Научная статья на тему 'ДОСЛіДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТі ОЧИЩЕННЯ ВОДИ ВіД СПОЛУК ЗАЛіЗА ЗА ДОПОМОГОЮ МОДИФіКОВАНИХ ФіЛЬТРУВАЛЬНИХ ЗАВАНТАЖЕНЬ'

ДОСЛіДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТі ОЧИЩЕННЯ ВОДИ ВіД СПОЛУК ЗАЛіЗА ЗА ДОПОМОГОЮ МОДИФіКОВАНИХ ФіЛЬТРУВАЛЬНИХ ЗАВАНТАЖЕНЬ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
111
92
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ / IRON REMOVAL / ОКИСЛЕНИЕ / OXIDATION / ФИЛЬТРОВАНИЕ / FILTRATION / ЖЕЛЕЗО / IRON / КАТИОНИТ / ЦЕОЛИТ / ZEOLITE / КАТАЛИЗАТОР / CATALYST / АЭРИРОВАНИЯ / AERATION / ГИДРОЛИЗ / HYDROLYSIS / ОСАЖДЕНИЕ / PRECIPITATION / CATION-EXCHANGE RESIN

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Гомеля М.Д., Твердохліб М.М.

Исследованы процессы удаления железа из воды путем его каталитического окисления. Проведена оценка эффективности окисления железа на цеолите и катионитах, модифицированных соединениями железа и марганца. Показано, что эффективное окисление железа в воде происходит при аэрировании воды. При отсутствии кислорода в воде очистка воды от железа проходит неэффективноRecently, the modified media have become widely used in the processes of iron removal from water. These media are based on the natural granular material with a catalytically-active surface layer, which promotes a more efficient oxidation of iron ions. However, their application raises some problems associated with restoring their oxidative capacity, reliability and duration of use.The paper presents the results of removal of iron ions from water by catalytic oxidation. The method of modifying the filter medium for iron removal from water is developed. The efficiency of iron oxidation with the zeolite and cation-exchange resins modified with iron and manganese compounds is evaluated.It is shown that the modified zeolite is ineffective compared to the modified cation-exchange resin Dowex Mac-3. The manganesemodified cation-exchange resin provides efficient removal of iron ions from water. The iron removal degree was initially 97 % and then gradually decreased to 86 %. The iron concentration in the treated water did not exceed 0.3 mg/dm3. When using the iron-modified cation-exchange resin, the iron concentration decreased from 15 to0.1-0.2 mg/dm3. The iron removal degree was more than 99 % overa long time.It is found that efficient iron oxidation in water occurs in the presence of sufficient oxygen, that is pre-aeration is required.The drawback of the proposed modified media is a slight loss of oxidative capacity after filter washing.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ДОСЛіДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТі ОЧИЩЕННЯ ВОДИ ВіД СПОЛУК ЗАЛіЗА ЗА ДОПОМОГОЮ МОДИФіКОВАНИХ ФіЛЬТРУВАЛЬНИХ ЗАВАНТАЖЕНЬ»

-□ □-

Дослиджено процеси вилучення залi-за iз води шляхом його каталтичного окислення. Проведено оцтку ефектив-ностi окислення залiза на цеолiтi та катюштах, модифшованих сполуками залiза та марганцю. Показано, що ефек-тивне окислення залiза у во& вiдбува-еться при аеруванш води. За видсутно-стi кисню у во& очищення води вид залiза проходить неефективно

Ключовi слова: знезалiзнення, окислення, фшьтрування, залiзо, катюшт, цеолт, каталiзатор, аеращя, гидролз,

осадження

□-□

Исследованы процессы удаления железа из воды путем его каталитического окисления. Проведена оценка эффективности окисления железа на цеолите и катионитах, модифицированных соединениями железа и марганца. Показано, что эффективное окисление железа в воде происходит при аэрировании воды. При отсутствии кислорода в воде очистка воды от железа проходит неэффективно

Ключевые слова: обезжелезива-ние, окисление, фильтрование, железо, катионит, цеолит, катализатор, аэрирования, гидролиз, осаждение -□ □-

1. Вступ

Яюсть питно1 води залежить ввд складу природних вод та дтчо1 системи водопостачання. Природш води мктяться речовини, що з'явилися в и складi в результат динамiчноi рiвноваги в природнш система вода - порода - оргашчна речовина - газ. Щ речовини обумов-люють склад та властивосп природних вод. Головним джерелом сполук залiза в природних водах е процеси хiмiчного вивирювання та розчинення прських порщ. На щ процеси впливають температура, концентращя кисню та вуглекислого газу, життедiяльнiсть бактерш та iншi фактори. В наслщок цього утворюються складнi комплекси сполук залiза, якi знаходяться у водi в роз-чинному, коловдному та в звiшеному станi [1].

