Вплив мономерної форми ортокремнієвої кислоти на стабільність полі-алюмокремнієвих коагулянтів та їх ефективність у водопідготовці питної води

Автор(и)

  • Артем Григорович Мандрика Український державний хіміко-технологічний університет , Україна https://orcid.org/0000-0001-8760-4760
  • Олександр Олександрович Пасенко Український державний хіміко-технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-3486-1864
  • Віктор Григорович Верещак Український державний хіміко-технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0914-6527
  • Євген Сергійович Осокін Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Україна https://orcid.org/0000-0001-8894-0723

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.282696

Ключові слова:

гідроксихлорид алюмінію, композитні коагулянти, ортокремнієва кислота, алюмокремнієві коагулянти, очищення води

Анотація

Об’єктом дослідження були полімерні алюмокремнієві коагулянти модифіковані мономерною формою ортосилікатної кислоти. Розглянуті методи та прекурсори для отримання стабільних розчинів композитних алюмокремнієвих коагулянтів, а також ефективність коагуляційної обробки поверхневого джерела питної води. Зразки були отримані двома шляхами:

1) частковий гідроліз середньоосновного полігідроксихлориду алюмінію разом з розчином силікату натрію (ПоліАККг);

2) змішування високоосновного полігідроксихлориду алюмінію разом з готовим розчином ортокремнієвої кислоти з високим (вище 50 %) вмістом мономеру (ПоліАККз).

В ході досліджень була вирішена проблема короткого терміну зберігання композитних алюмокремнієвих коагулянтів, що заважало їх промисловому впровадженню в процеси підготовки питної води.

Встановлено, що отримані композитні коагулянти мали наступні параметри: Al2O3 – 8,075–8,725 %, SiO2 – 0,058–0,725 %, Al/Si співвідношення 20–250, основність 41,4–80,7 %. Ефективність отриманого композитного коагулянту та комерційного коагулянту перевірялась в лабораторних умовах на поверхневому джерелі питної води за зменшенням каламутності та за концентрацією залишкового алюмінію у воді після коагуляції. Отримані результати показали що композитні коагулянти типу ПоліАККз з додаванням ортокремнієвої кислоти з високим вмістом мономеру (вище 50 %) отриманної з використанням в якості прекурсору гідролізу метансульфонової кислоти, мають вищу стабільність розчинів порівняно з іншими прекурсорами чи коагулянтами типу ПоліАККг.

Отримані результати можуть бути використанні при розробці нових композитних коагулянтів для підготовки питної води з поверхневих джерел з високою каламутністю

Біографії авторів

Артем Григорович Мандрика, Український державний хіміко-технологічний університет

Аспірант

Кафедра технології неорганічних речовин та екології

Олександр Олександрович Пасенко, Український державний хіміко-технологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології неорганічних речовин та екології

Віктор Григорович Верещак, Український державний хіміко-технологічний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технології неорганічних речовин та екології

