CC BY
77
BewnuK&ryWT/Poœedmgs of VSUET, Т. 80, № 4, 2018-
Оригинальная статья/Original article_
УДК 628.316.12
DOI: http://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-322-329
Применение углеродных сорбентов в технологии очистки _сточных вод от ртути_
Елена А. Фарберова 1 [email protected] Михаил Б. Ходяшев 3 [email protected] Владимир Ю. Филатов 2 [email protected] Николай Б. Ходяшев 1 [email protected] Елена А. Тиньгаева 1 [email protected] _Александр Д. Ноздрюхин 3 [email protected]_
1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский пр-т, 29, Пермь, 614990, Россия
2 Вятский государственный университет, ул. Московская, 36, Киров, 610000, Россия
3 Уральский государственный научно-исследовательский институт региональных экологических проблем, Комсомольский пр-т, 61а, 614039, Россия_
Аннотация. В настоящей работе представлены исследования по анализу состава сточной воды производства хлора и щелочи путем электролиза и использованием ртутного катода, отобранной на разных стадиях очистки. Показано, что содержание ртути в сточной воде, поступающей на очистку, находится в пределах 14,06-14,15 мг/дм3. Осаждение ионов ртути и фильтрация снижает их содержание до 0,005 мг/дм3, последняя стадия доочистки на анионите АВ-17-8 позволяет достичь концентрации ртути в сбрасываемом в водоём стоке 0,001-0,002 мг/дм3. Кроме ртути в сточной воде содержатся в достаточно высоких концентрациях ионы натрия, калия, железа, алюминия и кальция. Основным анионом в сточной воде является анион хлора, содержание которого существенно снижается только после очистки на анионите. Проведены экспериментальные исследования по использованию углеродных сорбентов в процессе доочистки сточной воды от ртути после стадии осаждения и фильтрации. Испытания модифицированных углеродных сорбентов по извлечению ртути из модельных растворов с различной концентрацией проведены в статических условиях. Показано, что большую глубину очистки обеспечивают активные угли АГ-3 и АГ-5, модифицированные HNO3 и MnS. Степень очистки при концентрациях ртути в очищаемых раствора 1,0-11,8 мг/дм3, составила 97-99%. Показана эффективность применения активных углей марок АГ-3 и АГ-5 (производства АО «Сорбент» г. Пермь), модифицированных активными компонентами. Испытания углеродных сорбентов в неподвижном слое в динамических условиях по извлечению ртути из сточной воды предприятия с концентрацией 0,01-0,02 мг/дм3 позволили снизить содержание ртути в очищенной воде до 10"4 мг/дм3.
Ключевые слова: очистка ртутьсодержащих сточных вод, состав сточных вод, углеродные сорбенты, модифицмрованный углеродный
Use of carbon sorbents in process of Hg-ions removal from
treated wastewater
Elena A. Farberova 1 [email protected]
Mikhail B. Khodyashev 3 [email protected]
Vladimir Yu. Filatov 2 [email protected]
Nikolay B. Khodyashev 1 [email protected]
Elena A. Teengaeva 1 [email protected]
Alexandr D. Nozdrukhin 3 [email protected]
1 Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Perm national research polytechnic university", Komsomolsky prosp., 29, Perm, 614990, Russia
2 Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Vyatka State University", Moskovskaya str., 36, Kirov, 610000, Russia
3 Ural state research Institute of regional environmental problems, Komsomolsky prosp., 61a, Perm, 614039, Russia
Abstract. Studies on the analysis of composition of wastewater from chlorine and alkali production process, sampled at the treatment different stages, treated by electrolysis and the mercury cathode use, are presented in this paper. It is demonstrated that Hg-content range in the wastewater entering the post-treatment stage is 14.06-14.15 mg/dm3. Hg-ions sedimentation and filtration allow to reduce such content to 0.005 mg/dm3, while the final post-treatment stage with use of the anionite of AB-17-8 type allows to achieve Hg-concentration in effluents discharged to water bodies with range of 0.001-0.002 mg/dm3. In addition to mercury, the wastewater contains relatively high concentrations of sodium, potassium, iron, aluminum and calcium ions. The main anion type in waste water is a chlorine anion; its content can be significantly reduced only after the post-treatment with the anionites. Experimental studies were carried out on the use of carbon sorbents in the process of wastewater post-treatment with regard to Hg-ions after the sedimentation and filtration stage. Tests of modified carbon sorbents for Hg-ion removal from standardized test solutions with different concentrations were carried out under static conditions. It was demonstrated that the higher post-treatment degrees were achieved with active carbons of Ar-3 and Ar-5 types, modified with HNO3 and MnS. Purification degree was 97-99% with 1,0-11,8 mg/dm3 Hg-concentration in treated solutions. Usage effectiveness of active carbons of Ar-3 and Ar-5 types (produced at "Sorbent JSC" Perm, Russia), modified with active compounds, was demonstrated.