Значна частина населення Украши в якост джере-ла водопостачання використовуе тдземш води. Шд-земнi води широко використовуються в народному господарствi та для потреб промисловостi. Вони, як правило, мктять залiзо вщ 1 до 5 мг/дм, але зустрь чаються джерела з вмштом залiза до 20 мг/дм3. В тдземш джерела залiзо потрапляе за рахунок фiльтрацii дощових вод через грунт, прсью породи та мшерали. Важливу роль у юлькосп залiза, що потрапляе до пiдземноi води, вiдiграе кислотнiсть дощовоi води та вмшт в нiй розчиненого кисню [2]. У бшьшосп випадюв в пiдземнiй водi, позбавленоi кисню, залiзо перебувае у формi бжарбонату Fe(II), який е нестш-

© М

УДК 628.161.094.3:546.72

|DOI: 10.15587/1729-4061.2016.63608|

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 ОЧИЩЕННЯ ВОДИ В1Д СПОЛУК ЗАЛ1ЗА ЗА ДОПОМОГОЮ МОДИФ1КОВАНИХ Ф1ЛЬТРУВАЛЬНИХ ЗАВАНТАЖЕНЬ

М. Д. Гомеля

Доктор технiчних наук, професор, завщувач кафедри* E-mail: eco-paper@kpi.ua М. М. Т в е рд о хл i б

Астрант*

E-mail: madam.tverdohleb@yandex.ua *Кафедра екологií та технологií рослинних полiмерiв Нацiональний технiчний унiверситет Украíни «Кшвський полiтехнiчний шститут» пр. Перемоги, 37, м. Кшв, Украíна, 03056

ким з'еднанням, легко окислюеться i riдролiзуeться з утворенням пластiвцiв гiдроксиду залiза Fe(III). За нормами ДСанПiН 2.2.4-171-10 концентращя залiза для води питнот якостi не повинна перевищувати 0,3 мг/дм3. Шдвищенш концентрацп залiза pi3^ зни-жують Ti споживчi якост! Вода набувае неприемного присмаку, жовто-бурого забарвлення та стае непри-датною для використання. Навиь якщо вода на око здаеться прозорою та чистою, це зовам не означае, що вона такою i е насправд! Нервдко питна вода, що над-ходить iз старого водогону виготовленого iз сталевих труб, мае у своему складi сполуки залiза у юлька разiв бiльше, анiж дозволяють санiтарнi норми. У такому ра-зi ефективне та економiчно випдне знезалiзнення не-обхiдне в першу чергу. Незважаючи на велику юль-кiсть робiт присвячених видаленню залiза iз води, одним з найбшьш простих i дешевих способiв знезалiзнен-ня е метод аерування з подальшим фiльтрування води через певне завантаження. Розробка нових ф^ьтру-вальних завантажень, що забезпечували б ефективне видалення сполук залiза з води та були простими у ви-користанш е достатньо актуальним на сьогодшшнш час.

2 Аналiз лкературних даних та постановка проблем

1снуе безлiч методiв для видалення залiза з пит-нот води, наприклад таких як метод юнного обмшу

та пом'якшення води [3, 4], вапнування [5, 6], баро-мембранш методи [7, 8], електрокоагулювання [9, 10], спрощена аерацiя з наступним фшьтруванням, адсор-бцiя на природних глинах або вуплл^ хлорування та озонування [11, 12]. Проблема часткового чи повного очищення води вщ юшв залiза на даний момент вирь шене неповнiстю. Хоча розроблено i використовуеться на практицi значна юльюсть технологiй по знезалiз-ненню води ва вони мають сво1 недолжи. Наприклад, починаючи з витрат на обладнання та складносп в екс-плуатацii, закiнчуючи - накопиченням розчишв за-стосованих реагентiв та утворенням великоi кiлькостi осадiв та засмiчень. Недостатня ефективнiсть роботи споруд, що застосовуються, обумовлюе необхiднiсть пошуку нових ршень.

