CC BY
2ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОЦЕССЕ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА КРЕПЕЖА
Бокизода Д.З., Ходжиев С.К.
Горно-металлургический институт Таджикистана Кобулиев З.В.
Институт водных проблем, гидроэнергетики и экологии
Во всем мире происходит развитие промышленных предприятий. С их развитием возрастает число экологических проблем. Каждое предприятие в сфере своей деятельности применяет новые и новые технологии, которые всё больше истощают природные ресурсы. Подобная деятельность создает экологические проблемы, которые требуют срочного устранения. Эти предприятия, несомненно, загрязняют своими разнообразными отходами окружающую среду, особенно водные ресурсы [1].
Очистка технологических отработанных растворов гальванического производства и утилизации его жидких и твердых отходов является важной задачей каждого предприятия [2].
Сточные воды гальванического производства крайне негативно влияют на окружающую среду и приводит к волнениям среди населения, что, в свою очередь, не дает предприятиям развиваться.
С ростом численности населения, потребность народного хозяйства в строительном крепеже возрастает. Помимо проблемы обеспечения народа строительным крепежом, возникают экологические проблемы, связанные со сточными водами. Для решения таких проблем необходимо найти подходящий метод, который обеспечит наибольшую возможную степень очистки сточных вод. Эта практика особенно часто применяется в гальваническом производстве. Сточные воды таких производств занимают особое место - они составляют около 50% от общего количества промышленных стоков. В основном отработанные воды образуются на предприятиях машиностроения, производства крепежа и т.д. [2].
Как было сказано, гальванотехнические предприятия занимают особое место среди промышленных доходных предприятий. Они потребляют большое количество чистой воды, и в результате их деятельности образуется значительное количество сточных вод с высоким содержанием тяжелых металлов, которые, при сбрасывании в водных объектах и в канализацию, наносят ущерб окружающей среде [3].
Год за годом, с ростом спроса на строительный крепеж, численность производящих его предприятий тоже растет, в том числе и в Таджикистане. В настоящее время основным производителем строительного крепежа в стране является ООО «Точфилиз». Данное предприятие находится в г.Бустон (ранее Чкаловск) и производит более 200 видов строительного крепежа.
Для защиты саморезов и гвоздей от коррозии их подвергают цинкованию. Для этого применяется специальный раствор электролита. Этот рабочий раствор используется до того момента, когда процесс цинкования проходит нормально при созданных оптимальных условиях.
Однако процесс цинкования является очень нестабильным. Это связано с растворением строительных материалов, в основном, железа. При достижении концентрации железа выше 200 мг/л и меди 12 мг/л рабочий электролит станет непригоден для дальнейшего использования в рамках процесса цинкования. Такой отработанный раствор обычно сбрасывается в канализацию, а вместо него готовится новый рабочий раствор электролита.
При выборе метода очистки сточной воды учитываются ее состав и требования к очищенной воде. Применяемый метод очистки сточной воды должен обеспечивать максимальную возможность повторного использования очищенных вод в основных технологических процессах, в частности, в промывке изделий, и минимальный их сброс в водоемы [4].
В первую очередь, нами был изучен физико-химический состав исследуемой сточной воды с применением современного оборудования [5]. Полученные результаты приведены в таблице 1. Все значения в таблице являются усреднёнными.
Физико-химические параметры исходной пробы
Таблица 1.
№ п/п Параметры Значение
1 Температура, °С 30,75
2 Электропроводность, мСм 261,07
3 Удельная электропроводность, мСм/см 235,22
4 Растворенный кислород, % 83,88
5 Концентрации растворенного кислорода, мг/л 1,89
6 Водородный показатель (рН) 5,61
7 pHmV, мВ 50,18
8 ОВП, мВ 143,61
9 Сопротивление, Ом 3,83
10 Соленость, г/л 219,59
11 TDS, г/л 152,89
Для того, чтобы раствор электролита можно было использовать повторно, необходимо уменьшить концентрации в нем железа и других металлов. Для решения этой задачи нами были проведены опыты по снижению концентрации железа с помощью пероксида водорода.
