CC BY
40
80%, т пл. - 56°С. Найдено в %; С - 40.8; Н - 7.98; N - 6.70; Р 14.91. С7Н16НР04. Вычислено в %: С - 40,19; Н - 7.65; N - 6.69; Р 14.80.
Общая методика сополимеризации Ы-метил-Ы,Ы-диаллиламмоний дигидрофосфата с Ы,Ы-диаллил-Ы,Ы-диметиламмоний хлоридом (ДАДМАХ)
Водные растворы мономеров с концентрацией 0.5-3.5 моль/л и инициатора (4-10"4-5'10"3 моль/л. помещали в стеклянные ампулы, вакуумировали и запаивали. Ампулы помещали в термостат и выдерживали в течение 14-24 часов при температуре 60°С.
Продукты анализировали методом ^-ЯМР-спектро-скопии.
Выделение и очистка полимеров
Растворы сополимеров ДАДМАХ с МГФ и ДАДМАХ с МДМ высаживали в сухой ацетон. Полимер отделяли, сушили и переосаждали из спиртового раствора в смесь ацетона-серного эфира.
Измерение характеристической вязкости полимеров
Значения характеристической вязкости сополимеров были определены вискозиметрическим методом в
0.1н растворе ЫаС1 при 30°С, Молекулярные веса определяли по формуле Марка-Куна-Хаувинка; [г|]=1,12* КГ4 М0'82.
Библиографический список
1. Топчиев Д,А„ Крючков В,В., Шурупов Е.В. Разработка научных основ синтеза, технологии и организации промышленного производства водорастворимых катионных полиэлектролитов на основе солей диалкилдиамиламмо-ния II Водорастворимые полимеры и их применение: Материалы IV Всероссийской конференции. - Иркутск, 1991. - С, 6.
2, Салтыбаева С,С„ Фролова В.А„ Кудайбергенов С,Е„ Пархамович Е.С., Крючков В,В„ Раджюнас ЛВ. Исследования комплексообразующих свойств водорастворимых синтетических полиамфолитов II Водорастворимые полимеры и их применение: Материалы IV Всероссийской конференции, - Иркутск, 1991, - С, 146,
А.Н.Баранов
Проблемы очистки сточных вод от ионов цветных металлов в Приангарье
Регион Прибайкалья расположен в центре азиатского материка и на его территории находится уникальное озеро Байкал, что накладывает определенные требования при размещении здесь промышленных предприятий [1], Основной особенностью Прибайкалья является наличие большого количества особо чистой воды в озере Байкал. Животный и растительный мир здесь сформировался в условиях слабой минерализации гидросферы, и любое техногенное воздействие отрицательно сказывается на биосферных процессах. Применяемые мировым сообществом в настоящее время традиционные технологии добычи и переработки минерального сырья обеспечивают высокий уровень очистки от особо токсичных ингредиентов (ртуть, кадмий, диоксины и др.) и не в полной мере очищают от малотоксичных отходов (ионов натрия, калия, кальция, хлоридов, сульфатов, карбонатов и др.). Это объясняется тем, что в основном промышленные предприятия размещены на территориях, непосредственно примыкающих к мировому океану, или на водных артериях, которые связаны с морями и океанами, характеризующимися высокой минерализацией воды, Фоновое содержание солей в океане достигает 35 г/л и более, поэтому сточные воды, содержащие 1-100 мг/л хлоридов, сульфатов щелочных, щелочноземельных и других
не вредных металлов, спокойно сбрасываются в океан или водные артерии, которые находятся в близи береговой линии, В Прибайкальском регионе все выбросы в конечном итоге попадают в Байкал или Ангару, которая представлена системой водохранилищ, и очистка происходит в этих водоемах, представляющих собой систему отстойников, В связи с этим нормативы ПДВ на сбросы в регионах Прибайкалья значительно жёстче, чем в других регионах мира, Поэтому, требования к новым технологиям добычи и переработки природного сырья, машиностроительным предприятиям должны быть отличны от других регионов, Для разработки этих требований необходим анализ деятельности промышленных предприятий в регионе.