Останнiм часом найпоширенiшим методом зне-залiзнення пiдземних вод е метод спрощеноi аерацii. Даний метод полягае у здатносп води, яка мютить двовалентне залiзо i розчинений кисень, при ф^ьтру-ваннi через зернистий шар видшяти залiзо на поверхш зерен фiльтрувального завантаження. Окислене залiзо у виглядi гiдроксиду Fe(OH)з створюе на поверхнi зерен завантаження автокаталггичну плiвку. Найпро-стiшим фшьтрувальним матерiалом може слугувати кварцовий тсок. Також використовуються природнi сорбенти, таю як глаукошт,доломи, цеолiт, морденiт та т. п. [13]. Для штенсифжацп процесу окислення юшв залiза можуть застосовуватися сильш окисники, такi як хлор, озон, перекис водню та перманганат калт [14]. Для спрощення процесу окислення та ф^ьтру-вання води, що мштить сполуки залiза, рацiональним е поеднання цих методiв, тобто створення сорбенпв-каталiзаторiв. Таю завантаження мютять в якостi ос-нови зернистий матерiал природного походження на поверхш якого утворений каталиично-активний шар, що складаеться в основну з сумiшi оксидiв марганцю [15].

Вiдомий спосiб отримання марганцево-мвдного ка-талiзатору [16], в якому в якост каркасу використову-вали попередньо термiчно оброблений доломiт. Мо-дифiкацiю доломiту проводили за рахунок сорбцп розчинiв хлориду марганцю та хлориду мда, з по-дальшим прокалюванням при iнтервалi температур 200-600 °С. Такi каталiзатори мали високу стутнь окислення iонiв залiза, проте iх каталiтична актив-нiсть залежить вщ фракцiйного складу та температури опалу.

В робоп [17] для нанесення плiвки дiоксиду ман-гану (Мп02) на поверхню завантаження застосований безтермiчний метод, в основi якого лежить юнний об-мiн. Метод полягае в обробщ клiноптилолiту розчином солi двовалентного мангану з подальшим окисненням перманганатом калiю, який застосовувався для вщ-новлення iонiв марганцю. Нажаль, при знезалiзненi води, автори використовували не модифжований кль ноптелоли. Тому оцiнити властивостi каталiтичного матерiалу не було змоги.

Авторами роботи [18] дослвджувалися сорбцiйнi властивостi глаукошту, для модифiкацii якого вико-ристовували розчини хлориду марганцю, перманга-нату калж та перекис водню. Нанесення каталiтичноi плiвки проводили рiзними способами. Модифжування глауконiту призводить до значного змщнення струк-тури, але вщзначаеться зменшення сорбцiйноi емностi по вщношенню до iонiв залiза. Сорбцiя юшв залiза

проводилася за низьких концентращях вихiдних роз-чинiв (1-3 мг/дм3). Як проходитиме процес видалення залiза за високих концентрацiй не вщомо.

3. Цiль та задачi дослщження

Метою даноi роботи було дослщження процеив вилучення сполук залiза з води за допомогою каталь тичних фшьтрувальних завантажень.

Для досягнення поставленоi мети вирiшувались наступнi задачi:

- створення модифжованих матерiалiв для вилучення сполук залiза iз води;

- ощнка ефективностi роботи створених матерiалiв.

4. Матерiали та методи дослщження

4. 1. Матерiали та обладнання, що використовува-лися при створенш модифiкованих завантажень

Каталiтичнi завантаження отримували шляхом об-робки певного об'ему ф^ьтрувального завантаження модифiкуючими реагентами в заданш послiдовностi.

В якост фiльтрувального завантаження використовували цеоли та слабо- кислотний катiонiт Dоwex МАС-3. В якостi модифiкуючих реагенпв використовували сiрчанокисле залiзо (FeSO4•7H2O), хлорид марганцю (МпС124Н20) та перманганат калж КМп04.