Євген Сергійович Осокін, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара

Доктор філософії в галузі хімії

Кафедра фізичної, органічної та неорганічної хімії

Посилання

  1. Zhang, Z., Jing, R., He, S., Qian, J., Zhang, K., Ma, G. et al. (2018). Coagulation of low temperature and low turbidity water: Adjusting basicity of polyaluminum chloride (PAC) and using chitosan as coagulant aid. Separation and Purification Technology, 206, 131–139. doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.05.051
  2. Mokienko, A. V., Petrenko, N. F., Gozhenko, A. I. (2011). Obezzarazhivaniya vody. Gigienicheskie i mediko-ekologicheskie aspekty. Vol. 1. Khlor i ego soedineniya. Odessa: TES, 484. Available at: https://www.onmedu.edu.ua/xmlui/bitstream/handle/123456789/10876/Mokienko.pdf?sequence=1&isAllowed=y
  3. Bigaj, I. M., Brzozowska, R., Łopata, M., Wiśniewski, G., Dunalska, J. A., Szymański, D., Zieliński, R. A. (2013). Comparison of coagulation behaviour and floc characteristics of polyaluminium chloride (PAX 18, PAX XL19H, ALCAT) with surface water treatment. Limnological Review, 13 (2), 73–78. doi: https://doi.org/10.2478/limre-2013-0008
  4. Liu, Y., Wang, S., Hua, J. (2000). Synthesis of complex polymeric flocculant and its application in purifying water. Journal of Applied Polymer Science, 76 (14), 2093–2097. doi: https://doi.org/10.1002/(sici)1097-4628(20000628)76:14<2093::aid-app13>3.0.co;2-l
  5. Lin, Q.-W., He, F., Ma, J.-M., Zhang, Y., Liu, B.-Y., Min, F.-L. et al. (2017). Impacts of residual aluminum from aluminate flocculant on the morphological and physiological characteristics of Vallisneria natans and Hydrilla verticillata. Ecotoxicology and Environmental Safety, 145, 266–273. doi: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.07.037
  6. Sarkar, A. K., Mandre, N. R., Panda, A. B., Pal, S. (2013). Amylopectin grafted with poly (acrylic acid): Development and application of a high performance flocculant. Carbohydrate Polymers, 95 (2), 753–759. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.03.025
  7. Pro zatverdzhennia Derzhavnykh sanitarnykh norm ta pravyl "Hihienichni vymohy do vody pytnoi, pryznachenoi dlia spozhyvannia liudynoiu" (DSanPiN 2.2.4-171-10). Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0452-10#Text
  8. Liu, X., Xu, Q., Wang, D., Wu, Y., Yang, Q., Liu, Y. et al. (2019). Unveiling the mechanisms of how cationic polyacrylamide affects short-chain fatty acids accumulation during long-term anaerobic fermentation of waste activated sludge. Water Research, 155, 142–151. doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.02.036
  9. Igarashi, M., Matsumoto, T., Yagihashi, F., Yamashita, H., Ohhara, T., Hanashima, T. et al. (2017). Non-aqueous selective synthesis of orthosilicic acid and its oligomers. Nature Communications, 8 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41467-017-00168-5
  10. Burenin, V. V., Sova, A. N., Marinko, A. N. (2014). Review of Oil-Bearing Effluent Cleaning Methods. Chemical and Petroleum Engineering, 49 (9-10), 690–695. doi: https://doi.org/10.1007/s10556-014-9820-2
  11. Shablovski, V., Tuchkoskaya, A., Rukhlya, V., Pap, O. (2021). Coagulant-flocculant from secondary resources for treatment of industrial and municipal wastewater. Water and water purification technologies. SCIENTIFIC AND TECHNICAL NEWS, 30 (2), 27–33. doi: https://doi.org/10.20535/2218-930022021240165
  12. Gao, B. Y., Hahn, H. H., Hoffmann, E. (2002). Evaluation of aluminum-silicate polymer composite as a coagulant for water treatment. Water Research, 36 (14), 3573–3581. doi: https://doi.org/10.1016/s0043-1354(02)00054-4
  13. Krewski, D., Yokel, R. A., Nieboer, E., Borchelt, D., Cohen, J., Harry, J. et al. (2007). Human Health Risk Assessment for Aluminium, Aluminium Oxide, and Aluminium Hydroxide. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B, 10 (sup1), 1–269. doi: https://doi.org/10.1080/10937400701597766
  14. Zhao, Y., Zheng, Y., Peng, Y., He, H., Sun, Z. (2021). Characteristics of poly-silicate aluminum sulfate prepared by sol method and its application in Congo red dye wastewater treatment. RSC Advances, 11 (60), 38208–38218. doi: https://doi.org/10.1039/d1ra06343j
  15. Pat. No. CN100369827C. Process for producing basic poly aluminium sulfate silicate by one step method (2005). No. CNB2005101009790A; declareted: 10.11.2005; published: 20.02.2008. Available at: https://patents.google.com/patent/CN100369827C/en
  16. Pasenko, O., Mandryka, A., Khrupchyk, Ye., Vereshchak, V. (2022). Stable solutions of orthosilicic acid. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 4, 56–60. doi: https://doi.org/10.32434/0321-4095-2022-143-4-56-60
  17. Voda pytna. DSTU 7525:2014. Available at: http://iccwc.org.ua/docs/dstu_7525_2014.pdf
  18. Standards for Drinking Water Quality. GB 5749-2006. Available at: https://www.aqsiq.net/pdf/China_GB_5749-2006_Standards_for_Drinking_Water_Quality.pdf
  19. Mandryka, A., Pasenko, O., Vereschak, V., Osokin, Y. (2022). Quantum chemical modeling of orthosilicic acid clusters with some acids in aqueous solution. Journal of Chemistry and Technologies, 30 (2), 159–165. doi: https://doi.org/10.15421/jchemtech.v30i2.258938
  20. Mandryka, A. H., Pasenko, O. O., Vereschak, V. H., Osokin, Y. S. (2023). Modeling of complexes of low-basic aluminum oxychloride with orthosilicate acids in aqueous solution. Journal of Chemistry and Technologies, 31 (1), 44–50. doi: https://doi.org/10.15421/jchemtech.v31i1.271537
Вплив мономерної форми ортокремнієвої кислоти на стабільність полі-алюмокремнієвих коагулянтів та їх ефективність у водопідготовці питної води

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-30

Як цитувати

Мандрика, А. Г., Пасенко, О. О., Верещак, В. Г., & Осокін, Є. С. (2023). Вплив мономерної форми ортокремнієвої кислоти на стабільність полі-алюмокремнієвих коагулянтів та їх ефективність у водопідготовці питної води. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(10 (123), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.282696

Номер

Том 3 № 10 (123) (2023): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Artem Mandryka, Oleksandr Pasenko, Viktor Vereschak, Yevhen Osokin

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.