Очищення стічних вод від синтетичних поверхнево-активних речовин адсорбційним методом

Вода в нашому житті – сама звичайна та сама розповсюджена речовина. Але з наукової точки зору це найбільш незвичайна найбільш загадкова рідина.

На даний момент є проблема щодо чистоти води, вона може бути забруднена і одним із основних джерел забруднення водних об’єктів є стічні води. Найнебезпечнішими забруднювачами виступають синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР), які призводять до порушення обмінних процесів в організмі, викликають зниження імунітету, алергію, вражають мозок, печінку, нирки та легені[4].

Традиційно очищення стічних вод здійснюється на міських очисних спорудах, де біологічне очищення за участю «активного мулу» є основою, серцевиною зовні простого, а насправді надзвичайно складного процесу перетворення брудної, токсичної рідини – промислових чи побутових стічних вод – на чисту, екологічну безпеку, біологічно повноцінну воду. На жаль, даний спосіб не може забезпечити бажану і навіть стандартизовану у нас глибину очищення стічних вод від таких забруднювачів, як органічні сполуки, до концентрації 3-4 мг/дм³. Потрапляння до стічних вод токсичних синтетичних речовин, яких раніше просто не було в природі (СПАР, штучні барвники, йони важких металів тощо), призводить до загибелі активного мулу, і як наслідок – біологічна очисна споруда перетворюється на звичайний транзитний канал стічних вод.

На сьогоднішній час важливим і актуальним є пошук способів і методів очистки стічних вод від СПАР, які можуть бути використанні локально на промислових об’єктах. Аналіз літературних джерел показав, що найпоширенішими способами очищення є механічний, фізико-хімічний і біологічний. Але ні механічний, ні біологічний способи не придатні для очистки води від СПАР. Серед фізико-хімічних способів очистки води від СПАР простим і доступним є метод адсорбції[2].

Адсорбційні процеси ґрунтуються на процесі поглинання забруднень твердими та рідкими сорбентами (активованим вугіллям, золою, дрібним коксом, торфом, силікагелем, активною глиною тощо). Адсорбційні властивості сорбентів залежить від структури пор, їхньої величини, розподілу за розмірами, природи утворення. Але для вилучення органічних речовин з водних розчинів потрібно адсорбенти з порами, радіус яких укладається в інтервалі 0,5-10 нм, тому що міцели ПАР, барвників та гумінових речовин мають лінійні розміри, які здебільшого не перевищують 10нм.

Найчастіше для глибокого очищення стічних вод від органічних речовин застосовують процес фізичної адсорбції на вуглецевих сорбентах. Це зумовлено тим, що енергія вандерваальсової взаємодії молекул органічних речовин з атомами Карбону, які утворюють поверхню вуглецевих тіл, набагато більша, ніж енергія взаємодії цих атомів з молекулами води.

Серед великого різноманіття розчинених органічних речовин, що забруднюють промислові стічні води, важлива роль належить поверхнево-активним речовинам (ПАР), оскільки їх специфічні колоїдно-хімічні властивості зумовлюють особливу поведінку порівняно з іншими розчиненими речовинами на межі поділу фаз. Принциповою особливістю систем, що містять ПАР, є їх здатністю до обернених переходів у водних розчинах з молекулярно-дисперсного стану в міцелярний і навпаки, що зумовлено дифільністю молекул або йонів ПАР. Процеси адсорбції з міцелярних розчинів істотно відрізняються від адсорбції з молекулярно-дисперсних розчинів. Головні закономірності адсорбції з міцелярних розчинів характерні не лише для ПАР, а й для інших колоїдних електролітів, а також для неелектролітів, що утворюють складні асоціати[1].

Для дослідження процесу адсорбції СПАР, було взято адсорбенти неорганічної природи (активоване вугілля) та органічної природи (целюлозу, яка є відходами соняшникового та гарбузового насіння (шкарлупа)). В ході досліджень було розраховано дозу адсорбента, що забезпечує практично повне вилучення речовини з розчину, де економічно доцільним вважається співвідношення

Vв: Vадс. ≥50.

Адсорбцію СПАР проводили за методикою[3]. Отримані дані (таблиця 1) свідчать про те, що поглинання СПАР мікропорами активованого вугілля відбувається незначно і вода при максимальній концентрації СПАР очищуються лише на 17%.

В ході роботи встановлено, що найбільш ефективними адсорбентами для очищення вод від СПАР виступають сорбенти целюлозної природи: шкарлупа соняшникового та гарбузового насіння, які адсорбуючи на своїй волокнистій поверхні молекули СПАР, очищують воду від забруднювачів на 50% та 92% відповідно.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Абрамзон А. Поверхностно-активные вещества[Текст]: справ./ А. Абрамзона, В. Бочарев; ред. А. Абрамзона и Г. Гаевого. – Л.: Химия, 1979. – 376 с.

2. Запольський А. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод[Текст] / А. Запольський, М. Мішкова-Клименко, І. Астрелін та ін. – К.: Лібра, 2000. – 552 с.

3. Івашина Г. Практикум з фізичної та колоїдної хімії [Текст] / Г. Івашина, А. Шепель. – Херсон: Айлант, 2004. – 92 с.

4. Музика О. Проблеми використання водних ресурсів України [Текст] / О. Музика.– К.: Недра, 2004. – 167 с.

Таблиця 1