У першому випадку 20 см3 цеолiту з фракцш-ним складом 3-5 см, в статистичних умовах обро-бляли 5 % розчином КМп04, вщстоювали протягом доби. Пiсля чого промивали дистильованою водою до повного видалення залишюв перманганату. Для приготування сорбентiв-каталiзаторiв в марганцевш та залiзнiй формах використовували слабо-кислотний катюшт DOWEX МАС-3. Для цього брали 20 см3 кать ошту DOWEX МАС-3 в Н+ формi та за статистичних умов обробляли його ввдповвдно 15 % розчином солi МпС124Н20 та 5 % розчином солi FeSO4•7H2O. Пiсля чого промивали дистильованою водою до повного ви-далення залишкiв солi. Поим оброблювали 1 % розчином лугу та залишали вщстоятися протягом доби. Шсля чого знову промивали дистильованою водою до нейтрального значення рН (за лакмусовим патрцем) та заливали 5 % розчином КМп04, вщстоювали протягом доби. Сорбент вщмивали достатньою кiлькiстю дистильованоi води до повного видалення залишюв перманганату.

4. 2. Методика визначення окислювально! здатно-стi модифiкованих завантажень

Окислення юшв залiза проходила в динамiчних умовах, розчин сульфату залiза приготований на ди-стильованiй водi або водопроввднш водi пропускали через певний об'ем ф^ьтрувального завантаження. Проби вiдбирали об'емом 0,5-1 дм3, при витрап роз-чину 10-15 см3/хв. Масу окисленого залiза визначали по рiзницi початковоi та вихiдноi концентрацii залiза з урахуванням об'ему проби. Загальну масу окисленого залiза визначали як суму окисленого залiза з вах ввд-браних проб. Ступiнь вилучення юшв залiза визнача-ли за формулою:

(C - C ) = ^ооч-^ .100%%,

C

(1)

де Споч. - початкова концентращя ioHÎB зал1за в роз-чин!, мг/дм3; CpiBH. - р!вноважна концентращя юшв зал!за в проб!, мг/дм3.

Як на вход! в колонку так i на виход! з не! контро-лювали так! показники: концентращю юшв зал!за та юшв жорсткосп, рН. Для визначення цих параметр!в використовували методики приведен! в довщнику [19].

5. Результати дослiджень видалення юшв заиза i3 води

на модифжованих фiльтрувальних завантаженнях

Враховуючи можлившть вилучення зал!за шляхом окислення юшв Fe2+ до Fe3+ з подальшим гщро-л!зом та висадженням отриманого гщроксиду зал!за (Fe(OH)3) були проведен! дослщження по застосу-ванню р!зних ф!льтрувальних завантажень для зне-зал!знення води.

Вщомо, що при ф1льтруванш аеровано! води через гранульоване ф!льтрувальне завантаження вщбува-еться ефективне знезал1знення води за рахунок вщдь лення на фшьтр! малорозчинного Fe(OH)3. При цьому осад Fe(OH)3, який затримуеться на ф!льтр! е катал1за-тором окислення залишюв Fe2+. [20].

Для оцшки ефективност даного процесу було проведено знезал1знення води при ф1льтруванш ïï через шар гранульованого цеолиу. При концентрацп зал1за у вод! на р!вш 16 мг/дм3 (рис. 1) аеращя вщбуваеть-ся за рахунок контакту з повггрям розчину протягом 10-60 хв. перед фшьтруванням. Як видно з рис. 1, ефективн!сть очистки води в!д зал!за в даному випад-ку була не висока. Стутнь вилучення зал1за поступово зменшився з 59 % до 33 %. В раз! застосування цеолиу модиф!кованого перманганатом кал!ю ступ!нь вилу-чення на початковому етат був вищим 97,5 % ! поступово знижувався до 75 %.

