Встановлення раціональних параметрів переробки відпрацьованих травильних розчинів феритизацією з використанням змінних магнітних полів

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
  • Олесь Васильович Ластівка Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0002-3670-0020
  • Дмитро Олександрович Дереча Інститут магнетизму Національної академії наук України та Міністерства освіти і науки України, Україна https://orcid.org/0000-0002-2442-3759

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.259791

Ключові слова:

травильні розчини, переробка відходів, феритизація, електромагнітна активація, феритні осади, магнетит

Анотація

Представлені результати досліджень із застосування методу феритизації для комплексної очистки відпрацьованих травильних розчинів. Особливістю роботи є використання енергоощадної активації процесу змінними магнітними полями. Показані її переваги порівнянні з традиційною термічною активацію. Вивчено вплив амплітуди магнітної індукції та ключових технологічних параметрів феритизації на якість очищення травильного розчину. Досліджено якісний і кількісний склад осадів, отриманих після феритизації травильних розчинів.

Відпрацьовані травильні розчини є великотоннажними відходами промислових підприємств. Вони містять шкідливі забруднення, які згубно впливають на довкілля. Перспективною є переробка цих розчинів з отриманням цінних товарних продуктів.

Встановлено, що при оптимальному значенні амплітуди магнітної індукції 0,1 Тл ступінь вилучення іонів феруму із розчину сягає значення 99,99 %. Визначені найкращі значення основних технологічних параметрів процесу: концентрації іонів феруму в реакційній суміші 6,6 г/дм3; рН 11,5; тривалості феритизації 15 хв. Залишкова концентрація іонів феруму в очищених розчинах не перевищує 0,3 мг/дм3. Отже, згідно норм діючих стандартів, їх можна повторно використовувати на виробництві. Порівняльний аналіз свідчить про переваги електромагнітної активації реакційної суміші. Методом рентгенофазового аналізу в осадах феритизації виявлені фази магнетиту Fe3O4 та моногідрата феруму δ – FeOОН. Встановлено, що при амплітуді 0,1 Тл осад містить тільки магнетит. Результати дослідження свідчать про можливість подальшого використання осадів для виготовлення важливих феромагнітних речовин.

Використання удосконаленого феритизаційного процесу на виробництві дозволить досягнути менших енерговитрат в порівнянні з відомими технологіями переробки

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

Олесь Васильович Ластівка, Київський національний університет будівництва і архітектури

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології будівельних конструкцій, виробів і матеріалів

Дмитро Олександрович Дереча, Інститут магнетизму Національної академії наук України та Міністерства освіти і науки України

