2015). Properties of Ceramic Wall Materials with Different Burnable Components. Glass and Ceramics, 72 (1-2), 57–60. doi: https://doi.org/10.1007/s10717-015-9723-5
  10. Svatovskaja, L. B., Maslennikova, L. L., Babak, N. A. (2012). Pat. No. 2497777 RU. Ceramic mass of light colour for facing brick. No. 2012118133/03; declareted: 03.05.2012; published: 10.11.2013
  11. Shakhov, S. A., Nikolaev, N. Y. (2016). Pat. No. 2655868 RU. Mixture for making ceramic articles. No. 2016139828; declareted: 10.10.2016; published: 29.05.2018
  12. Mandal, A. M., Verma, H. R., Sinha, O. P. (2017). Utilization of aluminum plant's waste for production of insulation bricks. Journal of Cleaner Production, 162, 949–957. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.06.080
  13. Phonphuak, N., Kanyakam, S., Chindaprasirt, P. (2016). Utilization of waste glass to enhance physical–mechanical properties of fired clay brick. Journal of Cleaner Production, 112, 3057–3062. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.10.084
  14. Kornilovych, B. Yu., Sorokin, O. H., Pavlenko, V. M., Koshyk, Yu. Y. (2011). Pryrodookhoronni tekhnolohiyi v uranovydobuvniy ta pererobniy promyslovosti. Kyiv: «Norma», 156
  15. Rehionalni dopovidi pro stan navkolyshnoho pryrodnoho seredovyshcha Kyivskoi oblasti u 2016 rotsi (2017). Kyiv, 242. Available at: https://menr.gov.ua/files/docs/Reg.report/ДОПОВІДЬ%20Київська%202016.pdf
  16. Sarabia, A., Sanchez, J., Sanchez, J. V. (2019). Effect of the incorporation of residual sludge from water treatment on the technological properties of ceramic bodies: A review. Journal of Physics: Conference Series, 1388, 012018. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1388/1/012018
  17. Kornilovych, B., Kovalchuk, I., Spasonova, L., Wireman, M. (2010). Deactivation of Hazardous Uranium Contaminated Water in Black Sea Basin. NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security, 329–338. doi: https://doi.org/10.1007/978-94-007-0280-6_33
  18. Pylypenko, I., Spasоnova, L., Kovalchuk, I., Veremeienko, V. (2014). Sorption of cobalt, chromium and uranium ions on Fe/Ti-pillared montmorillonite. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (70)), 57–61. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.26246
  19. Holembiovskyi, A. O., Kovalchuk, I. A., Spasonova, L. M., Kornilovych, B. Yu. (2016). Immmobilizatsiya spoluk uranu v aliumosylikatnykh keramichnykh matrytsiakh. Sovremennye problemy fizicheskogo materialovedeniya, 26, 23–28
  20. Plotnikov, V. I., Safonov, I. I. (1983). Radiohimicheskoe issledovanie soosazhdeniya mikrokolichestv nekotoryh gidrolizuyushchihsya elementov s gidroksidami i oksidami metallov. Radiohimiya, 25 (2), 161–170
  21. Plotnikov, V. I., Tamaeva, K., Myasishchev, A. V. (1989). Soosazhdenie strontsiya s individual'nymi i smeshannymi gidroksidami neskol'kih metallov. Radiohimiya, 31 (3), 85–90
  22. Kizinievič, O., Žurauskienė, R., Kizinievič, V., Žurauskas, R. (2013). Utilisation of sludge waste from water treatment for ceramic products. Construction and Building Materials, 41, 464–473. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.12.041
  23. Romanenko, N. A., Fedianina, L. V., Khizhniak, N. I., Ustinova, S. N., Pronina, A. V., Melńik, O. V., Novosiltsev, G. I. (1993). Environmental protection and the population's health status with reutilization of sewage in foreign countries. Gigiena i sanitaria, 8, 27–30
  24. Chumak, V. L., Ivanov, S. V., Maksymiuk, M. R. (2012). Osnovy naukovykh doslidzhen. Kyiv: NAU, 360
  25. Guzman, I. Ya. (Ed.) (2003). Himicheskaya tekhnologiya keramiki. Moscow: OOORIF «Stroymaterialy», 496
  26. Tarasevich, Yu. I. (1981). Prirodnye sorbenty v protsessah ochistki vody. Kyiv: Nauk. Dumka, 208
  27. Stumm, W. (1992). Chemistry of the Solid-Water Interface: Processes at the Mineral-Water and Particle-Water Interface in Natural Systems. Wiley, 448
  28. Kornilovich, B. Yu. (1994). Struktura i poverhnostnye svoystva mekhanohimicheski aktivirovannyh silikatov i karbonatov. Kyiv: Nauk. Dumka, 128
  29. Spasonova, L. M., Pavlenko, V. M., Kornilovych, B. Yu., Rudyi, A. I. (2012). Strukturoutvorennia v keramichnykh matrytsiakh dlia immobilizatsiyi tseziyu. Naukovi visti Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu Ukrainy "Kyivskyi politekhnichnyi instytut", 3 (83), 127–132

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-23

Як цитувати

Cпасьонова Л. М., Cуббота І. С., & Шолом, А. Є. (2021). Розробка технології використання відходів водоочищення у виробництві керамічних будівельних матеріалів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(10 (109), 14–22. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225256

Номер

Том 1 № 10 (109) (2021): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Лариса Николаевна Cпасенова, Ирина Сергеевна Cуббота, Анастасия Евгениевна Шолом

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.