Применение пероксида водорода (60%) позволяет окислить двухвалентное железо до трехвалентного, в результате чего образуются гидроксиды трехвалентного железа из раствора. Суть данного метода заключается в том, чтобы перевести железо из растворенного состояния (Ре(ОН)2) в «твердое» нерастворенное Fе(ОН)з за счет присоединения к молекуле Fе(ОН)2 еще одного иона ОН. В этом случае, кроме железа, в растворенном виде не могут более оставаться марганец, сероводород и органические вещества, которые образуют коллоиды и более крупные частицы, которые могут быть удалены механическим методом, т.е. пропустить фильтрованием. Из приведенных выше результатов видно, что рН отработанного раствора равен 5,61. При таком значении рН гидроксиды трехвалентного железа являются нерастворимыми.
Общие концентрации железа, цинка и меди в исходной пробе составили 257,24, 25360 и 13,57 мг/л соответственно.
Отработанным раствором заполнялось пять литровых стаканов, после чего во все стаканы был добавлен пероксид водорода в количестве 1, 2, 3, 4 и 5 мл соответственно. Затем в течение 15 минут производилось перемешивание, после чего растворы отстаивались в течение 16 часов. По истечению этого срока растворы были отфильтрованы. Отфильтрованные растворы были проанализированы с помощью атомно-абсорбционного спектрометра типа ААпа1уз1 800 [6]. Полученные результаты представлены на рисунке 1.
-Zn - Fs -Си
3
2 S А
Раскод пероксида водорода., ллл
Рисунок 1. Зависимости степени осаждения железа, цинка и меди от расхода пероксида водорода.
Из рисунка 1 видно, что при оптимальных условиях (3 мл расхода пероксида водорода, 16 часов отстаивания) наибольший процент осаждения показывает медь - почти 81%, а в наименьшей степени осаждается цинк - 0,89%. Конечно, это связано с их концентрациями в исходной пробе. При оптимальных условиях степень осаждения железа равна 54%. Остаточная концентрация железа в очищенной воде равна 118,69 мг/л, что в 1,68 раз меньше
предельного её количества в растворе. Остаточная концентрации меди в очищенной воде 2,6 мг/л, что в 4,66 раза ниже предельного количества ее в растворе.
Также была изучена зависимость степени осаждения железа от времени при 3 мл расхода пероксида водорода. Полученные результаты представлены на рисунке 2.
Как видно из рисунка 2, наибольшая степень осаждения металлов получается при 16 часах отстаивания. Дальнейшее увеличение времени не приводит к значительную улучшению процесса осаждения металлов. При 16 часах отстаивания степени осаждения железа, цинка и меди составляют 54, 0,89 и 81% соответственно.
Также были изучены физико-химические показатели исследуемого раствора после осаждения металлов. Полученные результаты показаны на рисунках 3 и 4. ■эо
-гп - Рг
-Си
в 12 15
Время сняжде н ип, час
Рисунок 2. Зависимости степени осаждения железа, цинка и меди от времени при расходе пероксида водорода 3 мл.
250
_г 200
150
100
I
О
- Соленость
12 3 4 5
Расход пероксида водорода, м,п
Рисунок 3. Зависимости изменения концентрации параметров от расхода пероксида водорода.
о о-о
-о-1
2 3^5
Расход пероксида водорода, пл/1
Рисунок 4. Зависимости изменения физико-химических параметров от расхода пероксида водорода.
Как видно из рисунков 3 и 4, с увеличением расхода пероксида водорода до 3 мл/л удельная электропроводность на 7,7%, соленость на 10,7%, TDS (Total Dissolved Solids -общее содержание растворённых твердых веществ) на 7,69% уменьшаются. Дальнейшее увеличение расхода пероксида водорода не приводит к уменьшению параметров. При этом значение рН изменяется незначительно, ОВП сначала увеличивается от 143,61 мВ до 361,97 мВ, затем снижается, и далее изменяется незначительно.
