Визначення впливу рН реакційної суміші на процес феритизації з електромагнітною імпульсною активацією на переробку гальванічних шламів

Автор(и)

  • Геннадій Михайлович Кочетов Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0003-0041-7335
  • Дмитро Миколайович Самченко Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0003-3305-8180
  • Тетяна Вікторівна Аргатенко Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0003-2516-2906

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239102

Ключові слова:

феритизація, гальванічні шлами, важкі метали, феритні осади, електромагнітні імпульсні розряди

Анотація

Розглянуто перспективи підвищення рівня екологічної безпеки промислових підприємств в результаті реалізації ресурсозберігаючої технології переробки гальванічних шламів з використанням методу феритизації. Підтверджено ефективність застосування електромагнітних імпульсних розрядів для проведення ресурсоощадної активації процесу феритизації із вилученням з шламів іонів важких металів (Fe, Ni, Cu, Zn). Експериментально досліджено вплив ключових параметрів процесу – величини рН реакційної суміші та вихідних концентрацій металів в розчині на якість переробки гальванічних шламів феритизацією. Визначено, що при збільшенні величини рН від 8,5 до 10,5 залишкові концентрації іонів металів знижується до значень 0,1÷0,25 мг/дм3 незалежно від сумарних вихідних концентрацій. Встановлено, що спосіб електромагнітної імпульсної активації забезпечує належний ступінь вилучення іонів металів – 99,9 %, а також має незаперечні енергетичні переваги в порівнянні з термічним методом: енергозатрати знижуються більш ніж на 60 %. Це свідчить про придатність очищеної води для повторного використання на гальванічному виробництві з огляду на вимоги до вмісту в ній іонів важких металів. Також, виконано структурні дослідження зразків осадів феритизації. Осади характеризуються максимальним вмістом кристалічних феромагнітних фаз феритів. Встановлено, що підвищення величини рН вихідної реакційної суміші призводить до збільшення феритної фази в осадах: при рН=10,5 виявлені фази, які характеризуються максимальним вмістом феритів (понад 76 %). Запропонований ресурсозберігаючий процес феритизації запобігає забрудненню навколишнього середовища, забезпечує ефективне і раціональне використання сировини та енергії в промисловості, а також дозволяє отримати товарні продукти з відходів виробництва

Біографії авторів

Геннадій Михайлович Кочетов, Київський національний університет будівництва і архітектури

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімії

Дмитро Миколайович Самченко, Київський національний університет будівництва і архітектури

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідна частина

Тетяна Вікторівна Аргатенко, Київський національний університет будівництва і архітектури

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра водопостачання та водовідведення

