ДОСЛіДЖЕННЯ БіОЦЕНОЗіВ ЗАВАНТАЖЕННЯ ФіЛЬТРіВ ЗНЕЗАЛіЗНЕННЯ ТА ДЕМАНГАНАЦії ТА МЕТОДИКА ЗАСЕЛЕННЯ НИМИ ЦЕОЛіТУ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

-□ □-

Визначено видовий склад бiоценозiв заванта-ження фiльтрiв знезалiзнення та деманганаци води. Встановлено зв'язок мiж складом бюце-нозу та ефективтстю видалення ним залiза та марганцю. Розроблено методику заселення заван-таження фiльтрiв бюценозом залiзо- та мар-ганецьокиснюючих мiкроорганiзмiв, яка полягае у змиванш бюценозу iз аналогiчного фшьтру та заселенш таким змивом завантаження фiльтрiв

Ключовi слова: бюценоз залiзо- та марганецьо-киснюючих бактерш, видалення залiза та марганцю iз води, цеолтове завантаження фiльтрiв, змив

□-□

Определён видовой состав биоценозов загрузки фильтров обезжелезивания и деманганации питьевой воды. Установлена связь между составом биоценоза и эффективностью удаления им железа и марганца. Разработана методика заселения загрузки фильтров биоценозом железо- и марганецокисляющих микроорганизмов, которая заключается в смывании биоценоза из аналогичного фильтра и заселении биоценозом загрузки фильтров

Ключевые слова: биоценоз железо-и марганецо-кисляющих бактерий, удаление железа и марганца, цеолитовая загрузка фильтров, смыв -□ □-

УДК 579.222 : 628.161.2

|DOI: 10.15587/1729-4061.2015.51056|

ДОСЛ1ДЖЕННЯ Б1ОЦЕНОЗ1В ЗАВАНТАЖЕННЯ Ф1ЛЬТР1В ЗНЕЗАЛ1ЗНЕННЯ ТА ДЕМАНГАНАЦИ ТА МЕТОДИКА ЗАСЕЛЕННЯ НИМИ ЦЕОЛ1ТУ

О. В. Кравчен ко

Кандидат техшчних наук, завщувач пщроздту Пщроздт мюькоТ шфраструктури ДП «Науково-дослщний та конструкторсько-технолопчний шститут мюького господарства» вул. Урицького, 35, м. КиТв, УкраТна, 03035 E-mail: [email protected]

1. Вступ

Залiзо- та марганецьвмшш тдземш води зустрь чаються практично у вах регюнах Украши. Концен-трацiя цих елеменпв коливаеться у дуже широкому дiапазонi i у деяких регiонах сягае 20-30 мг/дм3 залiза та 2-3 мг/дм3 марганцю.

Якщо високий вмкт залiза у водi, насамперед, попр-шуе 11 органолептичнi показники, викликаючи бурува-те забарвлення води, неприемний металiчний присмак та призводить до заростання водопровщних мереж i водозабiрноi арматури, то марганець негативно впливае на здоров'я людини, оскiльки при тривалому спожи-ваннi може спричиняти руйнування клггин печiнки [1]. Iснуючi технологи забезпечують можливостi видалення (в одну стутнь) невеликих концентрацш залiза (до 6 мг/дм3) i марганцю (до 1 мг/дм3). Видалення бiльш високих концентрацiй цих забрудниюв потребуе вико-ристання складних багатоступеневих ршень, якi е дуже коштовними i ненадiйними в експлуатацп.

У зв'язку з цим кнуе нагальна потреба в удоскона-леннi кнуючих чи розробцi нових технологiй знезалiз-нення та деманганаци води.

2. Аналiз лiтературних даних та постановка проблеми

У практищ водопостачання застосовуеться ряд методiв (як хiмiчних, так i бiологiчних) очищення води

вiд сполук залiза, якi рiзняться за ступенем техноло-гiчноi надшносп, економiчностi, простоти експлуата-цii тощо [1-3].