Keywords: treatment of wastewater with Hg-content, wastewater composition, carbonic sorbents, modified carbonic sorbent, adsorptive posttreatment
Для цитирования Фарберова Е.А., Ходяшев М.Б., Филатов В.Ю., Ходяшев Н.Б., Тиньгаева Е.А., Ноздрюхин А.Д. Применение углеродных сорбентов в технологии очистки сточных вод от ртути // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 4. С. 322-329. doi: 10.20914/2310-1202-20184-322-329
For citation
Farberova E.A., Khodyashev M.B., Filatov V.Yu., Khodyashev N.B., Teengaeva E.A., Nozdrukhin A.D.. Use of carbon sorbents in process of Hg-ions removal from treated wastewater. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2018. vol. 80. no. 4. pp. 322-329. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2018-4-322-329
ФетникАГУЯТРосвеДцр о/'ТЯМЕТ, Т. 80, № 4, 2018-
Введение
В связи с высокой техногенной эмиссией ртути проблема снижения ртутного загрязнения окружающей среды остается актуальной. Устаревшие технологии очистки производственных сточных вод предприятий не позволяют проводить их глубокую очистку от ртути. В результате чего загрязненные ртутью стоки продолжают поступать в водные объекты, отравляя животный и растительный мир.
При работе хлорщелочных производств с использованием ртутных электролизеров образуются сточные воды, содержащие соединения ртути. Типовая схема очистки сточных вод предприятий предусматривает однопоточное извлечение ртутьсодержащего шлама из сточных вод. Она основана на осаждении ртути в щелочной среде гидросульфидом натрия с последующим связыванием избытка сульфид-иона сульфатом железа (II). Затем осаждение избытка ионов железа (II) осуществляют раствором щелочи. Образующуюся суспензию отфильтровывают от осадка с добавкой филь-тровспомогательного материала (перлита) на фильтр-прессе. Потом очищенную сточную воду, содержащую не более 0,05 мг/дм3 ионов ртути, фильтруют через песчаный фильтр. Вторая стадия доочистки осуществляется на фильтре с ионообменной смолой АВ-17-8 до 0,002 мг/дм3 ртути в очищенной воде, которая выпускается в канализационный коллектор. Очищенные сточные воды сбрасываются в водные объекты.
Данное исследование направлено на изучение возможности доочистки сточной воды после осаждения до содержания ртути в сбрасываемом стоке - 0,0002-0,00002 мг/дм3.
Анализ имеющихся в литературе данных указывает на то, что на сегодняшний день проблема демеркуризации сточных вод до уровня ПДК рыбохозяйственных водоемов (0,00001 мг/дм3) не решена.
Все методы очистки сточных вод от ионов ртути можно разделить на несколько групп.
1. Методы очистки сточных вод от ртути, основанные на переводе ионов ртути в труднорастворимые соединения. В этой группе методов в качестве осадителя чаще всего предлагается использовать сульфид или гидросульфид натрия в различных условиях [1]. Данный метод позволяет снизить содержание ионов ртути в сточных водах лишь до 0,002-0,005 мг/дм3. Следует отметить, что в присутствии избытка в растворе Nа2S и NаНS образуются растворимые комплексные соединения Nа2[НgS2]. Отрегулировать соотношение осадителей с содержанием ионов ртути в сточных водах промышленных предприятий практически невозможно, в связи с чем после осаждения и фильтрации сточная вода подвергается доочистке на анионообменнике.