Кандидат фізико-математичних наук, завідувач лабораторії

Посилання

  1. Cheremisin, A. V., Valiullin, L. R., Myazin, N. S., Logunov, S. E. (2021). Efficient treatment of wastewater from galvanic plants. Journal of Physics: Conference Series, 1942 (1), 012095. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1942/1/012095
  2. Liu, Q., Pan, D., Ding, T., Ye, M., He, F. (2020). Clean & environmentally friendly regeneration of Fe-surface cleaning pickling solutions. Green Chemistry, 22 (24), 8728–8733. doi: https://doi.org/10.1039/d0gc03297b
  3. Sultan, B. B. M., Thierry, D., Torrescano-Alvarez, J. M., Ogle, K. (2022). Selective dissolution during acid pickling of aluminum alloys by element-resolved electrochemistry. Electrochimica Acta, 404, 139737. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.139737
  4. Wieszczycka, K., Filipowiak, K., Wojciechowska, I., Buchwald, T. (2021). Efficient metals removal from waste pickling liquor using novel task specific ionic liquids - classical manner and encapsulation in polymer shell. Separation and Purification Technology, 262, 118239. doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.118239
  5. Xu, C., Zhou, J., Yin, S., Wang, Y., Zhang, L., Hu, S. et. al. (2021). Solvent extraction and separation of zinc-iron from spent pickling solution with tri-n-octylamine. Separation and Purification Technology, 278, 119579. doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119579
  6. 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
  7. Sharma, P., Chaturvedi, P., Chandra, R., Kumar, S. (2022). Identification of heavy metals tolerant Brevundimonas sp. from rhizospheric zone of Saccharum munja L. and their efficacy in in-situ phytoremediation. Chemosphere, 295, 133823. doi: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.133823
  8. Reis, M. T. A., Ismael, M. R. C. (2018). Electroplating wastes. Physical Sciences Reviews, 3 (6). doi: https://doi.org/10.1515/psr-2018-0024
  9. Cunha, T. N. D., Trindade, D. G., Canesin, M. M., Effting, L., de Moura, A. A., Moisés, M. P. et. al. (2020). Reuse of Waste Pickling Acid for the Production of Hydrochloric Acid Solution, Iron(II) Chloride and Magnetic Iron Oxide: An Eco-Friendly Process. Waste and Biomass Valorization, 12 (3), 1517–1528. doi: https://doi.org/10.1007/s12649-020-01079-1
  10. Pietrelli, L., Ferro, S., Vocciante, M. (2018). Raw materials recovery from spent hydrochloric acid-based galvanizing wastewater. Chemical Engineering Journal, 341, 539–546. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.02.041
  11. Xiaoyu, W., Gang, L., Shuo, Y. (2020). Study on the Treatment and Recovery of Acid in Steel Pickling Wastewater with Diffusion Dialysis. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 510 (4), 042046. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/510/4/042046
  12. Drápala, J., Petlák, D., Brožová, S., Malcharcziková, J., Langová, Š., Vontorová, J. et. al. (2021). Possibilities of zinc extraction from galvanic sludges by means of electrolysis. METAL 2021 Conference Proeedings. doi: https://doi.org/10.37904/metal.2021.4244
  13. Tatarintseva, E. A., Dolbnya, I. V., Bukharova, E. A., Olshanskaya, L. N., Politaeva, N. A. (2019). Purification of natural water and wastewater from petroleum and petroleum products by sorption materials on a basis of industrial waste. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 288 (1), 012030. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/288/1/012030
  14. Merentsov, N. A., Bokhan, S. A., Lebedev, V. N., Persidskiy, A. V., Balashov, V. A. (2018). System for Centralised Collection, Recycling and Removal of Waste Pickling and Galvanic Solutions and Sludge. Materials Science Forum, 927, 183–189. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.927.183
  15. Heuss-Aßbichler, S., John, M., Klapper, D., Bläß, U. W., Kochetov, G. (2016). Recovery of copper as zero-valent phase and/or copper oxide nanoparticles from wastewater by ferritization. Journal of Environmental Management, 181, 1–7. doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.05.053
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. Justin, J. M. (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
  21. Glyva, V. A., Levchenko, L. O., Panova, O. V., Tykhenko, O. M., Radomska, M. M. (2020). The composite facing material for electromagnetic felds shielding. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 907 (1), 012043. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/907/1/012043
  22. Derecha, D. O., Skirta, Y. B., Gerasimchuk, I. V. (2014). Electrolyte Vortex Dynamics in the Vicinity of a Ferromagnetic Surface in a Direct Current Magnetic Field. The Journal of Physical Chemistry B, 118 (50), 14648–14651. doi: https://doi.org/10.1021/jp510275x
  23. Derecha, D. O., Skirta, Y. B., Gerasimchuk, I. V., Hruzevych, A. V. (2020). Statistical and Fourier analysis of the vortex dynamics of fluids in an external magnetic field. Journal of Electroanalytical Chemistry, 873, 114399. doi: https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2020.114399
  24. Trus, I., Gomelya, M. (2021). Effectiveness of Nanofiltration During water Purification from heavy metal ions. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 56 (3), 615–620. Available at: https://dl.uctm.edu/journal/node/j2021-3/21_20-03p615-620.pdf
  25. Manashev, I. R., Gavrilova, T. O., Shatokhin, I. M., Ziatdinov, M. K., Leont’ev, L. I. (2020). Recycling Dispersed Waste of Ferroalloy Production on the Basis of Metallurgical Self-Propagating High-Temperature Synthesis. Steel in Translation, 50 (9), 585–591. doi: https://doi.org/10.3103/s0967091220090089
  26. Kim, D., Kirakosyan, A., Lee, J. W., Jeong, J.-R., Choi, J. (2018). Flexible h-BN foam sheets for multifunctional electronic packaging materials with ultrahigh thermostability. Soft Matter, 14 (20), 4204–4212. doi: https://doi.org/10.1039/c8sm00521d
  27. Guan, Y., Meng, X., Zhao, X., Lin, Y., Li, S., Wang, T., Cheng, J. (2022). The Effects of the Structural Tuning on the Sensing Performance of Extinguishant Detector Based on the Differential Pressure Principle. IEEE Sensors Journal, 22 (8), 7808–7815. doi: https://doi.org/10.1109/jsen.2022.3158815
  28. 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
  29. 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

2022-06-30

Як цитувати

Кочетов, Г. М., Самченко, Д. М., Ластівка, О. В., & Дереча, Д. О. (2022). Встановлення раціональних параметрів переробки відпрацьованих травильних розчинів феритизацією з використанням змінних магнітних полів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(10 (117), 21–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.259791

Номер

Том 3 № 10 (117) (2022): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Gennadii Kochetov, Dmitry Samchenko, Oles Lastivka, Dmitry Derecha

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.