CC BY
0УДК 628.3
Хуммедов Г.
Преподаватель, кафедра «Физической химии» Туркменский Государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Ашырова О.
Студент, факультет «Химии» Туркменский Государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Севиндикова С.
Студент, факультет «Химии» Туркменский Государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Гуджималова Г.
Студент, факультет «Химии» Туркменский Государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ (НАПРИМЕР, ФТОРИДОВ, НИТРАТОВ, ФОСФАТОВ)
Аннотация: в статье рассматривается проблема загрязнения воды неорганическими веществами, такими как фториды, нитраты и фосфаты. Анализируются методы очистки воды от этих загрязнителей, включая ионообменный, адсорбционный, электрохимический и мембранный методы. Особое внимание уделяется ионообменным
методам, которые являются наиболее распространёнными и эффективными для удаления указанных загрязнителей.
Ключевые слова: очистка воды, неорганические загрязнители, ионообменные методы, фториды, нитраты, фосфаты.
Чистая вода — источник жизненной силы нашей планеты, но ее чистота может быть нарушена рядом неорганических загрязнителей. Фториды, нитраты и фосфаты, хотя они и необходимы в незначительных количествах, при их избытке могут нанести ущерб здоровью человека и экосистемам. К счастью, для борьбы с этими загрязнениями существует разнообразный арсенал методов очистки воды, каждый из которых имеет свои преимущества и особенности.
Два лица фтора. Фтор, который часто добавляют в муниципальную воду для пользы для здоровья зубов, может стать палкой о двух концах. Чрезмерные уровни приводят к флюорозу зубов, вызывая изменение цвета и ослабление зубов. Несколько методов могут решить эту проблему. Обратный осмос (RO) очень эффективен, пропуская воду через полупроницаемую мембрану, которая не пропускает ионы фтора. В ионном обмене используется слой смолы, который заменяет ионы фтора на безвредные ионы, такие как хлорид. Активированный оксид алюминия, пористый материал, также может адсорбировать фторид посредством процесса физического притяжения.
Борьба с угрозой нитратов для младенцев: Нитраты, обычно встречающиеся в сельскохозяйственных стоках от удобрений, представляют серьезную угрозу для младенцев. При попадании в организм они могут превращаться в вредные нитриты, нарушая транспорт кислорода в крови (состояние, известное как метгемоглобинемия). К счастью, аналогичные методы, используемые для удаления фторидов, могут помочь справиться с нитратами. Анионообменные смолы специально воздействуют на ионы
нитрата, а мембраны обратного осмоса действуют как барьер. Биологическая денитрификация, многообещающая «зеленая» технология, использует бактерии, которые преобразуют нитраты в безвредный газообразный азот в бескислородных (бескислородных) условиях. Этот метод не только удаляет нитраты, но и снижает потребление энергии по сравнению с некоторыми традиционными методами.
Фосфаты и экологический дисбаланс. Фосфаты, еще один виновник сельскохозяйственных стоков, способствуют эвтрофикации — процессу, при котором излишки питательных веществ способствуют цветению водорослей. Это цветение может привести к снижению уровня кислорода в водоемах, нанося вред водной жизни. Коагуляция, широко используемый метод, предполагает добавление химических веществ, таких как квасцы, которые дестабилизируют частицы фосфата, заставляя их слипаться и оседать для удаления. При химическом осаждении используется известь или другие агенты для преобразования фосфатов в нерастворимые соли, которые можно отфильтровать. Адсорбция специальными средами, такими как материалы на основе железа, также может улавливать фосфаты. Этот целенаправленный подход имеет преимущество перед такими методами, как коагуляция, которые могут удалять другие полезные минералы наряду с нежелательными фосфатами.
Выбор наиболее подходящего метода очистки воды зависит от нескольких факторов. Определенную роль играют конкретный загрязнитель, уровень его концентрации, желаемая скорость потока и экономические соображения. RO, хотя и очень эффективен для широкого спектра неорганических загрязнителей, может быть энергоемким и образовывать значительные объемы сточных вод. Это вызывает обеспокоенность по поводу устойчивости, особенно в регионах с ограниченными водными ресурсами. Методы ионного обмена и адсорбции требуют периодической регенерации смолы или среды, что увеличивает эксплуатационные расходы.