Для осаждения ртути из сточных вод предлагается использовать водную суспензию мелкодисперсной серы в количестве 0,05-0,10 масс. % от количества сточных вод [2]. Суспензия дополнительно содержит смачиватель. Процесс очистки ведут при рН 2-4 и температуре 20-30 °С. Этот метод позволяет очистить сточную воду до остаточной концентрации ртути 0,005 мг/дм3.
Извлечение ртути из сточных вод может быть осуществлено путем осаждения ртути на поверхности свежеосажденного сульфида марганца. При этом образуется компактный осадок, который легко отделяется от очищаемой воды. Метод эффективен при проведении процесса очистки в несколько стадий. В оптимальных условиях остаточное содержание ртути в очищенной воде достигает лишь 0,1 мг/дм3[3].
2. Флотационные и экстракционные методы очистки обеспечивают остаточную концентрацию ртути в очищенном растворе 0,005 мг/дм3 [4].
3. Сорбционные методы очистки [5] могут быть эффективно применены только на стадиях доочистки сточных вод при концентрациях ионов ртути менее 0,1 мг/дм3.
Применение ионообменного метода доочистки сточной воды от ртути позволяет очистить воду до 0,005 мг/дм3.
Данная работа посвящена разработке новых сорбционных материалов, использование которых в технологии очистки промышленных сточных вод от ртути обеспечит снижение антропогенного воздействия на окружающую среду.
Сорбционные свойства активных углей по отношению к ионам тяжелых металлов, в том числе и ртути, относительно невелики. Однако модифицирование их поверхности может привести к повышению сорбционной емкости углеродных материалов.
Активные угли хорошо зарекомендовали себя в процессах доочистки воды от различного рода хлорорганических соединений, фенолов, пестицидов, нефтепродуктов, соединений тяжелых металлов и др. Эффективный механизм адсорбции на активных углях (АУ) объясняется тем, что атомы углерода на поверхности графито-подобных микрокристаллитов находятся в ином электронном и энергетическом состоянии, чем атомы объемной фазы, особенно в местах дефектов кристаллической решетки. Наличие у таких атомов свободных валентностей обеспечивает их химическое и сорбционное взаимодействие с различными веществами [6].
АУ характеризуются развитой полидисперсной пористой структурой. Характер пористой структуры АУ в значительной степени зависит
от используемых сырьевых материалов и условий их получения [7]. Энергетическая неоднородность поверхности АУ приводит к химической сорбции атмосферного кислорода, в результате чего образуются кислородсодержащие поверхностные функциональные группы, предположительно, основного характера.
Химическая природа поверхности АУ играет важную роль как в процессах адсорбции, так и в поведении АУ в водных растворах электролитов [8].
Благодаря особенностям физико-химической структуры активных углей их поверхность может быть модифицирована различными методами с целью получения специфических сорбентов с заданными свойствами.
Известны работы по модифицированию активных углей раствором тиосульфата натрия [9]. Процесс сорбции ионов ртути на этом сорбенте эффективно протекает в интервале рН от 1 до 7. Встречаются исследования по применению промышленных марок активных углей разных производителей для извлечения ионов ртути из водных растворов. В этих работах показано, что степень извлечения составляет 99,0-99,8% при рН 4-5. Однако все исследования проведены в статических условиях, не указано исходное содержание ртути в очищаемой воде, что важно при определении степени извлечения.
В работе [10] авторы предлагают механизм извлечения ионов ртути из сточных вод на угольном сорбенте. Процесс извлечения обусловлен двумя стадиями:
— адсорбция ионов ртути на поверхности активного угля, которая протекает в основном в интервале рН = 4 - 9. Скорость адсорбционной стадии достаточно велика;
— восстановление Hg2+ до элементарной ртути, которое протекает в основном при рН ниже 3-4 и выше 9-10, то есть в кислой и щелочной средах.
На основании анализа известных литературных данных выбрано основное направление данной работы - исследование возможности использования исходных и модифицированных активных углей производства АО «Сорбент» г. Пермь для доочистки сточной воды производства хлора с использованием ртутного катода от ионов ртути после стадий осаждения и фильтрации.
Материалы и методы
Для исследования представлены пробы сточной воды хлорщелочного производства с использованием ртутных электролизеров с разных стадий процесса очистки:
— исходная сточная вода (проба 1, 2);
— сточная вода после стадии осаждения и фильтрации (проба 3);
— сточная вода после очистки на анионите АВ-17-8 (пробы 4, 5).