В Иркутске расположены крупные машиностроительные предприятия, которые используют гальваническое нанесение защитных покрытий цветными металлами, что приводит к загрязнению сточных вод ионами цветных металлов [2]. В результате химической очистки с применением реагентов, каустика, извести или соды образуется большое количество осадков, содержащих тяжелые металлы, для захоронения которых требуется строительство промышленных полигонов. Опыт работы этих полигонов показал, что надежных способов кон-
сервации этих отходов не существует и они являются экологической бомбой замедленного действия.
Таким образом, существующие способы очистки сточных вод не решают проблемы экологии в регионе. Сброс в водоемы малотоксичных компонентов (ИаОН, Са(ОН)2, Ма2С03, Ма2$204), которые используются для очистки сточных вод, приводит к повышению их фонового содержания в Байкальских водоемах и отрицательно влияет на животный и растительный мир, сформировавшийся в условиях особо чистой, почти дистиллированной воды, Поэтому в Прибайкальском регионе необходимо применять новые способы очистки сточных вод от ионов цветных металлов, которые базировались бы на протекающих в природе процессах.
Наиболее распространенный метод удаления тяжелых металлов - осаждение их 8 виде гидроокисей и удаление образующегося осадка гидроокисей в течение трех последовательных стадий: сначала рН сточной воды регулируется на оптимальный диапазон с точки зрения осаждения тяжелых металлов, Это производится добавлением щелочи, МаОН или извести Са(ОН)2 в кислые растворы и кислоту Н2504 или НС! в щелочные растворы. Следующая стадия - перемешивание, что создает оптимальные условия для образования флокулей гидроокиси. Цель флокуляции - создать осаждающий осадок, с которым связано как можно больше металла. Последняя стадия - осветление, причем образованные флокулы отделяются от воды методом осаждения и фильтрации. Нейтрализация представляет собой реакцию, где ионы водорода и гидроокиси реагируют между собой и образуют воду. Например, для раствора с соляной кислотой с содержанием сернокислого никеля реакция является следующей:
М2+ + 5042' + Я+ + СГ + ЗЛ'а* + ЮН~ ->
-> щон)2 +з мг +сг+н2о.
В кислом растворе ионы гидроокисей расходуются в виде щелочи для реакции с ионами водорода, частично для осаждения никеля М(ОН)2. Требуемый для осаждения диапазон рН колеблется в зависимости от иона металла. Обычно при технологии гальваники сточные воды осаждаются в диапазоне рН 7,5-9. В результате очистки сточных вод от ионов цветных металлов возрастает общее содержание воды. Гидроокиси металлов имеют относительно высокую растворимость, поэтому очистка сточных вод не достигает существующих нормативов и требуется доочистка методами сорбции, ультрафильтрации или электродиализа, что существенно повышает себестоимость очистки.
Более глубокая очистка сточных вод происходит при осаждении сульфидов металлов, которое успешно протекает при высоком значении рН. При этом в сточную воду добавляются сульфиды, например, сульфид натрия, и в результате производится реакция между
сульфидом и, например, сернокислым никелем по реакции
Л^ + М504 = М5 + .
Подобные сульфиды металлов образуют малорастворимые соединения, что позволяет достичь практически полного осаждения определенных ионов металла в виде легко фильтрующегося брикета. В таблице указана растворимость сульфидов металла по сравнению с гидроокисями,
Растворимость сульфидов металла по сравнению с гидроокисями
Металы Растворимость (мг/л)
Гидроокиси Сульфиды
Железо 2.2 х 107? 1.4 х 10~4
Никель 1.2 х 102 3.3x10й
Цинк 7.8x10"' 1.0 х 10-6
Кадмий 2.8 хЮ3 1.0х 10~6
Олово 1.7x10-" 3.8 х Ю-8
Свинец 2.5 х Ю2 5.8х10-8
Медь 1.4 хЮ'3 1.6 х Ю-13
Ртуть 6.0 х 10~9 1.3 х Ю-21
Серебро 2.2 х 103 5.4 х 10 ~12
Растворимость сульфидов цветных металлов значительно ниже растворимости гидроокисей, поэтому эффективность очистки значительно выше. В рудных месторождениях цветные металлы находятся в основном в сульфидной форме, что свидетельствует о высокой стабильности их захоронения в природной среде. Применение сульфидов имеет также следующие преимущества:
не требуется отдельного восстановления хрома, так как сульфид восстанавливает Сг+6 до трехвалентного хрома, который при оптимальных условиях осаждается в виде гидроокиси;
сульфидное осаждение, в отличие от осаждения гидроокисью не реагирует с хелатами, причем их отдельная обработка исключается;
расходы на сульфидное осаждение обычно меньше, чем на осаждение гидроокисями.
