XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В настоящее время водоочистка становится одним из самых распространенных технологических процессов. Этим определяется особенная актуальность вопроса удешевления очистки питьевой, технической и сточных вод. Поэтому наиболее перспективным является применение природных сорбентов, месторождения которых имеются на территории РФ.

Многие примеси способствуют понижению показателя pH (повышению кислотности) пресной воды. Серная и азотная кислоты увеличивают количество сульфат- и нитрат-анионов. Рост концентрации катионов кальция, магния и силикат-анионов связан с кислотными или подкисленными дождями, способными интенсивно растворять многие породы, включая карбонатные. Все чаще воды загрязняются слаборазлагаемыми органическими соединениями, среди которых встречаются синтетические поверхностно-активные вещества, формальдегид, фенолы, фталаты, сложные эфиры, ароматические углеводороды, пестициды и их продукты распада с токсическими, мутагенными и канцерогенными свойствами. Многие химически активные соединения обладают способностью связывать растворённый в воде кислород, что затрудняет минерализацию органики и провоцирует восстановительные реакции. Также над водными источниками постоянно висит угроза радиоактивного загрязнения опасными изотопами.

Из-за наличия всех этих проблем возникает необходимость в доочистке даже водопроводной воды, которая проходит водоподготовку прежде, чем отправиться к потребителю. Очистить воду можно различными методами с использованием специальных водоочистительных приборов. Существуют особые сорбенты для очистки воды, которые удаляют примеси, растворенное железо, сероводород, устраняют цветности и мутности, взвешенные частицы, ржавчину, ил, песок, коллоиды, тяжелые металлы. Твердые сорбенты разделяют на гранулированные и волокнистые. Способ и схема очистки воды представлена на рисунке 1.

Рис.1

Вышеперечисленное показывает: сточные воды стали гетерогенной смесью с растворенными и взвешенными веществами различного происхождения, которые могут окисляться.

Использование сорбитов продуктивно после механической очистки. Тогда вода не содержит грубодисперсные, коллоидные и растворенные примеси.

Чаще всего используют следующую последовательность:

коагуляция;

отстаивание;

фильтрование;

сорбция.

Имеющиеся виды сорбентов условно делят на 4 группы.

Фильтрующие элементы на основе органики, состоящие из торфа, мха, отходов очистки гречки и риса.

Сорбенты на основе полимерных материалов – полипропилена, полиуретана, поропласта. В качестве примера можно привести «Иверлен-М».

Биологические сорбенты.

Наносорбенты на основе графита.

Активированный уголь
	Активированный уголь	Безуглеродные сорбенты			Неорганические иониты		Органические иониты
		Глинистые породы	Цеолиты
Структура	Развитая удельная поверхность и регулируемая пористость	Обладают развитой структурой с микропорами, имеющими различные размеры в зависимости от вида минерала. Большая часть из них обладает слоистой жесткой или расширяющейся структурой.	В структуру входит отрицательно заряженный трехмерный алюмосиликатный каркас с тетраэдрической структурой. Положительно заряженные гидратированные ионы щелочных металлов находятся в полостях каркаса.	Большинство структур существует не в неустойчивой водородной форме, а в более стабильной солевой форме.		Имеют гелевую структуру: реальных пор нет, но при попадании в водные растворы гель набухает, вследствие чего возникает возможность обмена ионов с очищаемой средой.
Применение	используется для очистки воды от пестицидов, нефтепродуктов, детергентов, свободного хлора и других химических веществ. Удаляет лишние или необычные запахи и неприятный вкус. Используется как до отстойника, так и после него. Порошковый активированный уголь в сухом виде взрывоопасен	Очистка воды с помощью глинистых пород, происходит обесцвечивание воды и ликвидация токсинов – хлора, гербицидов и ПАВ	Применение цеолитов целесообразно только для веществ, молекулы которых меньше отверстий в сорбенте. Самыми применяемыми цеолитами являются шабанит, модернит и клинопптиломит. Всего их более 30 видов. Природные цеолиты используются в виде порошков и фильтрующих материалов для очистки воды от ПАВ, ароматических и канцерогенных органических соединений, красителей, пестицидов, коллоидных и бактериальных загрязнений.	Используются в форме соли, так как в водородной форме они существовать не могут. Используются органические катиониты и аниониты на основе синтетической органики.		имеют применение в практике технологии воды; являются искусственно синтезированными.
Преиму- щества	совершенно безопасен для человеческого здоровья, не токсичен и не ядовит; - прекрасно крошится на мелкие фракции.	Просты в добыче и переработке. Способны удерживать органические, бактериальные и коллоидные загрязнения, ПАВ, различные красители и пестициды.	Понижает концентрацию хлорид-ионов, фторид-ионов, удаляет соли жесткости, повышает РН воды. Цеолит обогащает (ионизирует) воду такими элементами, как кальций, калий и магний.	Считаются перспективным направление в технологии водоочистки.				Имеют меньшую емкость, чем гелевые, устойчивы к механическим повреждениям, стабильно ведут себя при проведении осмоса
Недостатки	– бактерии, задержанные порами сорбента, не только не погибают, но могут свободно там размножаться, что способно усложнить состав очищаемой воды; –магистральные угольные фильтры могут работать только при низких скоростях фильтрации; – существует необходимость отслеживания износа загрузки фильтра.	С экологической точки зрение применение этого вида сорбентов для ликвидации нефтяных загрязнений в результате разливов нефти неэффективно. Причиной тому является оседание сорбентов, содержащих нефтепродукты, на дно водных объектов и накапливание их там. Таким образом, создаётся угроза вторичного загрязнения.		Исключает возможность обессоливать воду без редких анионитов неорганических минералов. Для этого используют органические катиониты и аниониты на основе синтетической органики.					При очистке сильнозагрязненных материалов для получения требуемой степени очистки возникает необходимость многократной очистки.