В работе исследована возможность использования адсорбционной доочистки сточной воды на углеродных сорбентах.
В качестве углеродных сорбентов использовали образцы промышленных активных углей марок БАУ, АГ-3 и АГ-5 производства АО «Сорбент» г. Пермь (таблица 1).
Таблица 1. Table 1.
Характеристики активных углей
Characteristics of active carbon
Тип активного угля Active carbon type БАУ-МФ BAU-MF АГ-3 AG-3 АГ-5 AG-5
Сырье Raw material Древесное Wood Каменноугольное Coal Каменноугольное Coal
Форма частиц Ра^тск shape Дробленный, неправильной формы Сrushеd, irregular-shaped Цилиндрические гранулы диаметром 1,5-2,0 мм Cylindrical granules with a diameter of 1,5-2,0 mm Цилиндрические гранулы диаметром 1,0-1,5 мм Cylindrical granules with a diameter of 1,5-2,0 mm
V^, см3/г V, sm3/g 1,2 0,80 0,86
SБЭТ, м2/г SБЭТ, m2/g 608 1034 904,5
W0, см3/г W0, sm3/g 0,299 0,488 0,503
Vhh, см3/г Vrn, sm3/g 0,2439 0,451 0,321
V,^ см3/г V,^ sm3/g 0,0626 0,053 0,100
Анализ параметров пористой структуры углеродных сорбентов проводился с использованием быстродействующего анализатора сорбции газов КйУЛ-1200е методом снятия изотермы адсорбции азота при температуре 77 К. Суммарный объём пор по воде (V^, см3/г) определяли в соответствии с ГОСТ 1719-71.
Определение содержания ртути производилось методом атомно-эмиссионного спектрального анализа с индуктивно связанной плазмой на приборе Thermo iCAP 6500 Duo с проточной ртутно-гидридной системой, предел обнаружения ртути - 0,01 мкг/дм3. В качестве восстановителя ионов ртути в анализируемой пробе использовался 0,5%-ный раствор тетрагидробората натрия, стабилизированный 0,5%-ным раствором гидроксида натрия. Оптимальной для данных
условий анализа была выбрана спектральная линия 184,950 нм.
Динамические испытания проводили в динамических трубках диаметром 2,0 см с неподвижным слоем сорбента. Высота слоя сорбента - 10 см (объём сорбента 30 см3). Скорость потока очищаемой воды составляла 8-10 см3/мин. За слоем сорбента отбирали пробы воды для анализа остаточного содержания ртути.
Пробы сточной воды и воды, прошедшей различные стадии очистки, были проанализированы на содержание сухого остатка, рН среды и ХПК. Результаты анализа приведены в таблице 2.
Проведен анализ всех представленных проб на содержание катионов (таблица 3).
Таблица 2.
Основные характеристики проб воды
Table 2.
Main characteristics of water samples
№ пробы Sample number рН ХПК, мг О2/ДМ3 COD, mg 02/dm3 Содержание сухого остатка, мг/дм3 Nonvolatile content, mg/dm3
1,2 7,98-7,94 12-20 3458,5-3581,0
3 6,25 12 2385,5
4, 5 7,17-7,68 32-84 2113,0-3260,0
Таблица 3.
Катионный состав проб сточных вод и очищенной воды, мг/дм3
Table 3.