Биологическая денитрификация может быть устойчивым вариантом, но может потребовать более длительного времени обработки, что повлияет на производительность.
Путь инноваций: последние достижения открывают многообещающие возможности для очистки воды. Исследования наноматериалов, таких как оксид графена, показывают потенциал для эффективной адсорбции фторида. Эти материалы имеют большую площадь поверхности, что позволяет им улавливать больше молекул загрязняющих веществ на единицу объема по сравнению с традиционными средами. Электрокоагуляция, процесс, в котором используется электрический ток для дестабилизации и удаления загрязнений, обещает свою простоту и эффективность против различных неорганических загрязнителей. Этот метод все еще находится в стадии разработки, но его потенциал для работы с низким энергопотреблением и минимальным использованием химикатов делает его привлекательным вариантом для будущих применений очистки воды.
Вечная борьба за чистую воду. Битва за чистую воду продолжается. Понимая природу неорганических загрязнителей и разнообразные доступные методы очистки воды, мы можем обеспечить доступ к безопасной и здоровой воде для нынешнего и будущих поколений. Поскольку наука продолжает внедрять инновации, несомненно, будут появляться новые и улучшенные методы, которые еще больше улучшат нашу способность укрощать неорганические угрозы, скрывающиеся в наших драгоценных водных ресурсах. Этот непрерывный прогресс необходим для охраны здоровья человека, защиты экосистем и обеспечения устойчивости наших систем водоснабжения на долгие годы вперед.
Хотя фториды, нитраты и фосфаты создают серьезные проблемы, мир неорганических загрязнителей воды далеко не ограничен. Вот краткий обзор некоторых других заслуживающих внимания загрязнений и методов борьбы с ними:
Мышьяк: Этот природный металлоид попадает в источники воды через горные породы и промышленные процессы. Это может вызвать серьезные проблемы со здоровьем, такие как поражения кожи и рак. Коагуляция и адсорбция с использованием сред на основе железа являются распространенными методами удаления мышьяка. Кроме того, ионообменные смолы, специально разработанные для борьбы с мышьяком, могут быть весьма эффективными.
Тяжелые металлы. Свинец, ртуть и другие тяжелые металлы могут загрязнять воду в результате промышленных сбросов и горнодобывающей деятельности. Эти элементы высокотоксичны и могут вызвать неврологические повреждения, проблемы развития и проблемы с почками. Подобно удалению мышьяка, для удаления тяжелых металлов можно использовать коагуляцию, адсорбцию специальными средами и ионный обмен.
Перхлорат: новый загрязнитель, перхлорат, используется в ракетном топливе и фейерверках. Это может повлиять на способность щитовидной железы усваивать йод, что приводит к проблемам развития плода и младенцев. Анионообменные смолы с высоким сродством к перхлорат-ионам являются предпочтительным методом их удаления.
Соленость: Хотя технически это не единственный загрязнитель, высокие уровни солености, часто вызванные проникновением соленой воды или чрезмерным использованием грунтовых вод, могут сделать воду непригодной для питья и орошения. Опреснение - процесс удаления растворенных солей из воды - имеет решающее значение в прибрежных и засушливых районах. Для этой цели обычно используются такие методы, как обратный осмос и термическое опреснение.
Для сложных источников воды с множеством загрязнений одного метода очистки может быть недостаточно. Комплексные системы очистки, сочетающие в себе различные методы, предлагают более комплексное
решение. Например, коагуляцию можно использовать в качестве этапа предварительной обработки для удаления более крупных частиц перед использованием мембран обратного осмоса для более тонкой фильтрации и удаления растворенных неорганических загрязнений.