Таким образом, полученные результаты показывают, что отработанный раствор электролита с добавкой 3 мл/л пероксида водорода снижает концентрации железа и меди до уровня ниже предельного количества в процессе цинкования, и обработанный таким образом раствор можно повторно использовать в технологическом процессе с добавкой необходимой дозы реагентов. Необходимо отметить, что процесс обезжелезивания отработанных растворов приводит к уменьшению расхода реагентов. При вышеописанных условиях величина удельной электропроводности снижается. Это свидетельствует о том, что концентрации металлов снижаются по отношению к исходной пробе сточной воды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шубина А.Г. Очистка сточных вод на федеральном государственном унитарном предприятии «Опытный завод "Тамбоваппарат"» от ионов хрома, железа, меди и цинка / А.Г. Шубина, С.Е. Синютина, Р.А. Шубин. Вестник ТГТУ. -2009. Том 15. -№3, -С.598-603.
2. Сердюк А.И. Повышение экологической безопасности процесса очистки промывочных вод от свинца / А.И. Сердюк, М.М. Ялалова, С.А. Солдатов. Научные труды КубГТУ. -2019. -№ 3, -С.948-959.
3. Ботаханов Е.К. Разработка технологических схем очистки воды с учетом антропогенных загрязнений источников водоснабжения в Республике Казахстан / Е.К. Ботаханов, Е.Т. Тогабаев. Материалы Центральноазиатской международной научно-практической конференции «МКВК навстречу 4 Всемирному водному форуму: местные действия для предотвращения водного кризиса». Алматы. -2005. -С. 171-173.
4. Павлов Д.В. Очистка сточных вод различных производств с применением наилучших доступных технологий / Д.В. Павлов, В.А. Колесников. Чистая вода: проблемы и решения. -2010. -№3, -С.74-78.
5. Руководство по эксплуатации YSI 556 MPS (Multi-Probe System), 2016. -136с.
6. Атомно-абсорбционный спектрометр AAnalyst 800. Руководства по использованию, 2008. -69с.
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОЦЕССЕ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КРЕПЕЖА
В статье приведены результаты исследования физико-химических параметров отработанных растворов производства крепежа до и после очистки. Изучены зависимости степени осаждения железа, цинка и меди от времени и от расхода пероксида водорода. Также были изучены изменения удельной электропроводности, ОВП, соленость и TDS очищенной воды. Растворы были очищены от железа и меди до предела, позволяющего повторно использовать очищенную воду для приготовления растворов электролита. Использован современный прибор для контроля физико-химических параметров.
Ключевые слова: сточная вода, пероксид водорода, очистка, степень осаждения, удельная электропроводность, соленость.
INVESTIGATION OF CHANGES IN PHYSICO-CHEMICAL PARAMETERS DURING THE PROCESS OF WASTE WATER DE-IRONIZATION OF THE FASTENER
PRODUCTION TECHNOLOGY
The article presents the results of a study of the physical and chemical parameters of spent solutions for the production of fasteners before and after cleaning. The dependences of the degree of precipitation of iron, zinc and copper on time and on the consumption of hydrogen peroxide are studied. Changes in the specific electrical conductivity, ORP, salinity and TDS of purified water were also studied. Purified iron and copper from the solutions to the limit amount, which allows the purified water to be used again for the preparation of electrolyte solutions. A modern device for monitoring physical and chemical parameters is used.
Keywords: waste water, hydrogen peroxide, purification, degree of precipitation, specific electrical conductivity, salinity.
