Розробка ферумвмісних сорбційних матеріалів для очищення вод від сполук арсену

Автор(и)

  • Марта Ігорівна Літинська Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0001-7014-493X
  • Тетяна Анатоліївна Донцова Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0001-8189-8665
  • Олена Іванівна Янушевська Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0002-3457-8965
  • Владимир Олегович Тарабака Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0003-3642-3665

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.230216

Ключові слова:

сорбційно-мембранний метод очищення, сполуки арсену, суспензійні адсорбенти, ферумвмісні сорбційні матеріали

Анотація

Стаття присвячена розробці способу отримання та використання ферумвмісних сорбційних матеріалів для ефективного видалення сполук арсену різних ступенів окиснення з водного середовища. Добре відомо, що усі сполуки арсену згубно діють на біоту через свою високу токсичність. У статті теоретично та експериментально обґрунтовано вибір ферумвмісних матеріалів, як основного сорбційного матеріалу для видалення сполук арсену з водного середовища. Різними способами (гетерогенним і гомогенним методами хімічного осадження) синтезовано серію ферумвмісних адсорбентів, серед яких порошкові, зернисті на основі активованого вугілля та суспензійні сорбенти. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що адсорбційне вилучення арсенат-іонів на ферумвмісних сорбційних матеріалах відповідає псевдо-другому порядку реакції (R2=0,999), що є притаманним адсорбційним процесам. Визначено, що оксигідроксидні сорбційні матеріали, отримані методом гомогенного осадження, демонструють вищу сорбційну активність(до 70 мг/г для As(III) та понад 70 мг/г для As(V)). Встановлено, що ферумвмісні сорбційні матеріали на основі активованого вугілля показали приблизно в 2 рази меншу ефективність, ніж порошкові сорбенти феруму(ІІІ) оксиду, феруму(ІІІ) оксигідроксиду та аморфного гідроксиду феруму(ІІІ). Показано, що для видалення суспензійних ферумвмісних сорбційних матеріалів перспективним є використання мікрофільтраційних мембран. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що використання комбінації «дрібнодисперсний феруму(ІІІ) оксігідроксід/мембрана» дозволяє не тільки ефективно видаляти сполуки арсену із забруднених ними вод до санітарних вимог (менше ніж 10 мкг As/дм3), а й відпрацьований дрібнодисперсний сорбент після процесу сорбції

Біографії авторів

Марта Ігорівна Літинська, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Асистент

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Тетяна Анатоліївна Донцова, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Кандидат хімічних наук, доцент

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Олена Іванівна Янушевська, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Владимир Олегович Тарабака, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Посилання