Cationic composition of sewage and treated water samples, mg/dm3
№ Al Ba Bi Ca Co Cr Cu Fe K Mg Mn Na Ni Pb Sr Ti Zn Hg
1 2,471 0,0233 0,0027 10,59 0,0013 0,0245 0,0945 4,066 4,271 1,582 0,0539 1719 0,0675 0,0179 0,1946 OI'O 0,0153 14,06
2 2,763 0,0253 0,0024 10,78 0,0016 0,0272 0,1136 4,899 4,310 1,654 0,0621 1726 0,0784 0,0192 0,1977 0,013 0,0237 14,15
3 0,0127 0,0153 0,0019 12,05 0,0048 0,0089 0,0025 1,074 4,102 2,000 0,2999 1149 0,2670 0,0020 0,1760 0,0003 0,0003 0,0049
4 0,2745 0,0277 0,0009 12,00 0,0004 0,0069 0,0037 0,5449 0,7718 2,813 0,0210 362,9 0,0155 0,0009 0,1099 0,0138 1 0,0002
5 0,2959 0,0234 0,0012 13,74 0,0013 0,0016 0,0014 0,3315 0,666 2,629 0,0932 71,33 0,0645 0,0012 0,1366 0,0124 1 0,0011
Установлено, что содержание ртути в исходной сточной воде находится на уровне 14,06-14,15 мг/дм3. После осаждения и фильтрации вода поступает на доочистку с концентрацией около 0,005 мг/дм3, после сорбционной очистки на анионите АВ-17-8 очищенная вода содержит 0,001-0,0002 мг/дм3. Сточная вода содержит высокие концентрации ионов железа, алюминия, кальция, калия и натрия. В небольших количествах содержатся ионы бария, висмута, кобальта, марганца, магния, никеля, хрома, меди и других металлов. В процессе очистки наблюдается снижение содержания ионов Al3+, Сг3+, Cu2+, Fе3+ на всех стадиях очистки. Содержание ионов Ва2+, Bi3+, Са2+, Со2+, Mg2+, Mn2+, Ni2+, Sr2+ практически остается без изменения во всем цикле переработки сточной воды. Сточная вода содержит очень большое количество соединений натрия и калия, заметное снижение содержания которых наблюдается только после ионообменной колонны. Основным анионом в сточной воде является анион хлора, содержание которого существенно снижается только после очистки на анионите.
Содержание ионов ртути в пробах исходной сточной воды составляло 14,06-14,15 мг/дм3. После осаждения и фильтрации оно снизилось
Испытания углеродных сорбентов по извлечению Tests of carbon sorbents on extraction of Hg2+ J
до 0,0049 мг/дм3 и в окончательно очищенной воде составило 0,0002-0,0011 мг/дм3.
Результаты и обсуждение Образцы активных углей марок БАУ-МФ, АГ-3 и АГ-5 были модифицированы путём импрегнирования их поверхности растворами: азотной кислоты, сульфида марганца (II), тиосульфата натрия и спиртовым раствором йода.
С целью предварительной оценки сорб-ционных свойств приготовленных образцов сорбентов были проведены их испытания на модельном растворе соли Hg2+ с концентрацией 6,25 мг/дм3 (приготовлен на 1%-ном растворе хлорида натрия) в статических условиях. Навеску углеродного сорбента помещали в колбу, заливали раствором, содержащим Hg2+, в соотношении 1:10 и перемешивали на качалке в течение 1 ч со скоростью 120 об/мин (таблица 4).
Как следует из табл. 4, большую глубину очистки обеспечивают активные угли АГ-3 и АГ-5, модифицированные HNO3 и MnS.
В статических условиях определена сорб-ционная способность углеродных сорбентов на основе АГ-3 и АГ-5, импрегнированных HNO3 и MnS, в зависимости от содержания ионов ртути в хлоридном модельном растворе.
Таблица 4.
;2+ из модельных растворов в статических условиях
Table 4.
n standardized test solutions in static conditions
Уголь Carbon Способ модифицирования | Modification method
HNO3 I2 MnS №2 S2 O3
CHg остат., мг/дм3 CHg resid., mg/dm3 a, % CHg остат., мг/дм3 CHg resid., mg/dm3 a, % CHg остат., мг/дм3 CHg resid., mg/dm3 a, % CHg остат., мг/дм3 CHg resid., mg/dm3 a, %
БАУ-МФ 0,7884 87,2 0,8108 87,0 0,7226 88,4 3,592 42,5
АГ-5 0,0010 98,7 0,1359 97,8 0,0383 99,4 0,4848 92,3
АГ-3 0,0348 99,4 0,1564 97,8 0,0740 98,8 0,6041 90,3
к
о к 8 о
0,12 i
0,1 -
0,08
0,06 -
0,04
0,02
0
£259j
С Hg 1,037 мг/дм3 C Hg 6,158 мг/дм3 C Hg 11,78 мг/дм3
Исходная C Hg в растворе | Initial C Hg in solution
□АГ-3-Ш03 0АГ-5-Ш03 ПАГ-3-MnS иАГ-5-MnS
Рисунок 1. Зависимость сорбционной способности углеродных сорбентов от концентрации ртути в модельном
растворе (условия статические)
Figure 1. Dependence of sorption capacity of carbon sorbents on Hg concentration in standardized test solution (static conditions)
Результаты, представленные на рисунке 1, подтверждают достаточно высокие сорбционные свойства исследованных образцов при извлечении ионов ртути из растворов в диапазоне концентраций 11,8-1,0 мг/дм3.
