Экология
Волювач О.В., Ішков Ю.В., Кладько Л.Г., Лавренова Є.Р.
Одеський національний університет імені
І.І. Мечникова, Одеса
Сорбційний спосіб очистки води від
іоногенних поверхнево-активних речовин
Широке
використання поверхнево-активних речовин (ПАР) у побуті та в різних галузях
промисловості неминуче призводить до забруднення ними навколишнього середовища.
При накопиченні ПАР у водоймищах вони
чинять токсичну дію на флору і фауну, погіршують органолептичні показники води,
перешкоджають процесам самоочистки водних об'єктів. Гранично-допустима
концентрація (ГДК) багатьох ПАР у водних об’єктах
господарчо-питного та культурно-побутового водоспоживання полягає у межі (0,05 - 0,5) мг/л. Тому виникає актуальна проблема пошуку
ефективного способу очистки водних розчинів і стічних вод від ПАР.
Відомий “Флотаційний спосіб очистки води
від катіонних ПАР у присутності адсорбенту (флотаційний носій)“ [1], згідно з
яким як флотаційний носій використовують порошок крохмалю при його масовому
співвідношенні з катіонним ПАР – (1:1). При одержанні за вищевказаним способом
високих результатів по очистці води від ПАР катіонного типу (ступінь вилучення
ПАР складає 90–94 % за
відсутності великого об’єму піни) основним недоліком способу є енергозалежність
процесу.
Відомий “Флотаційний спосіб очистки води
від аніонних ПАР за присутності Твінів” [2], згідно з яким введення Твіну (Твіну-40
абоТвіну-60) у водні розчини додецилсульфату натрію (ДДСН) сприяє
інтенсифікації процесу його флотаційного вилучення (за відсутності неіоногенних ПАР ДДСН вилучається на 56%). Недоліки
способу: використання як органічного реагенту
аніонних ПАР не
менш токсичних для навколишнього середовища неіоногенних ПАР (характеризуються високою піноутворювальною здатністю);
необхідність введення строго визначеної витрати реагенту для
ефективного проведення процесу очистки води; енергозалежність.
Відомий адсорбційний спосіб, найбільш
близький за результатом, що досягається [3], який полягає в тому, що у воду,
забруднену ПАР, при перемішуванні додають певну кількість адсорбенту (наприклад, глинистий мінерал), після
відстоювання адсорбент відділяють від води фільтрацією. Недоліком способу є те,
що більшість глинистих мінералів по своїй природі є катіонообмінниками і мають
низьку адсорбційну здатність по відношенню до широко розповсюджених у складі
синтетично миючих засобів аніонних ПАР, у зв’язку з чим їх поверхню додатково
модифікують різними хімічними або біологічними реагентами, які є
еконебезпечними для навколишнього середовища і викликають вторинне забруднення.
Задача на рішення якої спрямована дана робота – проведення процесу
очистки води від іоногенних ПАР з використанням екобезпечного природного сорбенту
з підвищеною сорбційною здатністю щодо катіонних і аніонних ПАР. Поставлена задача вирішується способом очистки води від іоногенних ПАР,
який полягає в тому, що забруднену іоногенними ПАР воду очищують сорбційним
способом, і відрізняється тим, що в якості сорбенту використовують хну іранську
безкольорову з екстрактом зародків пшениці
(ТУ9158-014-0335018-93) в кількості (25÷250) мг на 1 мг
вилучуваної іоногенної ПАР, а сорбцію проводять при рН 5–7.
Для здійснення способу воду, що містить іоногенні ПАР з концентрацією
більше 20 мг/л, розбавляють і при
необхідності доводять рН до значення 5–7. Потім у воду додають у вигляді порошку хну безкольорову
з екстрактом зародків пшениці (ТУ9158-014-0335018-93) в кількості
(25÷250) мг на 1 мг вилучуваної іоногенної ПАР, 5 хв перемішують і
відстоюють воду певний час (2-4 доби в залежності від природи ПАР). Після відстоювання
адсорбент відділяють від води фільтрацією, а очищену воду аналізують на
залишковий вміст у ній катіонної ПАР, аніонної ПАР екстракційно-фотометричним
методом з використання відповідно метилоранжу і метиленової сині. За
пропонованим способом відбувається ефективна очистка води від іоногенних ПАР до
рівня ГДК (табл. 1, табл. 2).
Таблиця 1
Результати ефективності очистки води від броміду
гексадецилпіридинію (БГДП) хною з екстрактом зародків пшениці при масовому
співвідношенні 25 мг сорбенту на 1 мг катіонної
ПАР.
|
Час відстоювання (хв., доба) |
Оптична густина (D) |
Ступінь очистки води (α)
від БГДП, % |
|
30 хв |
0,04 |
91,0 |
|
60 хв |
0,035 |
91,5 |
|
90 хв |
0,04 |
91,0 |
|
120 хв |
0,035 |
91,5 |
|
1 доба |
0,030 |
94,0 |
|
2 доби |
0,015 |
97,5 |
|
Примітка: С0 (БГДП) = 20 мг/л; рН середовища 6,4-6,5;
температура 24±1 °С |
||
Із даних,
представлених в табл. 1, видно, що при використанні хни з екстрактом зародків пшениці
ступінь вилучення БГДП вже через 30 хв контактування (відстоювання) катіонної
ПАР із сорбентом при його витраті 0,05 г /100 мл розчину ПАР достатньо високий –
91%. Через 2 доби відстоювання залишкова концентрація БГДП у воді при ступені
вилучення 97,5% на рівні ГДК.
Таблиця
2
Результати ефективності очистки води від додецилсульфату
натрію (ДДСН) хною з екстрактом зародків пшениці при рН 5.4-6.7 при
оптимальному масовому співвідношенні адсорбент : аніонна ПАР і різному часі
відстоювання.
|
Витрата сорбенту, г/100
мл |
Масове співвідношення мг (сорбент) мг (ПАР) |
Час відстоювання (доба) |
Оптична густина (D) |
Ступінь очистки води
(α) від ПАР, % |
|
0,05 |
25:1 |
1 |
0,55 |
13,0 |
|
0,05 |
25:1 |
4 |
0,025 |
97,5 |
|
0,05 |
25:1 |
5 |
0,025 |
97,5 |
|
Примітка: С0
(ДДСН) = 20 мг/л, оптична густина (D)max = 0,64 |
||||
Ступінь
очистки води від аніонної ПАР (ДДСН) сягає максимуму (97,5%) на четверту добу
при масовому співвідношенні сорбент : ПАР – 25 : 1, і залишкова концентрація
ДДСН у воді за таких умов на рівні ГДК, складає 0,5±0,02 мг/л, що дозволяє
скидати таку воду у міську каналізацію.
Таким чином, пропонований спосіб дозволяє без
додаткової спеціальної обробки (не передбачає як у випадку використання вугілля
високотемпературної активації з метою підвищення його адсорбційної здатності
стосовно ПАР [3]) підвищити та спростити порівняно з прототипом процес очистки
води від іоногенних ПАР до значень ГДК за рахунок використання екобезпечної хни
з екстрактом
зародків пшениці.
Література:
1.
Патент України на корисну модель № 58930, МПК С02F 1/24, опубл. 26.04.2011, Бюл. № 8.
2.
Волювач О.В. Інтенсифікація процесу флотаційного
вилучення додецилсульфату натрію із водних розчинів у присутності Твінів //
Вопросы химии и химической технологии. – 2011, № 6. – С. 194–199.
3.
Тарасевич Ю.И.,
Овчаренко Ф.Д. Адсорбция на глинистых минералах. – К.: Наук. думка, 1975. – 352 с.