Cведения об авторах:
Бокизода Домулло Зафаржон - соискатель Горно-металлургического института Таджикистана. Адрес: 735730, Таджикистан, г. Бустон, ул. А. Баротова 6. Тел.: (+992)927053000, Е-mail: boqiev.domullo@mail.ru
Кобулиев Зайналобудин Валиевич - доктор технических наук, член-корр. НАНТ, заведующий лабораторией «Водные ресурсы и гидрофизические процессы» Института водных проблем, гидроэнергетики и экологии. Адрес: 734042, Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни 14а. Тел.: 2222321, 2222320, Е - mail: kobuliev@mail.ru
Ходжиев Саидмукбил Косимович - кандидат технических наук, заведующий лабораторией анализа воды Горно-металлургического института Таджикистана. Адрес: 735730, Таджикистан, г. Бустон, ул. А. Баротова 6. Тел.: (+992) 927320841, Е -mail: saidmukbil@mail.ru About the authors:
Boqizoda Domullo Zafarjon - applicant _ for the Mining and Metallurgical Institute of Tajikistan. Address: 735730, Republic of Tajikistan, Buston city, St. A. Barotova 6. Tel.: (+992) 927053000, Е-mail: boqiev.domullo@mail.ru
Kobuliev Zainalobudin Valievich - doctor of technical sciences, corresponding member of National Academy of sciences of Tajikistan, head of the laboratory "Water resources and hydrophysical processes" of the Institute of water problems, hydropower and ecology. Address: 734042, Republic of Tajikistan, Dushanbe city, Ayni 14a str. Те1: 2222321, 2222320, Е-mail: kobuliev@mail. ru
Hojiev Saidmukbil Kosimovich - candidate of technical sciences, head of the laboratory water analysis Mining - metallurgical Institute of Tajikistan. Address: 735730, Republic of Tajikistan, Buston city, St. A. Barotova 6. Tel.: (+992) 927320841, E-mail: saidmukbil@mail.ru
ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ПРАЗЕОДИМА НА АНОДНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЦИНКОВОГО СПЛАВА Zn0.5Al, В КИСЛОЙ СРЕДЕ
Фирузи Х., Ширинов М.Ч.
Таджикский государственный педагогический университет им. С. Айни,
Обидов З.Р.
Таджикский технический университет им. акад. М.С. Осими,
Ганиев И.Н.
Институт химии им. В.И. Никитина НАН Таджикистана
Основой разработки новых сплавов на основе цинка и алюминия, совершенствования технологии производства и улучшения их свойств является развитие фундаментальных научных металловедческих исследований наряду с решением технологических задач. Важной интерес к легированным сплавам, прежде всего, обусловлен возможностью значительного улучшения, а иногда принципиального изменения физико-химических свойств известных материалов. Поэтому экспериментальное исследование физико-химических свойств Zn-Al сплавов, несомненно, представляет как научный, так и практический интерес, особенно в свете широкого использования его в качестве защитных покрытий [1-31.
Цинк наиболее часто используется в электрохимических производствах металлопокрытий. До 40% от мировых запасов цинка расходуется для защиты металлоконструкций от коррозии. Цинковые покрытия относятся к анодным и защищают стальные поверхности электрохимически. В атмосферных условиях поверхность цинка тускнеет вследствие образования тонкого слоя оксида, защищающего металл от дальнейшего окисления [1-31.
В настоящее время для защиты от коррозии изделий из стали и чугуна применяются металлические покрытия на основе цинковых и алюминиевых сплавов, наносимые на поверхность изделий различными методами [4-71.
Наиболее универсальными и распространенными являются цинк-алюминиевые покрытия типа «Гальфан-1» и «Гальфан-2» (сплавы цинка с 5 и 55 мас.% алюминия) с высокими защитными свойствами, которые можно наносить горячим методом путем погружения стальных конструкций в расплав покрывающего изделия [8-101. С целью повышения коррозионной стойкости гальфановых покрытий, авторами [11-131 разработаны новые защитные цинк-алюминиевые покрытия с указанными элементами периодической таблицы. Имеются сведения об анодном поведении данных сплавов в кислых, нейтральных и щелочных средах [14-16]. Установлена эффективность их легирования третьими компонентами [17-20].