При достаточно высокой концентрации ртути в очищаемом растворе применение углеродных сорбентов позволяет снизить её в 73-230 раз. Полученные предварительные результаты позволяют прогнозировать возможность
использования данных образцов в динамическом режиме доочистки ртутьсодержащих сточных вод.
Образцы на основе АГ-5, модифицированные НКОз и Ми8, испытаны в динамическом режиме с неподвижным слоем сорбента высотой 10 см (V сорбента = 30 см3) в процессе очистки реальной сточной воды пробы 1 и 3 с разным содержанием ртути (таблица 5). Через слой сорбентов пропущено около 17 колоночных объёмов воды.
Таблица 5.
Характеристика сорбционной способности слоя сорбента по реальной сточной воде с разных стадий очистки
Table 5.
Characteristics of sorbent layer sorption capacity in actual waste water from different stages of treatment
Объем очищенной воды, см3 Quantity of treated water, ст3 Остаточная концентрация ионов Hg2+, мг/дм3 Residual concentration of Hg2+ ions, mg/dm3
Сисх = 13,5 мг/дм3 | Стйа! = 13,5 mg/dm3 Сисх = 0,02 мг/дм3 | Стйа! = 0,02 mg/dm3
AT-5-HN03 АГ-5-MnS AT-5-HN03 АГ-5-MnS
AG-5-HNO3 AG-5-MnS AG-5-HNO3 AG-5-MnS
50 0,0664 0,0834 0,00139 0,0004
100 0,1481 0,1823 0,00032 0,0003
150 0,1651 0,2109 0,00001 0,00001
200 0,1874 0,2549 < 10-4 < 10-4
250 0,2156 0,1964 < 10-4 < 10-4
300 0,2428 0,3097 < 10-4 < 10-4
350 0,2826 0,2721 < 10-4 < 10-4
400 0,2791 0,3675 < 10-4 < 10-4
450 0,3400 0,4062 < 10-4 < 10-4
500 0,3781 0,4047 < 10-4 < 10-4
Как видно из результатов, представленных в таблице 5, сорбенты обладают высокой ёмкостью поглощения, но при высоком содержании ртути в исходной сточной воде не обеспечивают достижения необходимого остаточного содержания ртути на уровне 10-4 мг/дм3. При использовании сорбентов для доочистки (проба 3) сточной воды после фильтрации такой уровень концентрации достигается.
Полученные результаты проведенных исследований позволили рекомендовать активные угли марок АГ-5 и АГ-3, производства АО «Сорбент» г. Пермь, как основы углеродных сорбентов, модифицированных азотной кислотой и сульфидом марганца, для проведения испытаний на предприятиях по производству хлора и щелочи путем электролиза использованием ртутного катода в процессе доочистки сточной воды после песчаного фильтра.
Заключение 1. Проведены исследования катионного и анионного состава сточной воды хлор-щелочного производства с использованием ртутных электролизеров, отобранной на разных стадиях
технологического процесса очистки. Установлено, что содержание ртути в исходной сточной воде находится на уровне 14,06-14,15 мг/дм3, после осаждения и фильтрации вода поступает на доочистку с концентрацией около 0,005 мг/дм3. После сорбционной очистки на анионите АВ-17-8 очищенная вода содержит 0,001-0,0002 мг/дм3.
2. Выбраны три марки промышленных активных углей производства АО «Сорбент», г. Пермь: АГ-3 и АГ-5, гранулированные на каменноугольной основе, БАУ, дробленный на древесной основе. Определены характеристики их пористой структуры. На их основе изготовлены образцы модифицированных углеродных сорбентов, путём окисления поверхности углей, методом импрегнирования тиосульфатом натрия, спиртовым раствором йода, сульфидом марганца.
