ОПТИМАЛЬНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД КАТИОНООБМЕННЫМИ МЕМБРАНАМИ

Паренкина А.А.¹, Харитонова Е.А.², Фазуллин Д.Д.³, Маврин Г.В.⁴

¹Студент; ²Студент, ³Младший научный сотрудник, ²Студент

Казанский федеральный университет

ОПТИМАЛЬНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД КАТИОНООБМЕННЫМИ МЕМБРАНАМИ

Аннотация

В связи все возрастающими объемами загрязнения окружающей среды в современном мире особо остро стоит вопрос о предотвращении попадания в окружающую среду загрязняющих веществ. Поэтому сегодня очистка сточных вод от тяжелых металлов особенно актуальна. И в связи с этим остро стоит вопрос о создании технологий очистки воды, позволяющих оптимизировать процесс, и достичь высокого качества сбрасываемых вод. Целью работы является определение оптимальных интервалов pH для извлечения тяжелых металлов из сточных вод.

Ключевые слова: Очистка сточных вод, тяжелые металлы, катионообменные мембраны.

Parenkina A.A.¹, Kharitonova E.A.², Fazullin D.D.³, Mavrin G.V.⁴

¹Student, ²Student, Junior Researcher³, Ph.D., Associate Professor⁴

Kazan Federal University

THE OPTIMAL RANGE OF THE HYDROGEN INDEX FOR EXTRACTION OF METALS FROM SEWAGE CATION EXCHANGE MEMBRANE

Abstract

Due to ever-increasing amounts of pollution in the world today is particularly acute question of preventing release into the environment of pollutants. So today wastewater from heavy metals is particularly relevant. And in connection with this is an issue for the establishment of water treatment technologies, to optimize the process and to achieve a high quality of discharged water. The aim is to determine the optimal pH range for the extraction of heavy metals from wastewater.

Keywords: wastewater treatment, heavy metals, cation exchange membranes.

Для улучшения показателей сточных вод, и минимизации наносимого ущерба окружающей среде необходимо оптимизировать процесс очистки сточных вод, а именно повысить степень очистки. Для достижения желаемого результата необходимо изучить факторы, влияющие на степень очистки сточных вод. Одним из таких факторов является водородный показатель. Контроль за уровнем водородного показателя очень важен, так как изменение pH влияет на качество и эффективность очистки воды.  Таким образом целью данной работы является изучение влияния водородного показателя на эффективность очистки сточных вод катионнообменными мембранами, и определение оптимальных интервалов водородного показателя для очистки сточных вод от тяжелых металлов.

В диссертации Святохиной В.П. "Исследование реагентного метода очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов" был произведен расчет минимальной растворимости гидроксидов металлов в водной среде и оценка эффективности реагентного метода. Так же были представлены интервалы pH, обеспечивающие минимальную растворимость гидроксидов металлов в воде. [1]

Основываясь на данную диссертацию нами были проведены исследования влияния водородного показателя на эффективность очистки сточных вод катионообменными мембранами. Для достижения поставленной цели через катионнообменные мембраны пропускались растворы хлорида железа (II), сульфата меди и цинка, и др., с различными значениями водородного показателя. Результаты данных исследований представлены на рисунке.

Рис. 1 - Зависимость селективности мембраны нейлон-ПАНИ от водородного показателя раствора для ионов металлов:  Fe²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺

 

Из результатов исследований видно, что наилучшая селективность наблюдается в диапазонах водородного показателя обеспечивающего наименьшую растворимость металлов в воде (см. рис.8). Для меди Cu от 8 до 12 pH, для железа Fe от 4 до 12 pH, для цинка Zn от 9 до 11 pH. Это обусловлено образованием нерастворимых соединений (гидроксидов металлов), и при данных значениях водородного показателя, мембрана работает не как катионообменная, а как обычный фильтр.

В связи с этим целесообразно разделять сточные воды на 4 потока и производить осаждение до заданных значений pH, интервал которых представлен в табл. 1. Такое разделение потоков сточных вод поможет достичь норм требований ПДК.

 

Таблица 1 – Оптимизация интервалов значений рН для извлечения металлов из сточных вод.

Поток	Удаляемые металлы при минимальной растворимости гидроксидов	Интервал рН
1	Cr, Zn, Cu, Fe	9 - 10
2	Ni, Co, Zn, Cu, Fe	10 – 10.7
3	Pb, Cd, Co, Cu, Fe	11 – 11.5
4	Mn, Cd, Co, Cu, Fe	11.2 - 12

 

Таким образом для достижения наилучших показателей очистки сточных вод необходимо учитывать состав сточных вод, и к каждому конкретному составу подбирать оптимальные условия очистки. Особое внимание необходимо уделять водородному показателю сточных вод. Разделяя сточные воды на несколько потоков, или проводя очистку в несколько этапов, в зависимости от значений pH, можно достичь наилучших показателей чистоты сбрасываемых сточных вод, и значительно сократить ущерб, наносимый окружающей среде.

Литература

1. Святохина В.П. Исследование реагентного метода очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа, 2002.

References

1. Svjatohina V.P. Issledovanie reagentnogo metoda ochistki stochnyh vod ot ionov tjazhelyh metallov. Avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoj stepeni kandidata tehnicheskih nauk. Ufa, 2002.