Вплив швидкості аерації та способу активації процесу на ступінь очищення цинквмісних стічних вод феритизацією

Автор(и)

  • Богдан Миколайович Ємчура Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0001-8079-3407
  • 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
  • Олександр Юрійович Ковальчук Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0001-6337-0488

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.248166

Ключові слова:

феритизація, сполуки цинку, стічні води, аерація, електромагнітні імпульсні розряди, феритні осади

Анотація

Досліджено швидкості аерації на ступінь очистки висококонцентрованих гальванічних стічних вод від іонів цинку та феруму при різних способах активації. Показано, що інтенсивність аерації має суттєвий вплив на якість очистки стічних вод та характеристики осадів водоочистки. Підтверджено ефективність застосування енергоощадного способу активації процесу феритизації із застосуванням електромагнітних імпульсів для вилучення зі стічних вод іонів цинку.

Визначено, що при збільшенні швидкості аерації до 3,5 дм3/хв на 1 дм3 реакційної суміші та застосуванні термічної активації процесу залишкова концентрація іонів цинку залишається в межах 0,12÷0,2 мг/дм3. При цьому, концентрація іонів феруму знижується до значень 0,08÷0,14 мг/дм3. Встановлено, що при швидкості аерації 2,5 дм3/хв та застосуванні електромагнітної імпульсної (ЕМІ) активації залишкові концентрації іонів важких металів зменшуються до значень 0,08÷0,16 мг/дм3. Порівняння результатів засвідчують доцільність використання невисоких швидкостей аерації реакційної суміші. Це в сукупності із застосуванням ресурсоощадної ЕМІ активації процесу дозволяє досягнути значного зниження витрат електроенергії.

Визначено кількісний фазовий склад осадів феритизації, в яких переважають кристалічні фази фериту цинку Zn2Fe2O4 та магнетиту Fe3O4, а також оксигідроксиду феруму FeO(OH) та сульфату натрію Na2SO4. Встановлено, що зі збільшенням об’ємної швидкості аерації частка феритної фази зростає. При швидкості аерації 2,0 дм3/хв в осадах виявлено понад 85 % фази фериту цинку. З огляду на якісний та кількісний склад осадів рекомендовано їх застосування в виробництві будівельних матеріалів

Отримані експериментальні результати дають змогу забезпечити комплексну переробку рідких гальванічних відходів

Біографії авторів

Богдан Миколайович Ємчура, Київський національний університет будівництва і архітектури

Аспірант

Кафедра водопостачання та водовідведення

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

Олександр Юрійович Ковальчук, Київський національний університет будівництва і архітектури

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів ім. В. Д. Глуховського

Посилання

  1. Polyakov, V., Kravchuk, A., Kochetov, G., Kravchuk, O. (2019). Clarification of aqueous suspensions with a high content of suspended solids in rapid sand filters. EUREKA: Physics and Engineering, 1, 28–45. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2019.00827
  2. 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
  3. Albdeiri, M. S., Sergeyev, S. V., Kolesnikov, D. A., Baranov, S. O. (2021). Analysis of physical and mechanical properties of galvanic-plasma wear-resistant coatings. Journal of the Balkan Tribological Association, 27 (1), 64‒77.
  4. 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
  5. State Statistics Service of Ukraine. Available at: https://www.ukrstat.gov.ua
  6. Chelnokov, A. A., Yuschenko, L. F., Zhmykov, I. N., Yuraschik, K. K. (2018). Obraschenie s othodami. Minsk: Vysheyshaya shkola, 460.
  7. Jaumaux, P., Yang, X., Zhang, B., Safaei, J., Tang, X., Zhou, D. et. al. (2021). Localized Water‐In‐Salt Electrolyte for Aqueous Lithium‐Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 60 (36), 19965–19973. doi: https://doi.org/10.1002/anie.202107389
  8. Ramezani, M., Enayati, M., Ramezani, M., Ghorbani, A. (2021). A study of different strategical views into heavy metal(oid) removal in the environment. Arabian Journal of Geosciences, 14 (21). doi: https://doi.org/10.1007/s12517-021-08572-4
  9. Shevchuk, V. D., Mudrak, G. V., Franchuk, M. O. (2021). Ecological assessment of soil pollution intensity by heavy metals. Agricultural sciences «Colloquium - Journal», 12 (99), 58–64.
  10. Panzeri, G., Muller, D., Accogli, A., Gibertini, E., Mauri, E., Rossi, F. et. al. (2019). Zinc electrodeposition from a chloride-free non-aqueous solution based on ethylene glycol and acetate salts. Electrochimica Acta, 296, 465–472. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.11.060
  11. Prolejchik, A., Gaponenkov, I., Fedorova, O. (2018). Extraction of Heavy Metal Ions from Inorganic Wastewater. Ecology and Industry of Russia, 22 (3), 35–39. doi: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-3-35-39
  12. Balakirev, V. F., Aksenov, V. I., Nichkova, I. I., Krymsky, V. V. (2019). Treatment of aggressive industrial wastes. Moscow, 115.
  13. Zoria, O., Ternovtsev, О., Zoria, D. (2021). Purification of concentrated waste water of pcb production from copper ions. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulic, 35, 11–20. doi: https://doi.org/10.32347/2524-0021.2021.35.11-20
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  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. Kovalchuk, O., Kochetov, G., Samchenko, D. (2019). Study of service properties of alkali-activated cement using wastewater treatment residues. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 708 (1), 012087. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/708/1/012087
  21. Kochetov, G., Samchenko, D., Arhatenko, T. (2021). Determination of influence of pH on reaction mixture of ferritation process with electromagnetic pulse activation on the processing of galvanic sludge. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (112)), 24–30. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239102
  22. Kochetov, G., Prikhna, T., Samchenko, D., Prysiazhna, O., Monastyrov, M., Mosshchil, V., Mamalis, A. (2021). Resource efficient ferritizatio treatment for concentrated wastewater from electroplating production with aftertreatment by nanosorbents. Nanotechnology Perceptions, 17 (1), 9–18. doi: https://doi.org/10.4024/n22ko20a.ntp.17.01
  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, H. M., Samchenko, D. M., Potapenko, L. I. (2016). Doslidzhennia kinetyky ferytnoi ochystky stichnykh vod halvanichnykh vyrobnytstv. Problemy vodopostachannia, vodovidvedennia ta hidravliky, 26, 118–122.
  26. 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

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-29

Як цитувати

Ємчура, Б. М., Кочетов, Г. М., Самченко, Д. М., & Ковальчук, О. Ю. (2021). Вплив швидкості аерації та способу активації процесу на ступінь очищення цинквмісних стічних вод феритизацією. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(10 (114), 16–22. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.248166

Номер

Том 6 № 10 (114) (2021): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Bogdan Yemchura, Gennadii Kochetov, Dmitry Samchenko, Oleksandr Kovalchuk

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.