Особым видом сорбента является графеновый сорбент (ГС). Графеновый сорбент - сорбент нового поколения. Это углерод, подвергнутый радикальной деструкции, в результате которой он приобретает принципиально иную внутреннюю структуру и свойства, не характерные другим вариантам углерода.

Графеновый сорбент существенно опережает всё известное в мире в области водоочистки. При однократной фильтрации питьевой воды мутность и количество взвешенных частиц уменьшается в 100 (и более) раз, достигается высокая степень удаления металлов, в том числе — тяжёлых и радиактивных. Совершенствуя как способы производства ГС, так и конструкции ГС–фильтров, специалистам ОАО «Геракл» удалось очистить непитьевую воду до уровня, превышающего требования, предъявляемые к воде высшей категории качества.

Графеновый сорбент хорошо очищает воду от нерастворённых примесей и частично сохраняет растворённые. В воде, прошедшей ГС–фильтрацию, сохраняются натуральные соли и микроэлементы. Графеновый сорбент абсолютно превосходит все другие сорбенты в качестве очистки воды от углеводородов.

При помощи ГС–фильтров можно отфильтровать воду, взятую из реки, озера, болота, даже лужи. Фильтрат будет высококачественной питьевой водой, за исключением тех случаев, когда в исходной воде присутствуют ядовитые примеси. Абсолютно превосходит ГС все другие сорбенты в том, что он не только глубоко очищает воду, но и делает её целебной.

Фильтры на основе Графенового сорбента обеспечивают принципиально новый уровень водоочистки, при котором вода становится не только кристально чистой, но и приобретает целебные свойства. Так, отмечено, что люди, регулярно принимающие обычную водопроводную воду после ГС– фильтрации, практически перестают болеть инфекционными заболеваниями.

Список использованной литературы:

Электронный учебно-методический комплекс дисциплины «Физическая и коллоидная химия: учебно-методический комплекс дисциплины» Учебное пособие. ФГУП НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР» Депозитарий электронных изданий. Москва 2010.

Электрокоагуляционная очистка воды от коллоидных ПАВ. Боровская Л.В., Доценко С.П.//Современные наукоемкие технологии. 2010. № 4. С. 76-78.

Способ очистки подмыльных щелоков. Данилин В.Н., Доценко С.П., Косачев В.С., Боровская Л.В. Патент на изобретение RUS 2103339 29.12.2008

Моделирование управления резервами качества на этапах жизненного цикла продукции малых инновационных предприятий.Никитин А.А., Боровский А.Б., Доценко С.П., Боровская Л.В.Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 2-1

Использование адсорбционных методов очистки нефти от примесей различной природы. Боровская Л.В., Деркач Е.Ю.В сборнике: студенческий научный форум - 2018 2018.

Контроллинг отходообразования в менеджменте вторичных ресурсов сельскохозяйственного производства.Боровский А.Б., Боровская Л.В., Доценко С.П. В сборнике: Устойчивое развитие, экологически безопасные технологии и оборудование для переработки пищевого сельскохозяйственного сырья; импортоопережение. Сборник материалов международной научно-практической конференции. Краснодар. 2016.

Биоразложение пав и расчет удельной адсорбции. Рогожева И.И., Шадрина Д.С., Боровская Л.В.Физико-химический анализ свойств многокомпонентных систем. 2009. № 7.

Код для цитирования: Скопировать