Зазвичай технологiя знезалiзнення передбачае окислення сполук залiза з подальшим вiддiленням утвореного осаду на фшьтрах. Як окисники можуть використовуватися кисень, озон, хлоровмкш та iншi сполуки, а для завантаження фшы^в - кварцовий тсок, цеолiт, кизилгур, марганцевi руди та iн. [4]. Варто зазначити, що процеси, якi протжають пiд час фiзико-хiмiчного вилучення залiза та марганцю, е недостатньо вивченими з бюлопчно! точки зору, не-зважаючи на широке застосування тако1 технологii у практицi водопiдготовки.

Ряд дослвдниюв [5-7] вiдмiчають певну роль мжро-органiзмiв у процесах, що ввдбуваються на бiофiльтрах при видаленш залiза та марганцю. Так у робоп [8] зазна-чено, що ефектившсть видалення залiза та марганцю iз води не залежить ввд типу матерiалу, на якому закршлю-ють мiкроорганiзми та у деяких випадках формуеться бiоплiвка (пiсок, сталь, бетон). Роль бюлопчних процесiв тд час видалення залiза та марганцю з води фiзико-хi-мiчними методами показана у роботах [9-11]. У робоп [9] зазначено, що бактерп р. Galionella на бюфшьтрах ефективно видаляють залiзо при нейтральному рН та показано, що внесок бюлопчного окислення залiза був сут-тевiшим, нiж фiзико-хiмiчного в умовах повно'1 аерацii.

Авторами роботи [10] встановлено, що для оптимь зацп видалення залiза та марганцю iз води на пiщаних

бюфшьтрах необхщна аерацiя, що сприятиме розвитку бактерш. У роботi [11] в якост завантаження бюфшь-трiв використовували марганцевий та кварцевий тсок, заселений залiзо- та марганецьокиснюючими бактерiя-ми. Бактерп р. Galionella були знайдеш у промивнiй водi пiсля 6 мшящв експлуатацii фiльтрiв. Висока ефектив-нiсть бiологiчноi деманганацii (максимальна ступшь очищення 98,6 %) при застосуванш фiльтрiв iз заван-таженням кварцевим тском показана авторами у [12]. Автором роботи [13] запропоновано конструкцп нових комбшованих установок для бiофiзико-хiмiчного очищення води з бюреакторами на першiй стадii.

Експериментальнi даш, що були отриманi ранiше [14], розширюють уявлення про вищевказанi процеси i дозволяють запропонувати гiпотезу про важливу роль мiкроорганiзмiв у фiзико-хiмiчному видаленнi залiза та марганцю. Актуальним питанням, що не висвгглено у бшьшосп наукових розробках, на сьогодшшнш день залишаеться дослiдження кiлькiсного складу бюцено-зiв мiкроорганiзмiв та ефективносп видалення такими бiоценозами залiза та марганцю, а також розробка способу заселення бюценозом фiльтрiв для знезалiз-нення та деманганацii питноi води, що дозволить тд-тримувати культури мiкроорганiзмiв у завантаженнi та вдосконалити iснуючi технологii вилучення залiза та марганцю.

3. Цiль та задачi дослщження

Проведенi дослiдження мали за мету визначення юлькюного складу бiоценозiв MiKpoopraHi3MiB у за-вантаженнi фiльтрiв для знезалiзнення та демангана-цii води та вплив компоненпв бiоценозу на ефектив-нiсть видалення залiза та марганцю, а також розробку методики для заселення бюценозом завантаження фшм^в.

Для досягнення поставленоi мети виршувались наступш завдання:

- розробити методику юлькюного порiвняння рiз-них видiв мiкроорганiзмiв та визначити склад природ-них бiоценозiв завантаження фiльтрiв для знезалiз-нення та деманганацii;

- визначити такий споиб заселення бiоценозiв цеолiтового завантаження фiльтрiв, що дасть змогу бактерiям закрiпитись на завантаженш та ефективно вилучати залiзо та марганець iз води.

