Встановлення технологічно доцільних режимів електрокоагуляційного очищення стічних вод від іонів ніколу

Автор(и)

  • Андрій Богданович Гелеш Національний університет «Львівська політехніка», Україна http://orcid.org/0000-0003-3310-0940
  • Петро Микитович Мудринець Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0009-0005-7256-3472
  • Ярослав Андрійович Калимон Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-2990-7111
  • Діана Петрівна Кіндзера Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-9350-1423
  • Віра Михайлівна Гнатів Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0009-0002-2777-0550

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.278006

Ключові слова:

очищення стоків, електрохімічне очищення, важкі метали, сполуки Ніколу, електрокоагуляція, алюмінієві електроди

Анотація

Об’єктом дослідження є технології електрохімічного очищення стоків від іонів важких металів. Робота зокрема присвячена очищенню стоків від низькоконцентрованих за іоном Ніколу. Головним завданням експериментальних досліджень було підібрати матеріал електродів та режим електрохімічного розчинення анодів, за якого ефективність очищення стоків буде максимальною, також підтвердити практичну можливість глибокого очищення зазначених стоків до норм, які відповідають гранично допустимим концентраціям (ГДКNi=0,5 мг/дм3).

Встановлено, що в процесі електрокоагуляційного очищення стічних вод існує індукційний період часу (10 хв), протягом якого в електролізері відбувається накопичення коагулянта та різке зростання ступеня очищення. В результаті збільшення густини струму від 10 А/м2 до 20 А/м2 ступінь очищення на залізних електродах за тривалості процесу 20 хв зріс від 60 до 84 %. Це пояснюється інтенсифікацією анодного розчинення металу та зростанням концентрації Fe(OH)3. Збільшення густини струму до 30 А/м2 практично не впливає на ступінь очищення, що пояснюється явищем поляризації анодів та підтверджується зростанням напруги процесу від 2,40 В (10 А/м2) до 12,59 В (30 А/м2). Тому надалі підвищувати густину струму недоцільно. Для залізних анодів не вдалось досягти необхідного ступеня очищення (≥98,3 %), максимальний ступінь очищення не перевищував 85 %, а вміст іонів Ni2+ в очищеній воді перевищує ГДК на порядок.

Експериментально встановлено, що для процесу електрокоагуляційного очищення стічних вод від іонів Ніколу доцільно використовувати алюмінієві електроди. За густини струму 20 А/м2 та тривалості процесу 40 хв концентрація іонів Ni2+ не перевищувала ГДКNi. При використанні алюмінієвих електродів, зростання густини струму з 15 до 20 А/м2 не призводить до поляризації електродів, а процес в обидвох випадках проходить стаціонарно за напруги ~ 6,7 В. Обрано технологічно доцільний режим роботи електролізера: алюмінієві електроди за анодної густини струму 20 А/м2 та тривалості процесу очищення – ≥40 хв. Отримані результати можуть знайти практичне використання у проєктуванні систем очищення стічних вод гальванічних виробництв.

Біографії авторів

Андрій Богданович Гелеш, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімії і технології неорганічних речовин

Петро Микитович Мудринець, Національний університет «Львівська політехніка»

Аспірант

Кафедра хімії і технології неорганічних речовин

 

Ярослав Андрійович Калимон, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімії і технології неорганічних речовин

Діана Петрівна Кіндзера, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної інженерії

Віра Михайлівна Гнатів, Національний університет «Львівська політехніка»