П я к

и

fi

О

h rJ

Рис. 1. Змша концентрацiй залiза (1, 2, 3) у водi (C Fe=16 мг/дм3), ступеню вилучення залiза i3 води (4, 5, 6) вщ пропущеного об'ему розчину через гранульований цеол^ (Vi=20cM3) (1, 4), цеолiт модифiкований перманганатом кал^ (2, 5), через модифкований цеолiт пiсля промивки вiд осаду Fe(OH)3 (3, 6) (pH=7,45-7,85)

Пщвищення ефективност можна пояснити тим, що на поверхн! цеол!ту обробленою перманганатом кал!ю затримувалась певна юлькють перманганату, який в подальшому при взаемодп з зал1зом переходив в оксид марганцю. Оксид марганцю в присутност розчинено-го у вод! кисню забезпечував катал!тичне окислення зал1за. При цьому зал!зо переходило в нерозчинний стан ! г!дроксид зал!за затримувався на цеол!т!, пог!р-шуючи контакт води !з поверхнею ф!льтрувального матер1алу. Саме цим викликане зниження ступеню очищення води в процес ф!льтрування.

Промивка цеолиу зворотним током чистoï води в!д г!дроксиду зал!за не призвела до в!дновлення його каталиичних властивостей. При застосуванш про-митого цеол!ту для вилучення !он!в зал!за ступень знезал1знення води сягав 40-60 %. Це пов'язано висадженням гщроксиду зал1за (III) в порах цеолиу, що приводить до блокування катал!тичних центр!в з оксидом марганцю.

Для п!двищення ефективност! катал!затор!в по знезал!зненню води був розроблений метод модиф!-кацп катюшту Dowex Mac-3 сполуками марганцю. При цьому кат!он!т в Н+ форм! переводили з розчином хлориду марганцю в Mn2+ форму. Поим юшт обро-бляли лугом та перманганатом кал!ю, до утворення Mn(OH)2 та окислення його до MnO2 при в!дновленн! перманганату також до MnO2. 1ошт, в даному випадку, переходив в Na+ форму.

Kt-2Mn2++2NaOH=Kt- Na++Mn(OH)2, (2)

де Kt - фрагмет катюшту.

3Mn(OH)2+2KMnO4=5MnO2+2KOH+ 2H2O. (3)

Як видно рис. 2, юшт забезпечував ефективне вилучення зал!за при пропусканн! розчину з концен-тращею зал!за 16 мг/дм3.

При ф!льтруванн! 4 дм3 розчину через !он!т об'емом 20 см3 концентращя зал!за не перевищувала 0,3 мг/дм3.

При цьому стутнь вилучення за-.гпза становив 97 %. В подальшому ефективн!сть катал!затору знижу-валась по м!р! забруднення його г!дроксидом зал!за, а також по м!р! зниження pH розчину до значень менше 8. Обумовлено це тим, що при жорсткосп води на р1вш 4 мг/дм3 на першш стадп вщбувалось пом'як-шення води, що привело до переходу !он!ту в кальц!й - магн!еву форму та до утворення в розчин! г!дрокар-бонату натрж. Це в свою чергу за-безпечуе п!двищення pH до 8,5-9,8, що сприяе п!двищенню ефективнос-т окислення зал1за у вод!. По мipi вичерпання емност! !он!ту по !онам жорсткосп pH падае до значень 7,8, що призводить до п!двищення за-лишкових концентрац!й зал!за до 1-6 мг/дм3. Кр1м того, актившсть катал!затора суттево падае при оса-дженн! г!дроксиду зал!за в порах юнообмшного матер!алу. Промивка

юшту не призводить до суттевого ввдновлення його каталiтичних властивостей. Власне сам каталiзатор за вiдсутнiстю кисню у водi (крив. 2, рис. 2) мае незна-чний запас окислювальноi здатностi. Лише в перших двох лирах води вiдмiчалось зниження концентрацп залiза 0,6-0,9 мг/дм3 в подальшому спостерiгалось р1зке шдвшцення залишкових концентраций за.гпза у водь Ка-талiзатор даного типу доцiльно застосовувати, при забезпеченш захисту iонiту вiд вщкладання на його поверхнi осадiв пдрокси-ду залiза за рахунок регулюван-ня швидкостi фiльтрування при пропусканш води знизу до верху. Утвореш осади доцiльно вщдшя-ти вщстоюванням та фшьтруван-ням на звичайних ф^ьтрах.