4. Матерiали та методи дослiдження бiоценозiв

MiKpoopraHi3MiB

Об'ектом дослiдження був бiоценоз iз завантаження фiльтрiв знезалiзнення та проби води перед та тсля очищення на тлотнш свердловинi у м. Володарськ-Волинський, Украiна.

Яюсть води iз свердловини наведено у табл. 1. На перюд ввдбору проб вмiст залiза знаходився у межах 1622 мг/дм3, а марганцю - 1,9-2,2 мг/дм3. Вiдбiр проб проводили на 10, 20 та 25 добу вщ початку фшьтроциклу.

Вiдбiр проб iз завантаження фiльтрiв здшсню-вали за допомогою набору для вiдбору проб ART'S MFG&Supply (American Falls, USA) з використанням бурава для мулу.

Таблиця 1

Характеристика якосп води 3i свердловини у м. Володарськ-Волинський (УкраТна)

Показник Значення Показник Значення

Запах, бали 0 Фтор, мг/дм3 0,92

Забарвлешсть, градуси 0 Мщь, мг/дм3 <0,02

Каламутшсть, мг/дм3 <0,1 Мол1бден, мг/дм3 <0,002

Водневий показник, од. рН 7,1 Миш'як, мг/дм3 <0,02

Зашзо загальне, мг/дм3 17 Свинець, мг/дм3 <0,01

Загальна жорсткють, ммоль/дм3 8,0 Селен, мг/дм3 <0,001

Загальна луж-шсть, ммоль/дм3 5,3 Стронщй, мг/дм3 1,4

Ам1ак, мг/дм3 <0,05 Цинк, мг/дм3 <0,005

Штрити, мг/дм3 <0,003 Марганець, мг/дм3 2,1

Штрати, мг/дм3 11,9 Хлориди, мг/дм3 24,5

Для кiлькiсноi оцiнки мiкроорганiзмiв у складi бiоценозiв застосовували тдрахунок мжрооргашз-мiв у камерi Горяева з попередшм зафарбовуванням оксидiв залiза та марганцю. Також проби попередньо розводили так, щоб у квадрати камери Горяева потра-пили близько 100 мiкроорганiзмiв з метою визначення процентного складу кожного виду залiзо- та марга-нецьокиснюючих бактерiй у бiоценозi (1:100). Мжро-органiзми класифiкували за морфологiею на групи: р. Siderocapsa, р. Leptothrix, р. SphaerotiUu.s, р. Galionella, р. Metallogenium, р. Нур^тктЫит та iншi (таю, що не ввдносяться до залiзо- та марганецьокиснюючих бактерш). Також вимiрювали загальне мжробне число на грам завантаження ф^ьтру за стандартною методикою i перераховували вмiст кожного iз родiв мжроор-ганiзмiв.

Для перенесення бiоценозiв iз завантаження ви-хiдних фiльтрiв на завантаження модельних було запропоновано три способи. Перший полягав у об-робщ завантаження модельного ф^ьтру бiоценозом мiкроорганiзмiв, вiдiбраним iз завантаження вихвд-ного фшьтру знезалiзнення, де бiоценоз формувався протягом 20 i бiльше днiв. Другий пiдхiд базувався на вирощуванш бiоценозу бактерiй у рiдкому середови-щi (склад наведено у [7]) та мехашчному переносi на завантаження ф^ьтру. Третiй - приготування змиву мiкроорганiзмiв бiоценозу та подальша обробка завантаження ф^ьтру рiдким шокулятом. Обробка бюце-нозом модельних фшы^в другим та третiм способом ввдбувалась у непроточному режимi.

Пiсля заселення цеолиу мiкроорганiзмами через модельнi ф^ьтри пропускали воду зi свердловини з концентращею марганцю 2,1 мг/дм3 та залiза 17 мг/дм3.