  1. Litynska, M., Astrelin, I., Tolstopalova, N. (2016). Pollution of natural waters by arsenic compounds: causes and perspective sollutions of the problem. Water and Water Purification Technologies. Scientific and Technical News, 1 (18), 13–22.
  2. Choong, T. S. Y., Chuah, T. G., Robiah, Y., Gregory Koay, F. L., Azni, I. (2007). Arsenic toxicity, health hazards and removal techniques from water: an overview. Desalination, 217 (1-3), 139–166. doi: http://doi.org/10.1016/j.desal.2007.01.015
  3. Paparyha, P. S. (2012). Trace elements in drinking water of Rahiv-Tysynsk tectonic zone and their impact on publichealth. Geochemistry and ore formation, 31-32, 159–163. doi: http://doi.org/10.15407/gof.2012.31.159
  4. Smedley, P. L., Kinniburgh, D. G. (2002). A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters. Applied Geochemistry, 17 (5), 517–568. doi: http://doi.org/10.1016/s0883-2927(02)00018-5
  5. Litynska, M. I., Tolstopalova, N. M., Astrelin, I. M., Petrus, N. V. (2019). Influence of foreign ions on the adsorption of arsenate on iron(III) oxides and hydroxides. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 3, 22–29. doi: http://doi.org/10.32434/0321-4095-2019-124-3-22-29
  6. Plourde-Lescelleur, F., Papineau, I., Carrière, A., Gadbois, A., Barbeau, B. (2014). NOM removal: evaluating five process alternatives to alum coagulation. Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua, 64 (3), 278–289. doi: http://doi.org/10.2166/aqua.2014.090
  7. Litynska, M., Dontsova, T. (2020). Suspension sorbents for removal of arsenic compounds and humates from water. Water and Water Purification Technologies. Scientific and Technical News, 28 (3), 14–25. doi: http://doi.org/10.20535/wptstn.v28i3.218046
  8. Tessema, D. A., Kosmus, W. (2001). Influence of humic and low molecular weight polycarboxylic acids on the release of arsenic from soils. Journal of Trace and Microprobe Techniques, 19 (2), 267–278. doi: http://doi.org/10.1081/tma-100002216
  9. Mukhopadhyay, D., Sanyal, S. K. (2004). Complexation and release isotherm of arsenic in arsenic-humic/fulvic equilibrium study. Soil Research, 42 (7), 815–824. doi: http://doi.org/10.1071/sr03104
  10. Amini, M., Abbaspour, K. C., Berg, M., Winkel, L., Hug, S. J., Hoehn, E. et. Al. (2008). Statistical Modeling of Global Geogenic Arsenic Contamination in Groundwater. Environmental Science & Technology, 42 (10), 3669–3675. doi: http://doi.org/10.1021/es702859e
  11. Maletskyi, Z., Mitchenko, T., Makarova, N., Shevchuk, H., Kolomiets, E. (2012). Omparative assessment of sorption properties of commercially available and experimental hybrid materials aimed to impurities of As(III) and As(V) in water. Water and Water Purification Technologies. Scientific and Technical News, 1 (7), 21–30. doi: http://doi.org/10.20535/2218-9300712012138925
  12. Yarotskiy, L. A. (Ed.). (1973). Myshyak-soderzhaschie mineralnye vody SSSR. Moscow, 574.
  13. Vaclavikova, M., Gallios, G. P., Hredzak, S., Jakabsky, S. (2007). Removal of arsenic from water streams: an overview of available techniques. Clean Technologies and Environmental Policy, 10 (1), 89–95. doi: http://doi.org/10.1007/s10098-007-0098-3
  14. Litter, M. I., Morgada, M. E., Bundschuh, J. (2010). Possible treatments for arsenic removal in Latin American waters for human consumption. Environmental Pollution, 158 (5), 1105–1118. doi: http://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.01.028
  15. Malik, A. H., Khan, Z. M., Mahmood, Q., Nasreen, S., Bhatti, Z. A. (2009). Perspectives of low cost arsenic remediation of drinking water in Pakistan and other countries. Journal of Hazardous Materials, 168 (1), 1–12. doi: http://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.02.031
  16. Hashim, M. A., Kundu, A., Mukherjee, S., Ng, Y.-S., Mukhopadhyay, S., Redzwan, G., Sen Gupta, B. (2019). Arsenic removal by adsorption on activated carbon in a rotating packed bed. Journal of Water Process Engineering, 30, 100591. doi: http://doi.org/10.1016/j.jwpe.2018.03.006
  17. Mykhailenko, N. O., Makarchuk, O. V., Dontsova, T. A., Horobets, S. V., Astrelin, I. M. (2015). Purification of aqeous media by magnetically operated saponite sorbents. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (76)), 13–20. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.46573
  18. Maltseva, T. V., Kolomiets, E. A., Vasilyuk, S. L. (2017). Gibridnye adsorbenty na osnove gidratirovannykh oksidov Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV), Fe(III) dlya udaleniya myshyaka. Khimiya i tekhnologiya vody, 39 (4 (258)), 386–396.
  19. Chang, F., Qu, J., Liu, R., Zhao, X., Lei, P. (2010). Practical performance and its efficiency of arsenic removal from groundwater using Fe-Mn binary oxide. Journal of Environmental Sciences, 22 (1), 1–6. doi: http://doi.org/10.1016/s1001-0742(09)60067-x
  20. Brion-Roby, R., Gagnon, J., Deschênes, J.-S., Chabot, B. (2017). Development and treatment procedure of arsenic-contaminated water using a new and green chitosan sorbent: kinetic, isotherm, thermodynamic and dynamic studies. Pure and Applied Chemistry, 90 (1), 63–77. doi: http://doi.org/10.1515/pac-2017-0305
  21. Soni, R., Shukla, D. P. (2019). Synthesis of fly ash based zeolite-reduced graphene oxide composite and its evaluation as an adsorbent for arsenic removal. Chemosphere, 219, 504–509. doi: http://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.11.203

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-30

Як цитувати

Літинська, М. І., Донцова, Т. А., Янушевська, О. І., & Тарабака, В. О. (2021). Розробка ферумвмісних сорбційних матеріалів для очищення вод від сполук арсену. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(10 (110), 35–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.230216

Номер

Том 2 № 10 (110) (2021): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Марта Ігорівна Літинська, Тетяна Анатоліївна Донцова, Олена Іванівна Янушевська, Владимир Олегович Тарабака

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.