Враховуючи те, що сполуки марганцю е дорогими речовинами, було розроблено спосiб модифь кування iонiту сполуками залiза. Для цього юшт в Fe2+ формi обро-бляли лугом, а далi окисником -перманганатом калiю. Отриманий ф^ьтрувальний матерiал забезпе-чував досить ефективне очищен-ня води ввд сполук залiза. Так в водопроввднш водi жорсткiстю 4-4,24 мг-екв/дм3' 20 см3 фьчьтру-ючого матер1алу забезпечуе зниження концентрацп за.гпза з 15 до 0,1-0,2 мг/дм3 (рис. 3). Стушнь вилучення за.гпза у цьому випадку становив 99,5-98,5 %.

При застосуванш попередньо1 аерацп водного розчину за.гпза в даному випадку на поверхш юшту утворювався ферит, який мктить у сво1Й структур! оксид марганцю. С.гпд вщмггити, що у даному випадку ефектившсть вщновлення за.гпза залежить вщ рН середови-ща. В процес1 модифжацп при об-робленш юшту у Ре2+ форм1 лугом утворювався гщроксид за.гпза 1 ю-шт переходив у форму анало-пчно реакцп (2).

При ф^ьтруванш водопровщ-ноi води, яка мктить гщрокарбо-нат кальцiю та магшю вщбуваеть-ся и пом'якшення iз утворенням у водному розчиш карбонатiв 1 гiдрокарбонатiв Na, що приводить до шдвищення рН середовища. При цьому для ефективного очищення води вщ залiза (крив.1, рис. 3) рН води змшювався у межах 8,4-10,21. В раз^ коли тсля модифiкування катiонiт переводили в Са+ форму, що перешкоджало подальшоi сорбцп iонiв жорсткостi з води, рН в фшь-тратi був на рiвнi 7,5-7,7, що не ввдповвдае необхiдним значенням для ефективного ввдновлення залiза. В цьому випадку вiдмiчено залишкову концентрацiю залiза 1,3-2,3 мг/дм3. При цьому стушнь вилучення залiза в середньому був 90-86 %. В щлому, якщо врахувати

невеликий об'ем ioHoo6MiHHoro матерiалу, це непога-ний результат, хоча в pa3i корегування pH вилучення залiза е набагато кращим. Можна сподiватися, що при концентрацiï залiза у водi на рiвнi 1,2 мг/дм3 даний ка-талiзатор буде забезпечувати очищення води вiд залiза до допустимих значень (менше 0,2 мг/дм3).

рн

УЖ

Рис. 2. Залежнють залишковоТ концентрацп залiза (1, 2), жорсткосп (3, 4) та

рН (5,6) розчину залiза у водопровщнш водi (Ж=4,24 мг-екв/дм3, Л=4,12 мг-екв/дм3, рН=7,35, С Fe=16мг/дм3) вiд пропущеного об'ему через слабо-кислотний катiонiт Dowex Мас-3, модифiкований сполуками марганцю ^=20 см3) з попередньою аерацieю води (1, 3, 5) та в деаерованш водi (2, 4, 6)

рН

V. дм3

Рис. 3. Залежжсть концентрацп залiза (1, 2), жорсткосп водопровщноТ води (3, 4), (Ж=4,24 мг-екв/дм3; Л=4,10 мг-екв/дм3; СРе=15 мг/дм3; рН=7,5) рН середовища (5, 6) вщ пропущеного об'ему розчину через катюшт Dowex Мас-3 ^=20 см3) модифiкований гiдроксидом залiза в Na+ (1, 3, 5) та Са2+ (2, 4, 6) форм1

6. Обговорення результатiв дослщження видалення iонiв залiза iз води на модифжованих фiльтрувальних завантаженнях

При дослщженш процесу видалення iонiв залiза iз води розглядалася окислювальна здатнiсть моди-фiкованих фiльтрувальних завантажень, тобто ефектившсть окислення юшв Fe2+ до Fe3+ з подальшим гiдролiзом та висадженням отриманого гщроксиду залiза ^е(ОН)3). В разi застосування цеолiту моди-фiкованого перманганатом калiю ступiнь вилучення

юшв зал1за на початковому етат був 97,5 %, але по-ступово знижувався до 75 %. Це було пов'язано з переходом !он!в зал!за в г!дроксид зал!за, який ос!даючи на поверхн! ф!льтрувального матер!алу пог!ршував контакт води поверхнею. Причому промивка цео-л!ту не призвела до в!дновлення його катал!тичних властивостей.