Залишюж концентрацii залiза та марганцю вимь рювали, користуючись загальноприйнятими методиками згiдно ДСанПiН 2.2.4-171-10 «Ппешчш вимо-ги до води питно'^ призначеноi для споживання люди-ною»: Fe (II) - с 2,2-дитридилом; загальний вмiст марганцю - фотоколориметрично згвдно ГОСТ 4 974-72 (метод В).

5. Результати дослщжень видового складу 6îo^ho3Îb фшьтрувального завантаження та ïx сшввщношення з ефективнiстю видалення залiза та марганцю

5. 1. Дослщження видового складу бюценоз!в завантаження 4нльтр1в знезал!знення та деманганаци

Видовий склад зал1зо- та марганецьокиснюючих мшрооргашзм1в, розрахований за результатами ви-м1рювання ЗМЧ та шдрахунку мшрооргашзм1в за допомогою камери Горяева (у вщсотках вщ загально1 кшькост1 бактер1й, табл. 2), у завантаженш вихщних фшьтр1в, що очищають воду з1 свердловини, наведено на рис. 1.

Як видно з рис. 1, протягом усього експерименту у бюценоз1 переважали м1крооргашзми р. ЬерШкпх -IX кшькчсть коливалась у межах 11-17% вщ загалык>1 кшькост1 мшрооргашзм1в та р. БЫегосарш - IX кшьюсть становила 3-8 % вщ загалыю1 кшькост1 мшрооргашзм1в. Частка м1крооргашзм1в р. БрНаегойНт вщ 3 % на початку експерименту збшьшилась до 6 % на 20-у добу (рис. 1, б) та зберiглась до кшця експерименту (25 доба, рис. 1, в). Iншi роди залiзо- та марганецьокиснюючих органiзмiв були представленi у меншiй кшькосл - вiд 2 до 5 %.

шсть видалення марганцю коливалась у межах 44-84 %, а залiза - 82-92 %. Такий результат може свщчити про необхщшсть у склад1 бюценозу бшьшо1 частки марганецьокиснюючих бактерш (наприклад, р. Metallogenium).

На 20-у добу та в подальшому ефектившсть видалення як залiза, так i марганцю вирiвнюeться (91-92 % та 83-84 %, вщпо-вщно), що свiдчить про розвиток бактерш р. Galionella та р. Hyphomicrobium та стабШза-щю бiоценозy

При сшвставленш видового складу бюце-нозу (рис. 1) та ефективносл видалення залiза та марганцю (рис. 2), видно, що для ефек-тивного проходження такого процесу у скла-дi бiоценозу необхщний розвиток бактерiй р. Sphaerotillus (до 6 %) та практично однако-вий вмют бактерiй р. Metallogenium, р. Galionella, p. Siderocapsa, р. Hyphomicrobium (на рiвнi 2-3 %).

5. 2. Методика заселення бюценозом цео-лггового фтьтру

Результати iз перевiрки методик заселен-ня завантаження виявилися наступними.

При безпосередньому заселенш завантаження модельного фшьтру бюценозом, вшбраним iз завантаження фшы^в зне-залiзнення фiльтрiв, що очищають воду з1 свердловини, закрiплення цих мжрооргашз-мiв практично не вщбулось: ефективнiсть видалення залiза та марганцю була однаковою як у вихщного фiльтру, так i у модельного.

У рщкому середовищi спостер^ався розвиток залiзо- та марганецьокиснюючих бактерш. При мехашчному перенос на цеолiт за-крiплення бактерш не вщбулось.

При переносi клггин через суспензiю бь оценозу вихщного фшьтру 1м вдалось закрь питись та ефективно видаляти iз води залiзо б — на 20-у добу шсля початку фiльтроциклу; в — на 25-у добу тсля та марганець. Ефективнiсть видалення залiза початку фiльтроциклу та марганцю уже через добу шсля заселення

Результати ефективнос^ видалення залiза та марганцю iз води свердловини природшм бiоценозом на-веденi на рис. 2.

