Розробка комплексної технології очищення промислових залізосульфатвмісних стоків гальванічного виробництва

Автор(и)

  • Сергій Дмитрович Довголап Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-2456-2249
  • Микола Дмитрович Гомеля Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-1165-7545
  • Олена Іванівна Іваненко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-6838-5400
  • Світлана Василівна Фроленкова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-6727-2903
  • Тетяна Олександрівна Шаблій Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-6710-9874

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.291383

Ключові слова:

електродіаліз, гальванічні стоки, залізосульфатвмісні розчини, трикамерний електролізер, феритний метод

Анотація

Об’єктом дослідження є комплексне електрохімічне та феритне знешкодження залізосульфатвмісних вод. Переробка рідких відходів здійснюється шляхом електрохімічної обробки із застосуванням дво- та трикамерних електролізерів. В роботі досліджено процеси електродіалізного очищення імітаційних розчинів з концентраціями сполук FeSO4 5 г/дм3 та Н2SO4 300–2100 мг-екв/дм3. В якості катода використано пластину із нержавіючої сталі, в якості аноду – пластини з титану, вкритого оксидом рутенію, та свинцю. Показано, що найвищий вихід за струмом продуктів електродіалізу 84,5 % отриманий при застосуванні трикамерного електролізера з аніонообмінними мембранами МА-41. Встановлено, що при застосуванні вказаного електролізера суттєвий вплив на процес розділення домішок чинить градієнт концентрації, величина якого прямо пропорційна різниці концентрацій вихідних розчинів, якими заповнені приелектродні камери. Показано, що для двокамерного електролізера вихід за струмом сягає 72 %, що поясняється шкідливим впливом значного градієнту концентрацій та проявляється в швидкому механічному блокуванні мембрани і сповільненні процесу міграції іонів, а також зростанні енерговитрат. В двокамерному електролізері отримано Н2SO4 з концентрацією 18,3 %, яка придатна  для повторного використання в ваннах травлення. З’ясовано, що в результаті електродіалізного розділення і додаткового окиснення концентровані залізосульфатні розчини доцільно застосовувати для одержання феритного матеріалу кристалічної структури з розмірами частинок 2–20 мкм. В рамках циркуляційної економіки запропоновано екологічно безпечну технологію знешкодження промислових залізовмісних сульфатних розчинів гальванічного виробництва з використанням комплексу електродіалізного та феритного методів

Біографії авторів

Сергій Дмитрович Довголап, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Микола Дмитрович Гомеля, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук, професор, завідуючий кафедрою

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Олена Іванівна Іваненко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Світлана Василівна Фроленкова, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології елeктрохімічних виробництв

Тетяна Олександрівна Шаблій, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Посилання