Модифжований катюшт Dowex Mac-3 сполуками марганцю забезпечував ефективне окислення !он!в зал!за за рахунок пщвищення pH до 8,5-9,8, що сприяе швидшому гщрол!зу сполук зал1за у вод!. В подальшому ефективн!сть катал!затору знижува-лась по м!р! забруднення його г!дроксидом зал!за, а також по м!р! зниження pH розчину до значень менше 8. При використанш модифжованого заван-таження сполуками марганцю на ефективн!сть окис-лення юшв зал1за впливае присутшсть дoстатньoï кшькоси кисню. Стутнь вилучення зал1за у випад-ку аерування води становив в середньому 93 %, а без аерування - 56 %.

У раз! застосування модифжованого катюшту Dowex Mac-3 сполуками зал!за в!дбувалося ефектив-не вилучення юшв зал1за з води. При застосуванш пoпеpедньoï аерацп водного розчину зал1за в даному випадку на поверхн! !он!ту утворювався ферит, який мютить у свош структур! оксид марганцю, що тдви-щував окислювальну здатшсть фшьтрувального завантаження. Стутнь вилучення зал1за був достатньо високим 99,5 %.

Недолжом дослщження ефективност запропо-нованих модиф!кованих завантажень було утворен-ня великoï юлькоси осаду у вигляд! гщроксиду за-л!за, що призводило до засм!чення ф!льтрувального

завантаження та п!двищенню опору ф!льтрування води. Шсля механiчнoï промивки ф1льтруючого за-вантаження ефективн!сть очистки води дещо зни-жувалася.

7. Висновки

1. Було розроблено метод модифжацп цеолгту та катюшту Dowex Mac-3 шляхом обробки ф1ль-трувального завантаження с!рчанокислим зал!зом (FeSO4-7H2O) або хлоридом марганцю (MnCl2-4H2O) та перманганатом калж KMnO4 в певнш послщовно-ст!. В результат! чого було отримано дек!лька катал!-тичних ф!льтрувальних завантажень для вилучення сполук зал!за !з води.

2. При досл!дженн! ефективност! отриманих ф!ль-

трувальних завантажень було встановлено, що у ви-падку застосування цеол!ту модиф!кованого перман-ганатом кал!ю концентрац!я !он!в зал!за знизилась до 0,4-4 мг/дм3. При застосуванш промитого цеолиу для вилучення !он!в зал!за ступень знезал!знення води сягав 40-60 %. Катюшт Dowex Mac-3 модифжо-ваний сполуками марганцю забезпечував ефективне вилучення !он!в зал!за !з води. Концентрац!я зал!за в очищенш вод! не перевищувала 0,3 мг/дм3, в подаль-шому ефективн!сть катал!затора знижувалась по м!р! забруднення його г!дроксидом зал!за. При застосу-ванш модифжованого катюшту Dowex Mac-3 сполу-ками зал!за також забезпечувалося ефективне знеза-л1знення води. Так в водопровщнш вод! катал!затор забезпечував зниження концентрацп зал1за з 15 до 0,1-0,2 мг/дм3 на протяз! довгого часу.

Лиература

1. Кулаков, В. В. Обезжелезивание и деманганация подземных вод [Текст]: уч. пос. / В. В. Кулаков, Е. В. Сошников, Г. П. Чайковский. - Хабаровск: ДВГУПС, 1998. - 100 с.

2. Sоgaard, E. G. Groundwater Chemistry and Treatment: Application to Danish Waterworks [Electronic resource] / E. G. Sо-gaard, H. T. Madsen. - Water Treatment, InTech, 2013. - Available at: http://www.intechopen.com/books/water-treatment/ groundwater-chemistry-and-treatment-application-to-danish-waterworks

3. Vaaramaa, K. Removal of metals and anions from drinking water by ion exchange [Text] / K. Vaaramaa, J. Lehto // Desalination. - 2003. - Vol. 155, Issue 2. - P. 157-170. doi: 10.1016/s0011-9164(03)00293-5

4. Боженко, А. М. Выбор смеси ионитов для эффективного умягчения и обезжелезивания воды [Текст] / А. М. Боженко, И. Н. Гомеля, Ю. А. Омельчук // Зб;рник наукових праць СНУЯЕ та П. - 2007. - Вип. 4 (24). - С. 144-149.

