Влияние различных факторов на эффективность очистки модельных растворов от ионов NI2+, пылью электрофильтров производства ЖБИ

Всё возрастающее загрязнение водных объектов вызывает тревогу во всех странах мира. Ежегодно в поверхностные водные объекты сбрасываются миллионы кубометров загрязнённых сточных вод, содержащих самые разнообразные загрязняющие вещества, что в значительной мере ухудшают качество поверхностных вод [1].

Так, например, многие водные объекты Белгородской области не соответствуют нормативным требованиям по различным показателям [1].

Для очистки промышленных и бытовых сточных вод используют различные способы, методы и приёмы [3]. В последнее время исследователи всё чаще обращают внимание на промышленные отходы, которые, благодаря своим физико-химическим и механическим свойствам могут быть использованы для очистки сточных вод [2].

К одним из таких отходов относится пыль электрофильтров предприятий по производству железобетонных изделий (ЖБИ) ООО "ЖБИ-4" г. Белгород. В ходе технологических процессов: (погрузка, выгрузка, транспортировка, дозирование, пересыпка, перемешивание), образуются пылегазовые выбросы. Пыль, улавливаемая системой пылегазоочистки, в настоящее время не используется, а складируется на полигоне промышленных отходов.

В результате исследований нами было установлено, что в состав пыли входят такие соединения как: хатрурит Ca₃SiO₅, ангидрит Ca(SiO₄), браунмиллерит Ca₂(Al,Fe+3)₂O₅, ларнит Ca₂SiO₄, гроссит CaAl₄O₇, гипс CaSO₄(H₂O)₂, альбит NaAlSi₃O₈.

При добавлении пыли к водной среде происходит увеличение значения pH (рис.1),которое возрастает в интервале концентраций пыли от 0 до  3 г/дм³, достигая значения 12.0, а затем кривая роста PH выходит на плато. 

Рис.1. Зависимость pH воды от массы добавки пыли электрофильтров 

На рис.2 видно, что достижение значения pH=12 происходит в первые 5 минут наблюдения, а затем стабилизируется на уровне pH=12. Таким образом, для максимального подщелачивания среды достаточна добавка пыли массой 3 г/дм³ и длительность перемешивания 5 минут. (Рис.2) 

Рис. 2. Зависимость pH воды от времени контакта 

Возрастание значения pH создаёт благоприятные условия для образования малорастворимых гидроксидов металлов, которые легко удаляются из раствора фильтрованием или отстаиванием [2].

Для того, чтобы определить достаточное количество добавляемой пыли, при котором достигается максимальная степень очистки, проводились исследования зависимости эффективности очистки от массы добавляемой пыли электрофильтров.  В серии опытов использовались модельные растворы, содержащие ионы Ni²⁺с концентрацией 10 и 20 мг/дм³. (рис.3)

К 100 мл модельного раствора добавляли расчётное количество пыли электрофильтров. Масса навески составляла от 0,3 до 1,2 г/дм³ раствора. Длительность перемешивания составляла 10 минут во всех опытах. После перемешивания суспензию фильтровали через бумажный фильтр, в фильтрате определяли концентрацию ионов Ni²⁺ на фотоэлектроколориметре (ФЭК) при установленной длине волны.  λ=490 Н*м.

Эффективность очистки рассчитывали по формуле:

,

где С_н – начальная концентрация, мг/дм³;

С_к – конечная концентрация, мг/дм³.  

Рис.3. Зависимость эффективности очистки модельных растворов, содержащих ионыNi²⁺ от массы добавки пыли электрофильтров
(100 мл р-ра; 10 мин; t = 20°C) 

Как видно из рис.3, оптимальная навеска пыли электрофильтров, при которой наблюдается максимальная степень очистки (96.6%), составляет 0,9 г/дм³.

Таким образом, в работе установлена принципиальная возможность использования пыли электрофильтров для извлечения ионов Ni²⁺ из растворов. 

Научный руководитель:

Свергузова Светлана Васильевна, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Промышленная экология» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова, г. Белгород, Россия