CC BY
17химия
А. Т. Исаханова, Э. Т. Гаджиева. Извлечение мышьяка из природных вод с помощью коагулянта - сульфата алюминия
ВЕСТНИК
ДАГЕСТАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. Вып. 4. 2004
ХИМИЯ
УДК 628.16.065,2-926.927
Извлечение мышьяка из природных вод с помощью коагулянта - сульфата алюминия
А. Т. Исаханова, Э. Т. Гаджиева
Часто главным источником водоснабжения, в основном сельских районов, являются артезианские воды. За последние 30-40 лет вследствие увеличения количества подземных водозаборов, повсеместного игнорирования рекомендаций ученых и элементарных нарушений нормативов эксплуатации з подземных водах появились мышьяковистые и прочие загрязнения [1-3].
Как показали исследования, вода артезианских скважин имеет хорошие вкусовые качества, однако не соответствует ГОСТу «Вода питьевая» из-за повышенного содержания мышьяка.
Менее 50 % подземных вод артезианских скважин плоскостных районов Северного Дагестана содержат от 2 до 14 ПДК мышьяка, который, накапливаясь в организме людей, крайне отрицательно влияет на иммунную систему и наследственность.
На кафедре экологической химии и технологии разрабатываются различные способы очистки природных вод, приоритетными из которых являются экологически чистые технологии водоподготовки.
В литературе описано большое количество способов очистки вод, содержащих, как правило, значительное количество мышьяка. Чаще всего предлагаются различные сорбирующие материалы.
Для очистки мышьяксодержащих вод мы применяли коагуляцию и электрокоагуляцию.
Цель данной работы - изучение возможности извлечения мышьяка из природных вод методами коагуляции и электрокоагуляции,
Нами были проанализированы некоторые источники водоснабжения нашей республики на содержание мышьяка фотометрическим методом в двух вариантах - прямым и методом отгонки. Полученные данные приведены в табл.:
Содержание мышьяка в некоторых источниках водоснабжения
! [ ■ Кол-во Содержание Аз Содержание Аз
№| Место отбора проб проб методом отгонки, ¡прямым методом,
I 1 _______ _ __ | мг/дм3______мг/дм3
пос. Манас, скважина 1 ¡3 >0:100 0,120
[2. ¡пос, Тарумовка, арт. скважина , 3 0.045 __! 0,050
Содержание мышьяка в воде скважины № 1 поселка Манас превышает в 2 раза ПДК, а в артезианской воде поселка Тарумовка находится в пределах нормы.
Для удаления мышьяка из природных вод мы провели коагуляцию и электрокоагуляцию. Коагуляцию проводили солями алюминия. Известно, что их используют для удаления взвешенных в воде частиц. В основном растворе ион А1 (Ш) образует желати-
ВЕСТНИК ДГУ ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ ВЫП. 4 2004
17
ХИМИЯ А. Т. Исаханова, Э.Т Гаджиева. Извлечение мышьяка из природных вод с по-
мощью коагулянта - сульфата алюминия
нообразный осадок гидроксида алюминия, уносящий с собой тонко измельченные частицы твердых веществ. Мы же впервые применили соль алюминия с гидрокарбонатом натрия для извлечения мышьяка из артезианской воды. Работа была проведена вначале на модельных растворах.
Коагуляцию проводили следующим образом: в ряд стаканов вводили по 100 см3 водопроводной воды, различные количества мышьяка, сульфата алюминия (от 0,25 до 2 см3 15 %-ного раствора) и гидрокарбоната натрия (от 10 до 50 мг), взбалтывали в течение 5 мин до момента хлопьеобразования гидроксида алюминия, выдерживали 20-30 мин. После осаждения осадка раствор отфильтровывали и брали аликвоту на анализ.
В обработанной таким способом воде контролировали остаточное содержание мышьяка фотометрическим методом в виде мышьяково-молибденовой сини по известной ГОСТовской методике [4]. Нижняя граница определяемых концентраций мышьяка в питьевой воде составляет -0,005 мг/дм3, что позволяет контролировать его содержание на уровне ПДК. Оптимальными условиями протекания коагуляции и удаления 0,1 мг мышьяка оказались; введение 1 см3 соли алюминия и 30-40 мг гидрокарбоната натрия. Данные, приведенные в табл., показывают, что эффективность коагуляции не превышает 95 %.
Данные по эффективности коагуляции 1 см3 AI2(SCUh, 50 мг NaHC03, V = 1000 см3
расходная концентрация мышьяка, мг
Го>о
! 0.50
Остаточная мышьяка, мг 0,007 0,030 " 0,050 0,100
концентрация
Эффективность коагуляции, %
i 9Ж
7 94,0
! 95,0
"I 95.0
Очистка природной воды от мышьяка электрокоагуляцией основывалась на электролизе с использованием алюминиевых анодов, подвергающихся электролитическому растворению [5]. Вследствие растворения анодов вода обогащалась соответствующими ионами, образующими затем в нейтральной или слабощелочной среде гид-роксид алюминия. В результате осуществляется процесс коагуляции, аналогичный обработке воды соответствующими солями алюминия. Однако, в отличие от применяемых солевых коагулянтов, при электрокоагуляции вода не обогащается сульфатами или хлоридами. В качестве электродов использовались алюминиевые пластины, площадь которых составляла по 7 см2. Можно использовать также и отходы - алюминиевую стружку. Электролизу подвергали модельный раствор и природную воду. Через определенные промежутки времени отбиралась аликвота электролита, которая анализировалась на содержание мышьяка. Как видно из данных табл., через 10 мин электролиза остаточное содержание мышьяка становится равным ПДК:
Данные по электрокоагуляции мышьяка в воде: \ = 0,05 А/см2, U = 10 В
! Время, мин. 1 0 5 ! ю 20 30 40 |
. Найдено мышьяка, | 0,12 1 0,10 | 0,05 i 0,03 0,08 1 не обнаружено j
, мг/дм3 j i I I 1
Пульпу, содержащую осадок гидроксида алюминия с сорбированным на нем мышьяком, переносили на фильтр для отделения осадка от фильтрата.
Разделение мышьяка и алюминия проводили растворами аммиака разной концентрации. Лучше всего вымывается мышьяк с осадка гидроксида алюминия 2 М раствором. Эффективность вымывания составляет 98 %. Если же применять электрокоа-
18
ВЕСТНИК ДГУ. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. ВЫП. 4. 2004
химия
А. Т. Исаханова, ЭТ. Гаджиева. Извлечение мышьяка из природных зод с помощью коагулянта - сульфата алюминия
гуляцию, то вместо анода из листового алюминия можно использовать рубленную алюминиевую стружку.
Таким образом, установлено наличие мышьяка в артезианской скважине № 1 поселка Манас в количестве, превышающем ПДК в несколько раз. Разработаны методы очистки этих вод от мышьяка.
Сравнение коагуляции и электрокоагуляции показывает, что можно применять оба метода, но в случае пониженных температур применение сульфата алюминия менее эффективно из-за замедления процесса хлопьеобразования, осаждения гидрокси-да алюминия.
Литература
1 Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. - М.: Высшая школа, 1987. -472 с.
2. Зигель X., Зигель А. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. - М.: Мир, 1993. - С. 197.
3. Унифицированные методы анализа вод / Под ред. Ю.Ю. Лурье. - М.: Химия, 1973, -376 с.
4. ГОСТ 4142-89. Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации мышьяка. - Введ. 15.02.89.
5. Яковлев СВ., Краснобородько И.Г., Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды, - П.: Стройиздат, 1987. - С. 115-116.