Кафедра хімії і технології неорганічних речовин

Посилання

  1. Elbehiry, F., Alshaal, T., Elhawat, N., Elbasiouny, H. (2021). Environmental-Friendly and Cost-Effective Agricultural Wastes for Heavy Metals and Toxicants Removal from Wastewater. Cost-Efficient Wastewater Treatment Technologies, 107–127. doi: https://doi.org/10.1007/698_2021_786
  2. Ensure availability and sustainable management of water and sanitation for all (2020). Sustainable Development Goals 6. United Nations. Available at: https://sustainabledevelopment.un.org/sdg6
  3. Ferrante, M., Conti, G. O., Rasic-Milutinovic, Z., Jovanovic, D. (2013). Health effects of metals and related substances in drinking water. IWA Publishing.
  4. Nickel in drinking water: Background document for development of WHO guidelines for drinking-water quality (WHO/HEP/ECH/WSH/2021.6) (2021). World Health Organization, 36. Available at: https://apps.who.int/iris/handle/10665/350934
  5. Rajoria, S., Vashishtha, M., Sangal, V. K. (2022). Treatment of electroplating industry wastewater: a review on the various techniques. Environmental Science and Pollution Research, 29 (48), 72196–72246. doi: https://doi.org/10.1007/s11356-022-18643-y
  6. Azimi, A., Azari, A., Rezakazemi, M., Ansarpour, M. (2017). Removal of Heavy Metals from Industrial Wastewaters: A Review. ChemBioEng Reviews, 4 (1), 37–59. doi: https://doi.org/10.1002/cben.201600010
  7. Rajoria, S., Vashishtha, M., Sangal, V. K. (2021). Review on the treatment of electroplating industry wastewater by electrochemical methods. Materials Today: Proceedings, 47, 1472–1479. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.04.165
  8. Fu, R., Zhang, P.-S., Jiang, Y.-X., Sun, L., Sun, X.-H. (2023). Wastewater treatment by anodic oxidation in electrochemical advanced oxidation process: Advance in mechanism, direct and indirect oxidation detection methods. Chemosphere, 311, 136993. doi: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.136993
  9. Kazeminezhad, I., Mosivand, S. (2017). Elimination of copper and nickel from wastewater by electrooxidation method. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 422, 84–92. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.08.049
  10. Guan, W., Tian, S., Cao, D., Chen, Y., Zhao, X. (2017). Electrooxidation of nickel-ammonia complexes and simultaneous electrodeposition recovery of nickel from practical nickel-electroplating rinse wastewater. Electrochimica Acta, 246, 1230–1236. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.06.121
  11. Chen, G. (2004). Electrochemical technologies in wastewater treatment. Separation and Purification Technology, 38 (1), 11–41. doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2003.10.006
  12. Hakizimana, J. N., Gourich, B., Chafi, M., Stiriba, Y., Vial, C., Drogui, P., Naja, J. (2017). Electrocoagulation process in water treatment: A review of electrocoagulation modeling approaches. Desalination, 404, 1–21. doi: https://doi.org/10.1016/j.desal.2016.10.011
  13. Yakovlev, S. V., Krasnoborodko, I. G., Rogov, V. M. (1987). Tehnologiya elektrohimicheskoy ochistki vodyi. Leningrad: Stroyizdat, 158.
  14. Comninellis, C., Chen, G. (Eds.) (2010). Electrochemistry for the Environment. New York: Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-0-387-68318-8
  15. Kuznetsova, T. A., Pestov, N. A., Revin, V. V. (2020). Study of the adsorption properties of plant cellulose with respect to nickel ions. Chemistry of Plant Raw Material, 2, 307–314. doi: https://doi.org/10.14258/jcprm.2020026573
  16. Kalymon, Y. A., Znak, Z. O., Helesh, A. B., Savchuk, L. V. (2018). Investigation of the absorption process of air oxygen in a device with a continuous bubbling layer. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 5, 102–110.
  17. Kalymon, Ya., Helesh, A., Slyuzar, A., Kurylets, O. (2022). Choice of mass exchange apparatus for groundwater deironing. Chemistry, Technology and Application of Substances, 5 (1), 29–35. doi: https://doi.org/10.23939/ctas2022.01.029
Establishment of technologically feasible modes of electrocoagulation purification of wastewater from nickel ions

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-04-30

Як цитувати

Гелеш, А. Б., Мудринець, П. М., Калимон, Я. А., Кіндзера, Д. П., & Гнатів, В. М. (2023). Встановлення технологічно доцільних режимів електрокоагуляційного очищення стічних вод від іонів ніколу. Technology Audit and Production Reserves, 2(3(70), 25–30. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.278006

Номер

Том 2 № 3(70) (2023): Хімічна інженерія

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Andriy Helesh, Petro Mudrynets, Yaroslav Kalymon, Diana Kindzera, Vira Hnativ

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.