5. Aziz, H. A. Physicochemical removal of iron from semiaerobic landfill leachate by limestone filter [Text] / H. A. Aziz, M. S. Yusoff, M. N. Adlan, N. H. Adnan, S. Alias // Water Manage. - 2004. - Vol. 24, Issue 4. - P. 353-358. doi: 10.1016/ j.wasman.2003.10.006

6. Степаненко, Т. И. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов реагентным методом с применением в качестве реагента извести [Текст] / Т. И. Степаненко // В1ст Автомобшьно-дорожнього ¡нституту: науково-виробничий зб1р-ник. - 2013. - № 1(16). - С. 165-171.

7. Korchef, A. Iron removal from aqueous solution by oxidation, precipitation and ultrafiltration [Text] / A. Korchef, I. Kerkeni, M.B. Amor, S. Galland, F. Persin // Desalination and Water Treatment. - 2009. - Vol. 9, Issue 1-3. - P. 1-8. doi: 10.5004/ dwt.2009.745

8. Гончарук, В. В. Нанофильтрация в питьевом водоснабжении [Текст] / В. В. Гончарук, А. А. Кавицкая, М. Д. Скильская // Химия и технология воды. - 2011. - Т. 33, № 1. - С. 63-94.

9. Ghosh, D. Removal of Fe(II) from tap water by electrocoagulation technique [Text] / D. Ghosh, H. Solanki, M.K. Purkait // Journal of Hazardous Materials. - 2008. - Vol. 155, Isseu 1-2. - P. 135-143. doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.11.042

10. Юрков, С. В. Знезалiзнення води електрокоагулящею [Текст] / С. В. Юрков, О. О. Садчиков // Проблеми водопоста-чання, водовщведення та гщравлши: Науково-техшчний збiрник. - 2009. - Вип. 12. - С. 20-24.

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

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

13. Barlokova, D. Removal of Iron and Manganese from Water Using Filtration by Natural Materials [Text] / D. Barlokova, J. Ilavsky // Polish J. of Environ. Stud. - 2010. - Vol. 19, Issue 6. - Р. 1117-1122.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

14. Калашников, Е. Г. Исследование различных методов дезодорации воды при водоподготовке [Текст] / Е. Г. Калашникова, И. Ю. Арутюнова, А. Д. Смирнов // Водоснабжение и санитарная техника. - 2007. - № 1. - С. 17-24.

15. Староверов, С. В. Сорбенты для обезжелезивания артезианских вод [Электронный ресурс] / С. В. Староверов, Р. И. Юдин. - Scientific World. - 2013. Режим доступа: http://www.sworld.com.ua/index.php/ru/arts-architecture-and-construction-413/heat-vent-water-supply-and-sewerage-413/19723-413-1033

16. Иванец, А. И. Окисление двухвалентного железа в воде на марганцево- и меднооксидных катализаторах [Текст] / А. И. Иванец, Т. Ф. Кузнецова, Е. А. Воронец // Свиридовские чтения. - 2012. - Вып. 8. - С. 30-36.

17. Тарасевич, Ю. I. Деманганащя i знезашзнення артезiанськоï води в умовах промислових водозаборiв м. Мукачеве (За-карпатська область) [Текст] / Ю. I. Тарасевич, О. Ю. Кулшенко, Р. В. Остапенко, Т. Б. Кравченко // Доповвд Нащо-нально'1 академп наук Украши. - 2014. - № 10. - С. 136-143.

18. Сухарев, Ю. И. Использование глауконита Уральского месторождения в процессах очистки воды от железа (II, III) [Текст] / Ю. И. Сухарев, Е. А. Кувыкина // Известия Челябинского научного центра. - 2002. - Вып. 1. - С. 62-66

19. Лурье, Ю. Ю. Справочник по аналитической химии [Текст] / Ю. Ю. Лурье. - М.: Химия, 1989. - 448 с.

20. Тугай, А. М. Укспериментальне дослщження знезашзнення пщземних вод на двошарових фшьтрах [Текст] / А. М. Тугай, О. О. Садчиков // Науковий вюник будiвництва. - 2013. - Вип. 72. - С. 363-369.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.