100 91 92

10 доба 20 доба 2 5 доба

¡ЭЗалЬо ОЫарганець

Рис. 2. Ефективнiсть видалення залiза та марганцю i3 модельного розчину

Як видно iз рис. 2 для бюценозу ефектив-

Таблиця 2

Юльюсть мiкроорганiзмiв у завантаженнi фть^в, що очищають воду 3i свердловини

Час выбору проб, доба Роди мжрооргашзмшв, КУО/г

Lepto-thrix Sphaerotillus Metallogenium Siderocapsa Galionella Hyphomicrobium 1нш1

10 534 146 243 388 49 0 3492

20 2074 732 366 366 366 244 8052

25 1928 723 362 362 362 241 8074

Рис. 1. Видовий склад залiзо- та марганецьокиснюючих мiкроорганiзмiв у завантаженш фiльтрiв, що очищають воду з1 свердловини, %: а — на 10-у добу тсля початку фтьтроциклу;

завантаження таким способом становила 84 % та 79 %, вщповщно.

Така ефектившсть схожа з ефектившстю, що спо-стерiгалась у природнього бюценозу на вихiдному фiльтрi - 91 % видалення залiза та 84 % видалення марганцю (рис. 2). Практично однаковий показник у однодобового бюценозу на модельному фшмр та бюценозу, сформованого впродовж двадцяти дшв вщ початку експериментально фшьтроциклу на вихвдних фшьтрах, свiдчить про можливють передавати таким способом бiодеградуючi властивосп бiоценозу на iнше завантаження.

6. Висновки

Розроблено методику кшькюного порiвняння заль зо- та марганецьокиснюючих бактерiй, вивчено юль-кiсний склад бiоценозiв завантаження фшм^в для знезалiзнення i деманганацп та спiвставлено його iз ефектившстю видалення залiза та марганцю.

За результатами вивчення видового складу бюценозу, присутнього на завантаження вихщних фшм^в, встановлено значну роль мiкроорганiзмiв р. Leptothrix та р. Siderocapsa у видаленш залiза та марганцю. Част-ка мiкроорганiзмiв р. Leptothrix на фшьтрах складала близько половини ввд загальноï кiлькостi залiзо- та марганецьокиснюючих бактерш. Ствставлено види бактерш та ефектившсть видалення залiза i марганцю

та вiдмiчено, що, крiм р. Leptothrix та р. Siderocapsa у бь оценозi для тдвищення видалення вищеназваних еле-ментiв необхщна присутнiсть однаковоï частки мжро-органiзмiв р. Metallogenium, р. Galionella, p. Siderocapsa, р. Hyphomicrobium (2-3 %). При цьому спостертлось ефективне видалення обох елеменпв - до 92 % залiза та 84 % марганцю, що пов'язано, можливо, з видовим складом бюценозу.

Для переносу бiоценозiв на цеолггове завантаження фшм^в було обрано методику, що полягае у змивi природного бюценозу фшьтру та шокуляцп ним цео-лiту. Така методика дае можливють бактерiям закрь питись на завантаженш та ефективно вилучати залiзо та марганець i швидко вiдновлювати ефектившсть бюценозу.

Таким чином, у дослщженш показано значну роль бiоценозiв мiкроорганiзмiв при знезалiзнення та деманганацп води. Визначено, що при заселенш завантаження фiльтру бiоценозом, взятим з шшого аналопч-ного фшьтру, уже через добу досягаеться майже така актившсть бiоценозу, як i у 20-и добового бюценозу (у фшьтрах, що працюють при самозаселенш). Така особливiсть може бути використана в майбутньому у технолопчних схемах вилучення залiза та марганцю з води в умовах штучного заселення мжрооргашзмами.

Подальшi дослiдження можуть бути спрямоваш на вiдпрацювання способiв зараження бюценозом не тшьки цеолiту, а й шших матерiалiв завантаження швидких фiльтрiв.