3. Проведены испытания модифицированных углеродных сорбентов по извлечению ртути из модельных растворов с различной концентрацией в статических условиях. Показано, что большую глубину очистки обеспечивают активные угли АГ-3 и АГ-5, модифицированные НЧО3 и МnS. Степень очистки при концентрации ртути в очищаемых растворах 11,8-1,0 мг/дм3 составила 97-99%.
4. Проведены статические испытания модифицированных углеродных сорбентов по извлечению ртути из исходной сточной воды с концентрацией 14,06 мг/дм3. Получено, что при достаточно высокой концентрации ртути в очищаемом растворе применение углеродных сорбентов позволяет снизить её в 73-230 раз.
5. Проведены испытания в динамическом режиме образцов активных углей АГ-5 и АГ-3, модифицированных азотной кислотой и MnS, в неподвижном слое с высотой 10 см в процессе очистки реальной сточной воды пробы 1 и пробы после фильтрации. Установлено, что
ЛИТЕРАТУРА
1 Sodium sulfide treatment of mercury-containing wastewater // China Environ. Sci. 1995. V. 15. №2 2. P. 128-130.
2 Баутин В.И., Мальцев К.А., Царева Г.А., Небылица В.В. Способ очистки сточных вод от ртути // Технологические аспекты охраны окружающей среды. 1989. № 4. С. 20.
3 Пат. № 2123478, RU, С 02 F 1/62, C01G 13/00. Способ очистки промышленных сточных вод от ртути / Гольдинов A.C., Лупков В.А. № 96122332/25; Заявл. 96122332; Опубл. 20.12.98, Бюл. № 35.
4 Зубков А.А., Шуленина З.М. Использование флотации для снижения загрязнения окружающей среды при производстве ртути // Экология промышленного производства. 2012. № 4. С. 75-78.
5 Pat. № 4814091, US, С 02F 1/62. Process for removing metals from water / Napier J.M., Hancher C.M., Hackett G.D. Published 21.03.1989.
6 Аликин В.Н. и др. Современные технологии обработки воды. Получение питьевой воды высокого качества «Чистая вода», Т. 1. Москва: Недра, 2014. 207 с.
7 Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России; под общ. ред. А.В. Тарасова. М.: Металлургия, 2000. 352 с.
8 Тарковская И.А. Окисленный уголь. Киев: Наукова думка, 1971. 200 с.
9 Ginocchio J.C. Metallionen und ihre Elimination // Chem. Rdsch. (Achw.). 1982. V. 35. № 44.
10 Ritter J.Q., Bidler J.P. Removal of mercury from waste water large - Scale perfomance ef an ion exchenge process // Water Sci. and Technol. 1992. V. 25. № 3. C. 165-172.
при пропускании 17 колоночных объёмов очищаемой воды через слой 10 см углеродные сорбенты, модифицированные азотной кислотой и сульфидом марганца, обладают высокой ёмкостью поглощения, но при использовании для очистки реальной сточной воды (концентрация ртути 13,5 мг/дм3) не обеспечивают достижения необходимого остаточного содержания ртути на уровне <10-4 мг/дм3. При доочистке сточной воды после фильтрации при тех же условиях испытания достигается остаточное содержание ртути на уровне ПДК для рыбохо-зяйственных водоемов (0,00001 мг/дм3).
REFERENCES
1 Sodium sulfide treatment of mercury-containing wastewater. China Environ. Sci. 1995. vol. 15. no. 2. pp. 128-130. (in Chinese).
2 Bautin V.I., Mal'cev K.A., Careva G.A., Nebylica V.V. Method of sewage treatment from mercury. Tekhnologicheskie aspekty ohrany okruzhayushchej sredy [Technological aspects of environmental protection].1989. no. 4. pp.20. (in Russian).
3 Gol'dinov A.C., Lupkov V.A. Sposob ochistki promyshlennyh stochnyh vod ot rtuti [Method of Hg removal from wastewater]. Patent RF, no. 2123478,1998.
4 Zubkov A.A., Shulenina Z.M. Use of flotation process for reducing of environment contamination in result of mercury production. Ehkologiya promyshlennogo proizvodstva [Ecology of industrial processes]. 2012. no. 4. pp.75-78. (in Russian).