Тенденция децентрализации: Крупномасштабные централизованные водоочистные сооружения десятилетиями служили основой очистки воды. Однако растущая тенденция к децентрализованным системам лечения набирает обороты. Эти небольшие локальные системы могут быть особенно полезны в отдаленных районах или для отдельных домохозяйств. Такие технологии, как устройства точки входа (POE) и точки использования (POU), в которых используются такие методы, как обратный осмос или фильтрация активированным оксидом алюминия, предлагают удобное и эффективное решение для очистки воды в точке потребления.
Поскольку мы стремимся к более чистой воде, соображения устойчивости становятся первостепенными. Крайне важно минимизировать потребление энергии и образование сточных вод в процессе очистки. Кроме того, обеспечение надлежащей утилизации отработанных смол и фильтрующих материалов, используемых в некоторых технологиях, становится важным аспектом ответственного управления водными ресурсами.
Доступ к безопасной воде является фундаментальным правом человека. Решение проблемы неорганических загрязнителей в воде требует совместных усилий. Постоянные исследования, разработка инновационных технологий и методы ответственного управления необходимы для того, чтобы будущие поколения унаследовали мир, в котором чистая вода является не привилегией, а легкодоступным ресурсом. Работая вместе, мы можем переломить ситуацию с неорганическими загрязнителями и обеспечить будущее, в котором чистая вода течет свободно для всех.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Водоотведение: учебник / Ю. В. Воронов и др.; под общ. ред. Ю. В. Воронова. — Москва: ИНФРА-М, 2011. — 413, [1] с.
2. Водоотводящие системы промышленных предприятий: учебник / С. В. Яковлев и др.; под ред. С. В. Яковлева. — Москва: Стройиздат, 1990. — 511 с.
3. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник / Ю. В. Воронов и др. — изд. 4-е, доп. и перераб. — Москва: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. — 702 с.
4. Гавриленков, А. М. Оборудование для очистки воздушных выбросов и сточных вод пищевых предприятий: учебное пособие / А. М. Гавриленков, Е. А. Рудыка. — Санкт-Петербург: ГИОРД, 2007. — 113, [2] с.
5. Очистка природных и сточных вод: сборник научных трудов / ОАО «НИИ ВОДГЕО»; науч. ред. В. Н. Швецов. — Юбилейный вып. — Москва: ВСТ; Москва: Журн. Водоснабжение и санитарная техника, 2009. — 76 с.
6. Очистка сточных вод от взвешенных веществ и неорганических примесей. Т. 1. — Москва: НИЦ «Глобус», 2007. — 81 с.
7. Панов, В. П. Теоретические основы защиты окружающей среды: учебное пособие / В. П. Панов, Ю. А. Нифонтов, А. В. Панин; под ред. В. П. Панова. — Москва: Академия, 2008. — 313, [1] с.
8. Процессы и аппараты защиты гидросферы: учебное пособие / А. И. Козлов и др.; М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. агентство по образованию, Чуваш. гос. ун-т им. И. Н. Ульянова. — Чебоксары: Изд-во ЧГУ, 2009. — 355 с.
Hummedov G.
Lecturer, Department of Physical Chemistry
Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Ashyrova O.
Student, Faculty of Chemistry Magtymguly Turkmen State University
Turkmenistan, Ashgabat
Sevindikova S.
Student, Faculty of Chemistry Magtymguly Turkmen State University
Turkmenistan, Ashgabat
Gujimalova G. Student, Faculty of Chemistry Magtymguly Turkmen State University
Turkmenistan, Ashgabat
WATER PURIFICATION FROM INORGANIC POLLUTANTS (E.G. FLUORIDES,
NITRATES, PHOSPHATES)
Abstract: the article discusses the problem of water pollution with inorganic substances such as fluorides, nitrates and phosphates. Methods for purifying water from these pollutants are analyzed, including ion exchange, adsorption, electrochemical and membrane methods. Particular attention is paid to ion exchange methods, which are the most common and effective for removing these pollutants.
Key words: water purification, inorganic pollutants, ion exchange methods, fluorides, nitrates, phosphates.