Лiтература

1. Запольський, А. К. Водопостачання, водовщведення та яюсть води [Текст] / А. К. Запольський. - К. : Вища школа, 2005. -671 с.

2. Кульский, Л. А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды [Текст] / Л. А. Кульский. - К. : Наукова думка, 1971. - 151 с.

3. Золотова, Е. Ф. Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода [Текст] / Е. Ф. Золотова, Г. Ю. Асс. - М. : Строй-издат, 1975. - 176 с.

4. Тарасевич, Ю. И. Упрощенная модель обезжелезивания и деманганации воды на клиноптилолитовой загрузке фильтров [Текст] / Ю. И. Тарасевич, А. Е. Кулишенко, В. Е. Поляков, Р. В. Остапенко, В. Т. Остапенко, Т.Б. Кравченко // Химия и технология воды. - 2013. - Т. 32, № 5. - С. 98-109.

5. Дрожжин, О. С. Роль железобактерий в трансформации железа и марганца в грунтовых водах и использование их для очистки питьевой воды [Текст]: автореф. дис. ... канд. биол. наук / О. С. Дрожжин. - Воронежский государственный университет, 2001. - 20 с.

6. Мамченко, А. В. Приоритетные направления в технологии очистки подземных вод от железа [Текст] / А. В. Мамченко, И. В. Мисочка, И. И. Дешко, Н. Н. Кий, Н. Г. Герасименко // Химия и технология воды. - 2009. - Т. 31, № 1. - С. 57-77.

7. Захарова, Ю. Р. Микроорганизмы, окисляющие железо и марганец в донных осадках озера Байкал [Текст]: автореф. дис. ... канд. биол. наук / З. Ю. Робертовна. - Российская академия наук. Сибирское отделение. Лимнологический институт, 2007. - 21 с.

8. Farkas, А. Microbial activity in drinking water-associated Biofilms [Text] / А. Farkas, М. Dragan-Bularda, V. Muntean, D. Ciataras, S. Tigan // Cent. Eur. J. Biol. - 2013. - Vol. 8, Issue 2. - P. 201-214.

9. de Wet, W. W. J. M. Biological iron oxidation by Gallionella spp. in drinking water production under fully aerated conditions [Text] / W. W. J. M. de Wet, I. J. T. Drinkla, L. C. Rietveld, M. C. M. van Loosdrecht // Water Research. - 2011. - Vol. 45, Issue 17. - P. 5389-5398. doi: 10.1016/j.watres.2011.07.028

10. Dubinina, G. Modelling and Optimization of Processes for Removal of Dissolved Heavy Metal Compounds from Drinking Water by Microbiological Methods [Text] / G. А. Dubinina, A. Yu. Sorokina, A. E. Mysyakin, M. Yu. Grabovich, A. T. Eprintsev, V. Yu. Bukreeva // Water Resources. - 2012. - Vol. 39, Issue 4. - P. 398-404. doi: 10.1134/s0097807812030037

11. Qin, S. Fe (II) and Mn (II) removal from drilled well water: a case study from a biological treatment unit in Harbin [Text] / S. Qin, F. Ma, P. Huang, J. Yang // Desalination. - 2009. - Vol. 245, Issue 1-3. - P. 183-193. doi: 10.1016/j.desal.2008.04.048

12. Шаяхметова, Г. С. Роль железобактерий при очистке воды от марганца Патракоского водозабора Краснокамского района РБ [Текст] / Г. С. Шаяхметова, В. Д. Назаров, Р. З. Шаяхметов, В. В. Яковлев // Башкирский химический журнал. - 2007. -Т. 14, № 2. - С. 126-130.

13. Квартенко, А. Н. Роль закрепленной микрофлоры при очистке подземных вод сложного физико-химического состава [Текст] / А. Н. Квартенко // Коммунальное хозяйство городов». Научно-технический сборник. - 2010. - Вып. 93. - С. 115-120.