Однако, применение сульфида натрия и других серосодержащих реагентов не исключает загрязнения водоемов щелочными металлами. Более эффективно для осаждения металлов использовать сероводород, который не повышает солесодержание воды. Так, например, в работах В.Ф.Борбата предлагается для очистки сточных вод использовать сточные воды нефтеперерабатывающих предприятий, содержащие сероводород. Однако концентрация сероводорода в них не-
высокая и они далеко расположены от машиностроительных предприятий.
На наш взгляд более перспективно использование биохимической очистки сточных вод, в процессе которой сульфатвосстанавливающие микроорганизмы выделяют сероводород. В основу этой технологии заложены принципы природного самоочищения воды. В природе параллельно идут аэробные (в присутствии кислорода воздуха) и анаэробные (без доступа кислорода) процессы самоочищения воды. Из природной среды был выделен симбиоз микроорганизмов, ведущей группой в котором являются сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ). СВБ представляют собой высокоспециализированную группу анаэробных микроорганизмов, особенностью которых является их природная способность восстанавливать в анаэробных условиях сульфаты до сероводорода с одновременным окислением органических веществ, Образующийся биогенный сероводород химически взаимодействует с растворенными ионами тяжелых металлов, образуя нерастворимые сульфиды металлов, Технология биохимической очистки промышленных сточных вод разработана и внедрена для очистки сточных вод гальванических цехов на ряде машиностроительных заводов, например, на АО «НФАЗ» Нефтекамска и других предприятиях России, Разработчиками этой технологии является ООО «НВЭФ ЭГАСТ-проект» (Уфа). Схема очистки сточных вод включает культиватор СВБ, биотен-ки, отстойники и фильтры для выделения сульфидов металлов. Основными технологическими параметрами
процесса очистки производительностью 2500 м3/сутки являются: суммарная концентрация сульфатов 1500 мг/л; органических веществ по ХПК - 800 мг/л; концентрация бактериальной массы - 0,3 г/л; концентрация СВБ - 106 кл,/мл, В процессе очистки сточных вод от ионов цветных металлов происходит удаление сульфатов, Нами предлагается [3] этот способ использовать для удаления сульфатов в процессах газоочистки алюминиевых заводов. В результате биохимической очистки сточных от ионов тяжелых металлов снижается общее солесодержание на 70%, что очень важно для водоемов Прибайкальского региона,
Библиографический список
1, Баранов А.Н. Проблемы экологизации промышленных предприятий Прибайкалья / Новые технологии добычи и переработки природного сырья в условиях экологических ограничении: Материалы Всеросииской научно-технической конференции с международным участием,26-30 июля 2004 г, Улан-Удэ. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2004, - С.16-17.
2, Баранов А.Н, Экологические аспекты добычи и использования цветных металлов на примере цинка II Вестник / Научный журнал. - Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2001. - Вып. 10, - С. 198-209,
3, Баранов А,Н„ Верхозина В.А., Верхозина Е.В., Гавриленко Л, В„ Гусева Е, А, Удаление сульфатов из растворов газоочистки алюминиевых заводов с использованием микроорганизмов II Сб. науч, ст. Алюминий Сибири I Красноярск: Бона компании, 2003, - С, 25-26,