5 Napier J.M., Hancher C.M., Hackett G.D. Process for removing metals from water. Patent US, no. 4814091, 1989.
6 Alikin V.N. et al. Sovremennye tekhnologii obrabotki vody. Poluchenie pit'evoj vody vysokogo kachestva «Chistaya voda», T. 1. [Modern water treatment technology. Receiving high quality drinking water "Clean Water", V. 1]. Moscow, Nedra, 2014. 207 p. (in Russian).
7 Muhin V.M., Tarasov A.V., Klushin V.N. Aktivnye ugli Rossii [Active carbons in Russia]. Moscow, Metallurgiya, 2000. 352 p. (in Russian).
8 Tarkovskaya I.A. Okislennyj ugol' [Oxidized carbon]. Kiev, Naukova dumka, 1971. 200 p. (in Russian).
9 Ginocchio J.C. Metallionen und ihre Elimination. Chem. Rdsch. (Achw.). 1982. vol. 35. no. 44.
10 Ritter J.Q., Bidler J.P. Removal of mercury from waste water large - Scale perfomance ef an ion exchenge process. Water Sci. and Technol. 1992. vol. 25. no. 3. pp. 165-172.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ INFORMATION ABOUT AUTHORS
Елена А. Фарберова к.х.н., доцент, кафедра химии и био- Elena A. Farberova Cand. Sci. (Chem.), associate profes-
технологии, Пермский национальный исследовательский sor, chemistry and biotechnology department, Perm national
политехнический университет, Комсомольский пр-т, 29, research polytechnic university, Komsomolsky av., 29, Perm,
г. Пермь, 614990, Россия, [email protected] 614990, Russia, [email protected]
Михаил Б. Ходяшев к.х.н., отдел экологических проблем Mikhail B. Khodyashev Cand. Sci. (Chem.), department of загрязнения водных объектов, Уральский государственный ecological problems due to water bodies contamination, Ural
научно-исследовательский институт региональных эколо- state research Institute of regional environmental problems,
гических проблем, Комсомольский пр-т, 61а, Пермь, Komsomolsky av., 61a, Perm, 614039, Russia, hodyash-
614039, Россия, [email protected] [email protected]
Владимир Ю. Филатов к.х.н., доцент, кафедра промышленной и прикладной экологии, Вятский государственный университет, ул. Московская, 36, Киров, 610000, Россия, шг04011 @ууа18и.ги
Николай Б. Ходяшев д.т.н., профессор, кафедра химии и биотехнологии, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский пр-т, 29, 614990, Россия, [email protected]
Елена А. Тиньгаева к.х.н., доцент, кафедра химии и биотехнологии, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский пр-т, 29, Пермь, 614990, Россия, [email protected] Александр Д. Ноздрюхин инженер, отдел экологических проблем загрязнения водных объектов, Уральский государственный научно-исследовательский институт региональных экологических проблем, Комсомольский пр-т, 61а, Пермь, 614039, Россия, [email protected]
КРИТЕРИЙ АВТОРСТВА Все авторы в равной степени принимали участие в написании рукописи и несут ответственность за плагиат КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
ПОСТУПИЛА 22.09.2018 ПРИНЯТА В ПЕЧАТЬ 29.10.2018
Vladimir Yu. Filatov Cand. Sci. (Chem.), associate professor, department of industrial and applied ecology, Vyatka state University, Moskovskaya str., 36, Kirov, 610000, Russia, usr04011 @vyatsu.ru
Nikolay B. Khodyashev Dr. Sci. (Engin.), professor, chemistry and biotechnology department, Perm national research polytechnic university, Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Russia, [email protected]
Elena A. Teengaeva Cand. Sci. (Chem.), associate professor, chemistry and biotechnology department, Perm national research polytechnic university, Komsomolsky av., 29, Perm, 614990, Russia, [email protected]
Alexandr D. Nozdrukhin engineer, department of ecological problems due to water bodies contamination, Ural state research Institute of regional environmental problems, Komsomolsky av., 61a, Perm, 614039, Russia, [email protected]
CONTRIBUTION
All authors are equally involved in the writing of the manuscript and are responsible for plagiarism
CONFLICT OF INTEREST The authors declare no conflict of interest. RECEIVED 9.22.2018 ACCEPTED 10.29.2018