14. Кравченко, О. В. Роль мiкроорганiзмiв при видаленш iз води високих концентрацш зашза на фшьтрах з цеол^овим заван-таженням [Текст] / О. В. Кравченко // Актуальш проблеми систем теплогазопостачання i вентиляцй, водопостачання i водовщведення. Збiрник наукових праць. - 2015. -С. 102-103.

-□ □-

Дослиджено десорбцю NOX в систе-мi HNOз-H2O-NOX. Розраховано парц-альний тиск компонентiв NOX, гх вм^т у ргдкт фазi (HNOз 58-60 % мас.). Побудована залежтсть парциального тиску NO2, N^4, гх вм^ту в ргдкш фазi при рiзних концентращях HNOз, температурах. Обчислена розчинтсть NOX у ргдкш фазi при температурах 40-70 °С Ключовi слова: оксиди азоту, тт-ратна кислота, десорбщя, парщальний

тиск, розчинтсть, коефщент Генрi □-□

Исследована десорбция NOX в системе HNOз-H2O-NOX. Рассчитано парциальное давление компонентов NOX, их содержание в жидкой фазе (HNOз 58-60 % масс.). Построена зависимость парциального давления NO2, N2O4, их содержания в жидкой фазе при различных концентрациях HNOз, температурах. Определена растворимость NOX в жидкой фазе при температурах 40-70 °С

Ключевые слова: оксиды азота, азотная кислота, десорбция, парциальное давление, растворимость, коэффициент Генри

-□ □-

УДК 661.8'022:661.566

|DOI: 10.15587/1729-4061.2015.50293]

ДЕСОРБЦИЯ ОКСИДОВ АЗОТА ИЗ ПРОДУКЦИОННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ (58-60 % МАСС.)

А. А. Литвиненко

Ассистент*

E-mail: [email protected] Т. И. Печенко

Кандидат технических наук, доцент* E-mail: [email protected] М. А. Подустов Доктор технических наук, профессор* E-mail: [email protected] А. И. Букатен ко Кандидат технических наук, доцент* E-mail: [email protected] *Кафедра автоматизации химико-технологических систем и экологического мониторинга Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» ул. Фрунзе, 21, г. Харьков, Украина, 61000

1. Введение

Азотная кислота по масштабу производства занимает второе место среди различных кислот после серной. Большой масштаб производства азотной кислоты объясняется тем, что азотная кислота и ее соли приобрели в экономике весьма существенное значение. Главнейшими потребителями продуктов азотнокислотной промышленности являются сельское хозяйство и промышленность взрывчатых веществ. В сельском хозяйстве для удобрения почв используют соли азотной кислоты, а в промышленности взрывчатых веществ в качестве основных исходных материалов применяют как соли, так и непосредственно азотную кислоту [1].

В настоящее время в Украине используются около 30 млн га пахотной земли для выращивания различных сельскохозяйственных культур [2].

Известно, что на урожай сельскохозяйственных культур среди прочих факторов влияет наличие в почве соединений азота. Количество азота, уносимого ежегодно с 1 га почвы урожаем различных растений,

составляет от 30 до 50 кг. Лишь небольшая часть этого азота вновь возвращается в почву. Вследствие вымывания солей из почвы и процесса денитрификации, связанного с образованием элементарного азота, почва непрерывно теряет соединения азота [1, 3].

Азот является составной частью белков, играющих большую роль в жизни растений и животных. Без азота растения не могут синтезировать белковые вещества. Для повышения урожайности требуется систематическое внесение в почву высококонцентрированных азотсодержащих минеральных удобрений.

В настоящее время для производства всех азото-кислотных солей, применяемых в качестве удобрений, исходным веществом является азотная кислота.

2. Анализ литературных данных и постановка проблемы

Процессы, протекающие при производстве азотной кислоты, описываются следующими основными реакциями: