CC BY
20
УДК : 644.6
Мацуська О.В., астрант, Параняк Р.П., д-р с.-г. наук, професор ©
Лье1еський нащональний ушеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
¡мет С.З. Гжицького
СТАТИКА АДСОРБЦП КОМПОНЕНТ1В СТ1ЧНИХ ВОД ПРИРОДНИМИ
ЦЕОЛ1ТАМИ
У дангй статт1 дослгджено адсорбцтш еластиеост1 природного сорбенту (клиноптилолту) для еилучення амонт та фосфат1е гз ст1чних еод м 'ясопереробних тдприемсте.
Ключо^^ слова: ст1чш води, природш сорбенти, адсорбцтна здаттсть, клиноптилолт.
Антропогенне навантаження на водш екосистеми призводить до !х кшьюсного та яюсного виснаження. Бшьшшть водних об'екпв мають деградацшний характер, що насамперед пов'язано iз скиданням у природш водойми забруднених сичних вод. Особливо вщчутним на даний час е антропогенний тиск на невелик рiчки, струмки та iншi малi об'екти Украши
Агропромисловi комплекси належать до важливих водокористувачiв i е джерелом забруднення поверхневих та тдземних вод.
Концентращя забруднюючих речовин у таких стоках багато р^в вища, нiж у стоках iнших виробництв. Так, сичш води м'ясопереробних пщприемств, що надходять з !х баз утримання худоби, забiйного цеху, а також внаслщок гiдрозмиву робочих примщень й обладнання, миття м'яса, промивання шлункiв та кишок, е особливо небезпечними, характеризуются високою мутнiстю, що спричиняеться механiчними домiшками, також мштять ряд хiмiчних речовин та патогенш мiкроорганiзми [2].
Забруднення водойм недостатньо очищеними стоками цих пiдприемств вщбуваеться не стiльки за рахунок оргашчних речовин, скiльки через наявнiсть у них ряду бюгенних елементiв, насамперед азоту i фосфору. Надходження цих елеменив у воднi об'екти мае лiмiтуючий характер для водно! рослинноси, спричиняючи явище евтрофжацп. Внаслiдок бурного розвитку рослинностi рiзко зменшуеться розчинений у водоймi кисень та порушуеться процес И самоочищення, що призводить до загибелi аеробно! флори та фауни.
Особливо небезпечними для людей, тварин i рослин е окислеш сполуки азоту, серед яких особливе значення мають штрати та !х похiднi, шкiдливий вплив пов'язаний iз нагромадженням !х у поверхневих та грунтових водах, також у повггр^З].
Одним з достатньо ефективних методiв очищення стiчних вод вiд сполук азоту та фосфору е адсорбщя природними мiнеральними сорбентами, де як сорбцшний матерiал використовуються цеолiти.
© Мацуська О.В., Параняк Р.П., 2008
181
Робота присвячена дослщженню адсорбцшних властивостей цеол^ -Сокирницького клиноптилол^ щодо йонiв амонiю (КН4) та фосфаив (Р2О5), у процесах поглинання 1х iз водного середовища.
Матер1ал 1 методи. Для очищення води вщ даних компонентiв стiчних вод використано природний мшеральний сорбент - клиноптилол^ Сокирницького родовища Закарпатсько! району, що е найбiльш багатим на цеол^овмюш породи, сумарнi запаси i прогнозуючi ресурси якого сягають близько 900 млн. т [4].
Для визначення адсорбцшно! емност йонiв амонiю у скляш колби вiдмiряли по 200 мл розчину забрудника приготованого у дистильованш водi рiзних початкових концентрацш (Споч 10-60 мг/дм3) i додавали однаковi наважки клиноптилолiту (~1г). Дiапазон концентрацiй вiдповiдав концентрацiям амоншно! групи у реальних стiчних водах. Колби герметично закривали i залишали при перюдичному перемiшуваннi на двi доби при температурi +20°С. Сорбент вщдшяли вiд розчину, який аналiзували на вмют йонiв амонiю на фотоелектроколориметрi за вiдомою методикою [5].
Адсорбцш фосфатiв проводили аналогiчно в статичних умовах iз водних розчинiв рiзноl концентраци забрудника (Споч 5-30 мг/дм3) при температурi 20°С. Спiввiдношення розчин - адсорбент складало 200 мл: 1 г клиноптилол^. Час контактування розчину з адсорбентом 48 годин. Аналiзували розчин на вмiст фосфаив на фотоелектроколориметрi за методикою [6].
Наступним етапом було дослiдження адсорбцшних емностей цеол^ у присутностi в розчиш двох забруднюючих компонентiв одночасно. Початковi концентраци речовин були аналопчними до початкових концентрацiй речовин попередшх дослiджень, у яких вивчалась адсорбцшна здатнiсть клиноптилолiту по вiдношенню до одинарних забруднюючих компонентiв iз дослщжуваних розчинiв. Поглинання амонiйного азоту iз вiдповiдними початковими концентрацiями (Споч 10-60 мг/дм3) та фосфаив (Споч 5-30 мг/дм3) здшснювали при перiодичному перемшуванш водних розчинiв при температурi 20°С. Спiввiдношення розчин-адсорбент складало 200 мл: 1 г клиноптилол^. Час контактування - двi доби. Аналiзували розчини на вмют йонiв амонiю та фосфаив за допомогою фотоелектроколориметра згщно з методиками [5,6].
Результати дослщжень. 1зотерми сорбци амонiйного азоту та фосфатiв природними сорбентами при температурi 20°С наведет на Рис.1,2.
182
□ 1-13 сперма еорбцп амошйного азоту
О 2-13 сперма еорбцп амошйного азоту у прпеутноеп фосфапв
Ср, мг/дм3
>ис.1.1зотерма адсорбцп амошйного азоту на Сокирницькому клпноптплолт
7 6 5
3
«Г 3 2
1
О
'ис.2. 1зотерма адсорбцй фосфатiв на Сокирницькому клиноптилолт
1. Результати дослiджень рiвноваги сорбци йонiв амонiю та фосфатсв iз розчинiв, що моделюють спчш води м'ясопереробних пiдприeмств, показують, що клиноптилолiт ефективно вилучае цi забруднюючi компоненти iз розчинiв, при чому адсорбцiйна здатнiсть до фосфатiв е вищою нiж до йонiв амонш. Аналiзуючи iзотерми адсорбци (Рис. 1-2) бачимо, що кривi iзотерм лежать в дшянщ низьких концентрацiй i е першими стадiями перебiгу iзотерм Ленгмюра, якi вiдповiдають прямолiнiйним залежностям i описуються лiнiйним рiвнянням Генрi [7]:
а* NH4 = т1*С КН4 , а* NH4 = 0,271*С NH4;
а* Р2О5 = т2*С Р2О5 , а* Р2О5 = 6,91*С Р2О5 ,
де а* кш-, а* Р2О5 - рiвновага адсорбци амонiйного азоту та фосфапв,
мг/г;
С кн4 , С Р2О5 - рiвноважнi концентрацй забруднюючих речовин, мг/дм3; т1, т2 - коефiцiенти пропорцiйностi у рiвняннi Генрi.
2. 1зотерми сорбци двох компонентних систем, що вщповщають iзотермi сорбци амонiйного азоту у присутност фосфатiв (рис.1, пряма 2) та iзотерма
183
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Ср, мг/дм3
1-13 сперма еорбцп фосфапв
2-13 сперма еорбцп фосфапв у прпеутноеп амошйного азоту
сорбци фосфаив у присутност амоншного азоту (рис.2, пряма 2), говорять про те, що поглинальна здатшсть кожного компоненту зменшуеться, проте сумарна рiвновага поглинання збiльшуеться i це цiлком зрозумiло, тому що адсорбцшна здатнiсть цеолiту е значно вищою i може поглинутись значно бшьша кiлькiсть цих забруднюючих компоненив iз розчину.
Сумарну рiвноважну адсорбцшну емнiсть можна описати наступним рiвнянням:
Ха = £1*т1*С кн4+ £2*т2*С Р2О5, Ха = 0,69*т1*С кн4+ 0,778*т2*С Р2О5, _
де £1- ступiнь зменшення адсорбцшно! емностi адсорбенту до йошв амонiю у присутност фосфатiв;
£2 - ступiнь зменшення адсорбцшно! емностi адсорбенту до фосфаив у присутностi амонiйного азоту.
Таким чином, сумарна адсорбцшна емшсть двох забруднюючих компонент на клиноптилолiтi описуеться рiвнянням. Висновки.
• Перевiрено сорбцшш властивостi природного цеолiту (Сокирницького клиноптилол^) до забруднюючих компонентiв стiчних вод м'ясокомбшаив, а саме амонiйного азоту та фосфаив.
• Розраховано рiвноважнi значення адсорбцшно! емностi та побудовано вщповщш iзотерми при температурi 20оС. Встановлено, що фосфати поглинаються краще, шж амонiйний азот.
• Дослщжено, що адсорбцiйна здатнiсть клиноптилолiту щодо однокомпонентних систем е вищою i зменшуеться при процес адсорбци одночасно двох компоненив з розчину.
• Нами на приор^етному рiвнi здшснено перший етап комплексно! технологi! використання клиноптилол^ для очищення промислових стчних вод. Дослiди, якi були проведет з модельним стоком та !х результати, дозволяють зробити висновок щодо потенцшно можливого використання цього мшерального сорбенту для очищення сичних вод м'ясопереробних пщприемств вщ даних забрудниюв.
• Поряд з цим, враховуючи велик запаси та дешевизну цього природного сорбенту, його доцшьно застосовувати в технологи очищення промислових стоюв.
Лггература
1. А. Ф. Чобан, С. Я. Чобан. Вивчення можливост полiпшення саштарно-екологiчного стану малих природних водойм Укра!ни. // Еколопя довкiлля та безпека життедiяльностi, №6, 2006, ст. 47-51.
2. Р.П. Параняк, О.В. Мацуська. Еколопчна проблема забруднених стсчних вод м'ясопереробних пщприемств та !х фiзико-хiмiчнi методи очищення. // Сшьський господар, №1-2, 2008, ст. 38-42.
3. С.Й. Ткаченко, £.П. Ларюшкш, Д.В. Степанов. Бюконверая органiчних вiдходiв АПК та еколопчно збалансованi технологi!. // Екологiчний вюник, № 5-6, 2002, ст. 6-7.
184
4. Природные сорбены СССР. У.Г. Дистанов, А.С. Михайлов, Т.П. Конюхова, - М.: Недра, 1990. - 208 с.
5. Методика фотометричного визначення амонш-юшв з реактивом Неслера в спчних водах. КНД 211.1.4.030-95.
6. Методика фотометричного визначення фосфаив у сичних водах. КНД 211.1.4.043-95.
7. Фiзико-хiмiчнi основи технологи очищення сичних вод. За загальною редакщею проф. Запольського А. К. Кшв, <^бра», 2000.- 988 с.
Summary Matsuska O.V., Paranyak R.P. Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnology named S. Z. Gzhytskeij STATIC ADSORPTION OF THE COMPONENTS OF SEWAGES OF
NATURAL CEOLITS In this article explored of the adsorptive peculiarities of natural sorbent (klynoptylolite) for extraction of ammonium and phosphates from sewages of the meat enterprises.
Стаття надшшла до редакцИ 12.08.2008
185
