Дослідження адсорбції фосфат-іонів з водних розчинів

Автор(и)

  • Тетяна Іванівна Обушенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-0731-0370
  • Наталія Михайлівна Толстопалова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-7240-5344
  • Ольга Вікторівна Сангінова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-6378-7718
  • Євгеній Геннадійович Костенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-0872-2764
  • Олександр Сергійович Болєлий Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-5583-7970
  • Віктор Сергійович Куриленко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-7569-767X

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.264669

Ключові слова:

фосфати, очищення стічних вод, поверхневі води, евтрофікація, сорбент, шлам станцій знезалізнення

Анотація

Об’єктом дослідження у роботі є модельні водні розчини, які містять фосфат-іони. Фосфор є важливим живильним елементом для всіх форм життя та визначає трофічний стан прісноводних екосистем. Існуюча проблема полягає в тому, що при надмірному надходженні фосфору у водойми, він викликає їх евтрофікацію, і, як наслідок, накопичення біотоксинів, погіршення якості води, загибель гідробіонтів тощо. До поверхневих вод фосфор потрапляє з побутових стічних вод, що містять фосфати як компоненти синтетичних миючих засобів, фотореагентів та пом’якшувачів води. Суттєвий вклад вносять змиви фосфорних добрив та пестицидів із сільськогосподарських угідь, стоки тваринницьких ферм і промислових підприємств. Серед методів очищення стічних вод від фосфатів особливе місце займають сорбційні. Аналіз сучасних наукових публікацій з цієї тематики показує, що пошук нових ефективних сорбентів, отриманих за ресурсозберігаючими технологіями, – важлива науково-практична проблема.

Робота була направлена саме на пошук таких сорбентів. Відомо, що залізо має високу спорідненість до фосфату. Тому в роботі запропоновано використовувати в якості сорбенту осади станцій знезалізнення підземних вод. Ці шлами утворюються в значній кількості та створюють значні екологічні проблеми.

Досліджено сорбцію залізовмісного сорбенту, який є відходом станцій знезалізнення по відношенню до фосфат-іонів. Встановлено, що даний сорбент є ефективним щодо вилучення фосфат-іонів із води з адсорбційною здатністю 72,67 мг/г. Процес сорбції досить точно описується кінетичним рівнянням сорбції псевдо-другого порядку (коефіцієнт детермінації R2=0,9737). Розраховано константу швидкості сорбційного процесу, яка складає 3,8·10–4 г/мг PO43–·хв1/2. Використання запропонованого сорбенту дозволить вирішити два екологічних питання: поповнення переліку дешевих ефективних сорбентів для видалення фосфатів та утилізація шламів станцій знезалізнення.

Біографії авторів

Тетяна Іванівна Обушенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Старший викладач

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Наталія Михайлівна Толстопалова, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Ольга Вікторівна Сангінова, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Євгеній Геннадійович Костенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Олександр Сергійович Болєлий, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Віктор Сергійович Куриленко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Посилання

  1. Smith, V. H., Tilman, G. D., Nekola, J. C. (1999). Eutrophication: impacts of excess nutrient inputs on freshwater, marine, and terrestrial ecosystems. Environmental Pollution, 100 (1-3), 179–196. doi: https://doi.org/10.1016/s0269-7491(99)00091-3
  2. Rybicki, S. (1997). Advanced Wastewater Treatment: Report No 1. Phosphorus Removal from Wastewater. Division of Water Resources Engineering, Department of Civil and Environmental Engineering, Royal Institute of Technology.
  3. Buda, A. R., Koopmans, G. F., Bryant, R. B., Chardon, W. J. (2012). Emerging Technologies for Removing Nonpoint Phosphorus from Surface Water and Groundwater: Introduction. Journal of Environmental Quality, 41 (3), 621–627. doi: https://doi.org/10.2134/jeq2012.0080
  4. Chardon, W. J., Schoumans, O. F. (2007). Soil texture effects on the transport of phosphorus from agricultural land in river deltas of Northern Belgium, The Netherlands and North-West Germany. Soil Use and Management, 23 (s1), 16–24. doi: https://doi.org/10.1111/j.1475-2743.2007.00108.x
  5. Lee, F. G., Jones, A. R. (1986). Detergent phosphate bans and eutrophication. Environmental Science & Technology, 20 (4), 330–331. doi: https://doi.org/10.1021/es00146a003
  6. Murphy, C. B. (1973). Effect of Restricted Use of Phosphate-Based Detergents on Onondaga Lake. Science, 182 (4110), 379–381. doi: https://doi.org/10.1126/science.182.4110.379
  7. Jarvie, H. P., Neal, C., Withers, P. J. A. (2006). Sewage-effluent phosphorus: A greater risk to river eutrophication than agricultural phosphorus? Science of The Total Environment, 360 (1-3), 246–253. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2005.08.038
  8. Reynolds, C. S., Davies, P. S. (2001). Sources and bioavailability of phosphorus fractions in freshwaters: a British perspective. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society, 76 (1), 27–64. doi: https://doi.org/10.1017/s1464793100005625
  9. Savluchynska, M. O., Horbatiuk, L. O. (2014). Fosfor u vodnykh ekosystemakh. Naukovi zapysky Ternopilskoho natsionalnoho pedahohichnoho universytetu imeni Volodymyra Hnatiuka. Seriia: Biolohiia, 4, 153–162. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/NZTNPU_2014_4_27
  10. Prokopchuk, O. I., Hrubinko, V. V. (2013). Fosfaty u vodnykh ekosystemakh. Naukovi zapysky TNPU Seriia: Biolohiia, 3 (56), 78–85.
  11. Homelia, M. D., Petrychenko, A. I., Trokhymenko, H. H., Martyniuk, Ya. P. (2017). Doslidzhenia vyluchennia fosfativ na anionitakh ta stvorennia bezvidkhodnoi pererobky reheneratsiinykh rozchyniv. Voda i vodoochysni tekhnolohii. Naukovo-tekhnichni visti, 1 (21), 12–23.
  12. Orlova, V. O. (Ed.); Orlov, V. O., Kvartenko, O. M., Martynov, S. Yu., Hordiienko, Yu. I. (2004). Znezaliznennia pidzemnykh vod dlia pytnykh tsilei. Rivne: Vydavnychyi tsentr UDUVHP, 154.
  13. Loganathan, P., Vigneswaran, S., Kandasamy, J., Bolan, N. S. (2014). Removal and Recovery of Phosphate From Water Using Sorption. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 44 (8), 847–907. doi: https://doi.org/10.1080/10643389.2012.741311
  14. Nabyvanets, B. Y., Osadchyi, V. I., Osadcha, N. M., Nabyvanets, Yu. B. (2007). Analitychna khimiia poverkhnevykh vod. Kyiv: Naukova dumka, 455.
  15. Azizian, S. (2004). Kinetic models of sorption: a theoretical analysis. Journal of Colloid and Interface Science, 276 (1), 47–52. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2004.03.048

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-31

Як цитувати

Обушенко, Т. І., Толстопалова, Н. М., Сангінова, О. В., Костенко, Є. Г., Болєлий, О. С., & Куриленко, В. С. (2022). Дослідження адсорбції фосфат-іонів з водних розчинів. Technology Audit and Production Reserves, 4(3(66), 35–37. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.264669

Номер

Том 4 № 3(66) (2022): Хімічна інженерія

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища: Звіт про науково-дослідну роботу

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Tetiana Obushenko, Nataliia Tolstopalova, Olga Sanginova, Evgeniy Kostenko, Oleksandr Bolielyi, Viktor Kurylenko

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.