  1. Korchemlyuk, M., Arkhipova, L., Kravchynskyi, R. L., Mykhailyuk, J. D. (2019). Anthropogenic influence from point and diffuse sources of pollution in the Upper Prut River basin. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 1, 125–131. doi: https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-1/12
  2. Monastyrov, M., Prikhna, T., Halbedel, B., Kochetov, G., Marquis, F. D. S., Mamalis, A. G., Prysiazhna, O. (2019). Electroerosion dispersion, sorption and coagulation for complex water purification: Electroerosion waste recycling and manufacturing of metal, oxide and alloy nanopowders. Nanotechnology Perceptions, 15 (1), 48–57. doi: https://doi.org/10.4024/n24mo18a.ntp.15.01
  3. Custodio, M., Peñaloza, R. (2021). Evaluation of the Distribution of Heavy Metals and Arsenic in Inland Wetlands (Peru) Using Multivariate Statistical Methods. Ecological Engineering & Environmental Technology, 22 (3), 104–111. doi: https://doi.org/10.12912/27197050/135522
  4. Frolova, L. (2019). Using of spent etching solution to obtain yellow ferric oxide pigments. Modern Problems of Metalurgy, 1 (21), 82–86. doi: https://doi.org/10.34185/1991-7848.2018.01.13
  5. Environment of Ukraine 2020. Statistical Publication. State Statistics Service of Ukraine. Available at: https://ukrstat.gov.ua/druk/publicat/kat_u/2021/zb/11/Dovk_20.pdf
  6. Natsionalna dopovid pro stan navkolyshnoho pryrodnoho seredovyshcha v Ukraini u 2021 rotsi. Ministerstvo zakhystu dovkillia ta pryrodnykh resursiv Ukrainy. Available at: https://mepr.gov.ua/wp-content/uploads/2023/01/Natsdopovid-2021-n.pdf
  7. Dvostoronnie spivrobitnytstvo u sferi upravlinnia vodnymy resursamy. Derzhavne ahentstvo vodnykh resursiv Ukrainy. Available at: https://davr.gov.ua/transkordonne-spivrobitnictvo
  8. Shabliy, T., Gomelya, M., Kryzhanovska, Y., Levytska, O. (2020). Utilization of Sodium Chloride Solutions to Obtain Ferrous Chlorides. Journal of Ecological Engineering, 21 (8), 177–184. doi: https://doi.org/10.12911/22998993/126966
  9. Trus, I., Radovenchyk, I., Halysh, V., Chuprinov, E., Benatov, D., Hlushko, O., Sirenko, L. (2022). Innovative Method for Water Deiron Ions Using Capillary Material. Journal of Ecological Engineering, 23 (3), 174–182. doi: https://doi.org/10.12911/22998993/145467
  10. Ivanenko, O., Radovenchyk, V., Radovenchyk, І. (2020). Neutralization of carbon monoxide by magnetite-based catalysts. Technology Audit and Production Reserves, 5 (3 (55)), 24–28. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.214432
  11. Khokhotva, O., Butchenko, L., Gomelya, N. (2018). The use of modified and composite ferritic sorbents for selective extraction of Cu2+. Technical Sciences and Technology, 1 (11), 264–272. doi: https://doi.org/10.25140/2411-5363-2018-1(11)-264-272
  12. Kochetov, G., Samchenko, D., Kolodko, A., Kovalchuk, O., Pasko, A. (2018). Development of technology of industrial wastes treatment products disposal by ferritization in the matrix of alkali-activated cements. Technology Audit and Production Reserves, 6 (3 (44)), 31–35. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.152615
  13. Trus, I., Radovenchyk, I., Halysh, V., Skiba, M., Vasylenko, I., Vorobyova, V. et al. (2019). Innovative Approach in Creation of Integrated Technology of Desalination of Mineralized Water. Journal of Ecological Engineering, 20 (8), 107–113. doi: https://doi.org/10.12911/22998993/110767
  14. Gomelya, N., Hrabitchenko, V., Trohimennko, A., Shablij, T. (2016). Research into ion exchange softening of highly mineralized waters. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (82)), 4. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.75338
  15. Akhter, M., Habib, G., Qamar, S. U. (2018). Application of Electrodialysis in Waste Water Treatment and Impact of Fouling on Process Performance. Journal of Membrane Science & Technology, 08 (02). doi: https://doi.org/10.4172/2155-9589.1000182
  16. Shabliy, T., Ivanenko, O., Plashykhin, S., Pavliuk, N., Safiants, A., Sidorov, D. (2023). New Approaches to Comprehensive Electrochemical Processing of Sulfate-Chloride High-Mineralized Wastewater Treatment Residues. Architecture, Civil Engineering, Environment, 16 (3), 171–180. doi: https://doi.org/10.2478/acee-2023-0044
  17. Radovenchyk, V. M., Ivanenko, O. I., Radovenchyk, Ya. V., Krysenko, T. V. (2020). Zastosuvannia ferytnykh materialiv v protsesakh ochyshchennia vody. Bila Tserkva: Vydavnytstvo O. V. Pshonkivskyi, 215. Available at: https://eco-paper.kpi.ua/CONTENT/literatyra/ferity_mono.pdf
  18. Samchenko, D. N., Kochetov, G. М., Vasiliev, A., Derecha, D. A., Skirta, Y. B., Lastivka, O. V. (2022). Energy-saving technology for processing of exhausted etching solutions with obtaining of ferromagnetic compounds. Environmental Safety and Natural Resources, 43 (3), 22–34. doi: https://doi.org/10.32347/2411-4049.2022.3.22-34
  19. Yemchura, B., Kochetov, G., Samchenko, D., Pakhomov, D., Puzanov, A. (2023). Study of the kinetics of the extraction of zinc ions from wastewater by ferritization. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulic, 42, 13–18. doi: https://doi.org/10.32347/2524-0021.2023.42.13-18
  20. Kochetov, G., Prikhna, T., Kovalchuk, O., Samchenko, D. (2018). Research of the treatment of depleted nickel­plating electrolytes by the ferritization method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (93)), 52–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133797
  21. Gomelya, M., Shabliy, T., Radovenchyk, I., Overchenko, T., Halysh, V. (2019). Estimation of the Efficiency of Ammonia Oxidation in Anolyte of Two-Chamber Electrolyzer. Journal of Ecological Engineering, 20 (5), 121–129. doi: https://doi.org/10.12911/22998993/105337
  22. Melnyk, L., Goncharuk, V. (2009). Electrodialysis of solutions containing Mn (II) ions. Desalination, 241 (1-3), 49–56. doi: https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.11.082
  23. Nabyvanets, B. Y., Osadchyi, V. I., Osadcha, N. M., Nabyvanets, Yu. B. (2007). Analitychna khimiya poverkhnevykh vod. Kyiv: Naukova dumka, 456. Available at: https://www.nas.gov.ua/UA/Book/Pages/default.aspx?BookID=0000002073
  24. Mane, R. S., Jadhav, V. V. (Eds.) (2020). Spinel Ferrite Nanostructures for Energy Storage Devices. Elsevier. doi: https://doi.org/10.1016/c2018-0-04420-5
  25. Kefeni, K. K., Msagati, T. A. M., Mamba, B. B. (2017). Ferrite nanoparticles: Synthesis, characterisation and applications in electronic device. Materials Science and Engineering: B, 215, 37–55. doi: https://doi.org/10.1016/j.mseb.2016.11.002
  26. Chkavro, Z., Antoniuk, N. (2014). Theory and practice of coagulant application in water treatment technology. Naukovi zapysky NaUKMA. Khimichni nauky i tekhnolohiyi, 157, 65–78. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/NaUKMAchem_2014_157_13
  27. Zlobin, I. O., Zubrychev, L. S. (2009). Perevahy novykh zalizovmisnykh koahuliantiv. Haluzeve mashynobuduvannia, budivnytstvo, 2. Available at: https://reposit.nupp.edu.ua/bitstream/PoltNTU/8283/1/Znpgmb_2009_2_35.pdf
  28. Council Directive 96/61/EC of 24 September 1996 concerning integrated pollution prevention and control. Available at: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A31996L0061
Розробка комплексної технології очищення промислових залізосульфатвмісних стоків гальванічного виробництва

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-22

Як цитувати

Довголап, С. Д., Гомеля, М. Д., Іваненко, О. І., Фроленкова, С. В., & Шаблій, Т. О. (2023). Розробка комплексної технології очищення промислових залізосульфатвмісних стоків гальванічного виробництва . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(10 (126), 17–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.291383

Номер

Том 6 № 10 (126) (2023): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Serhii Dovholap, Nikolai Gomelya, Olena Ivanenko, Svetlana Frolenkova, Tatiana Shabliy

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.