Посилання

  1. Zueva, S., Ferella, F., Ippolito, N. M., Ruduka, E., De Michelis, I. (2021). Wastewater Treatment from Galvanization Industry with Zinc recovery. E3S Web of Conferences, 247, 01064. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202124701064
  2. Chelnokov, A. A., Yuschenko, L. F., Zhmykov, I. N., Yuraschik, K. K. (2018). Obraschenie s othodami. Minsk: Vysheyshaya shkola, 457. Available at: https://vshph.com/upload/inf/978-985-06-2865-7.pdf
  3. Marcus, M.-I., Vlad, M., Deak, G., Moncea, A., Panait, A.-M., Movileanu, G. (2020). Thermal Stability of Inorganic Pigments Synthesized from Galvanic Sludge. Revista de Chimie, 71 (8), 13–20. doi: https://doi.org/10.37358/rc.20.8.8274
  4. Vitkalova, I. A., Uvarova, A. S., Pikalov, E. S., Selivanov, O. G. (2020). Lanthanum oxide application for modifying the properties of chemically resistant ceramics produced with Galvanic Sludge additive. International Journal of Emerging Trends in Engineering Research, 8 (8), 4544–4547. doi: https://doi.org/10.30534/ijeter/2020/81882020
  5. Tsvetkov, M. P., Milanova, M. M., Cherkezova-Zheleva, Z. P., Tsoncheva, T. S., Zaharieva, J. T., Abrashev, M. V., Mitov, I. G. (2021). Catalytic and photocatalytic properties of zinc-nickel ferrites. Journal of Chemical Sciences, 133 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s12039-020-01882-2
  6. Kochetov, G., Kovalchuk, O., Samchenko, D. (2020). Development of technology of utilization of products of ferritization processing of galvanic waste in the composition of alkaline cements. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (107)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.215129
  7. Bocanegra, J. J. C., Mora, E. E., González, G. I. C. (2019). Galvanic sludges: Effectiveness of red clay ceramics in the retention of heavy metals and effects on their technical properties. Environmental Technology & Innovation, 16, 100459. doi: https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100459
  8. Kolosova, A., Pikalov, E., Selivanov, O. (2020). Ceramic Bricks Production Basing on Low-Plasticity Clay and Galvanic Sludge Addition. Advances in Intelligent Systems and Computing, 426–431. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57453-6_39
  9. Villamarin-Barriga, E., Canacuán, J., Londoño-Larrea, P., Solís, H., De La Rosa, A., Saldarriaga, J. F., Montero, C. (2020). Catalytic Cracking of Heavy Crude Oil over Iron-Based Catalyst Obtained from Galvanic Industry Wastes. Catalysts, 10 (7), 736. doi: https://doi.org/10.3390/catal10070736
  10. 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
  11. Makovskaya, O. Y., Kostromin, K. S. (2019). Leaching of Non-Ferrous Metals from Galvanic Sludges. Materials Science Forum, 946, 591–595. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.946.591
  12. Vilarinho, C., Teixeira, J., Araújo, J., Carvalho, J. (2017). Effect of Time and Acid Concentration on Metal Extraction From Galvanic Sludges. Volume 14: Emerging Technologies; Materials: Genetics to Structures; Safety Engineering and Risk Analysis. doi: https://doi.org/10.1115/imece2017-71370
  13. Zhang, J., Gao, X., Ma, D., He, S., Du, B., Yang, W. et. al. (2021). Copper ferrite heterojunction coatings empower polyetheretherketone implant with multi-modal bactericidal functions and boosted osteogenicity through synergistic photo/Fenton-therapy. Chemical Engineering Journal, 422, 130094. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130094
  14. Zhang, Y., He, H., Wang, H., Chen, G., An, X., Wang, Y. (2021). Evolution of microstructure and mechanical properties of 9Cr ferrite/martensite steels with different Si content after long-term aging at 550 °C. Journal of Alloys and Compounds, 873, 159817. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.159817
  15. Zhou, X., Wang, J., Zhou, L., Wang, Y., Yao, D. (2021). Structure, magnetic and microwave absorption properties of NiZnMn ferrite ceramics. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 534, 168043. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168043
  16. Ying, Y., Xiong, X., Wang, N., Zheng, J., Yu, J., Li, W. et. al. (2021). Low temperature sintered MnZn ferrites for power applications at the frequency of 1 MHz. Journal of the European Ceramic Society, 41 (12), 5924–5930. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.05.013
  17. Frolova, L. A. (2018). The mechanism of nickel ferrite formation by glow discharge effect. Applied Nanoscience, 9 (5), 845–852. doi: https://doi.org/10.1007/s13204-018-0767-z
  18. Khabarov, Y., Veshnyakov, V., Kuzyakov, N., Pankina, G. (2017). The Interaction of Iron(II) Cations with Chromate Anions in the Presence of Lignosulfonates. 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM2017, Energy and Clean Technologies. doi: https://doi.org/10.5593/sgem2017h/43/s18.031
  19. Frolova, L. A., Pivovarov, A. A., Anisimova, L. B., Yakubovskaya, Z. N., Yakubovskii, A. I. (2017). The extraction of chromium (III) from concentrated solutions by ferrite method. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 6, 110–115. Available at: http://oaji.net/articles/2017/1954-1513764539.pdf
  20. John, M., Heuss-Aßbichler, S., Tandon, K., Ullrich, A. (2019). Recovery of Ag and Au from synthetic and industrial wastewater by 2-step ferritization and Lt-delafossite process via precipitation. Journal of Water Process Engineering, 30, 100532. doi: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2017.12.001
  21. Yemchura, B., Kochetov, G., Samchenko, D., Prikhna, T. (2021). Ferritization-Based Treatment of Zinc-Containing Wastewater Flows: Influence of Aeration Rates. Environmental Science and Engineering, 171–176. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-51210-1_29
  22. Kochetov, G., Prikhna, T., Samchenko, D., Kovalchuk, O. (2019). Development of ferritization processing of galvanic waste involving the energy­saving electromagnetic pulse activation of the process. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (102)), 6–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184179
  23. Yemchura, B., Kochetov, G., Samchenko, D. (2018). Ferrit cleaning of waste water from zinc ions: influence of aeration rate. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulic, 30, 14–22. doi: https://doi.org/10.32347/2524-0021.2018.30.14-22
  24. McIllece, J. J. (2018). On Generalized Variance Functions for Sample Means and Medians. JSM 2018 - Survey Research Methods Section, 584–594. Available at: https://www.bls.gov/osmr/research-papers/2018/pdf/st180080.pdf
  25. Kochetov, G., Prikhna, T., Samchenko, D., Prysiazhna, O., Monastyrov, M., Mosshchil, V., Mamalis, A. (2021). Resource-efficient ferritization treatment for concentrated wastewater from electroplating production with aftertreatment by nanosorbents. Nanotechnology Perceptions, 17, 9‒18. doi: https://doi.org/10.4024/n22ko20a.ntp.17.01

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-25

Як цитувати

Кочетов, Г. М., Самченко, Д. М., & Аргатенко, Т. В. (2021). Визначення впливу рН реакційної суміші на процес феритизації з електромагнітною імпульсною активацією на переробку гальванічних шламів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(10(112), 24–30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239102

Номер

Том 4 № 10(112) (2021): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Gennadii Kochetov, Dmitry Samchenko, Tetiana Arhatenko

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.