Удосконалення адсорбційно-іонообмінних процесів очищення стічних та шахтних вод

Abstract

В дисертаційному дослідженні розв‘язана актуальна науково-практична задача підвищення рівня екологічної безпеки гідросфери шляхом удосконалення адсорбційних процесів очищення від забруднень із застосуванням природних сорбентів та процесів обезсолювання із застосуванням електродіалізу з ціллю очищення стічних та шахтних вод. Проаналізовано сучасний стан рівня екологічної безпеки стічних та шахтних вод ряду галузей промисловості (легкої, гірничовидобувної), які є не тільки високомінералізовані, а і містять значні концентрації високомолекулярних сполук. Запропоновано параметри удосконалення процесів сорбції забруднень природними сорбентами та параметри реалізації електродіалізу із міжмембранною засипкою іонітом для демінералізації стічних та шахтних вод. Теоретично розраховано та експериментально підтверджено, що залежність коефіцієнтів масовіддачі β від гідродинамічних умов дозволяє прогнозувати інтенсивність процесу адсорбції високомолекулярних сполук та радіоактивних компонентів (цезію та стронцію) на дрібнодисперсній фракції природного сорбенту, що дало можливість забезпечити екологічну безпеку очищення рідинних середовищ внаслідок обґрунтованого розрахунку адсорбційних процесів. Встановлено зростання степені сорбції іонів стронцію (до 90%) композиційним сорбентом на основі модифікованих оксидом титану бентонітових порід Язівського родовища та монтморилоніту Дашуківського родовища у співвідношенні 1:1 та доведено, що максимальна ступінь інтенсифікації відповідає внутрішньодифузійному режиму, що дозволило використовувати залежність критерію Шервуда від гідродинамічних режимів перемішування для прогнозування інтенсивності сорбційних процесів в динамічних умовах. Проведений аналіз параметрів розширеної трьохпровідної моделі провідності іонообмінної смоли КУ-2 в різній іонній формі, що дозволило прогнозувати процес демінералізації стічних та шахтних вод методом електродіалізу із міжмембранною засипкою іоніту. Запропонована ефективна технологічна схема демінералізації стічних та шахтних вод із застосуванням електродіалізу із міжмембранною засипкою іонітом.

The thesis is dedicated to providing environmental safety of water bodies through disposal of wastewater and mine water adsorption - ion-exchange methods. A complex method as sewage and mine water, based on the use of natural Dashukivski modified bentonite deposit. The dissertation‘s researches are based on dairy wastewater systems, existing modern methods of treatment and basic methods of sorption as the most economically and environmentally beneficial method of wastewater treatment. The thesis investigates waste and mine water Chervonograd mining region, existing methods of modern cleaning and proposed a combined method of cleaning based on the method of sorption as the most economically and environmentally beneficial method of wastewater treatment and electrodialysis with intermembrane filling for demineralization highly concentrated solutions. Methods of physical and chemical analysis of the structure of natural and modified bentonite before and after adsorption, frame structure, and pore size distribution. First theoretically and experimentally proved that the dependence of the coefficient β mass transfer the number of revolutions n to evaluate mass transfer coefficient in the process of adsorption on the sorbent fine fraction occurring in foreign-diffusion region. The increase in degree of sorption of strontium (90%) composite sorbent based on modified titanium oxide bentonite rock Yazivskoho field and montmorillonite Dashukivski deposit ratio of 1: 1 and proved that the maximum degree of intensification of an internally-diffusion mode, allowing use dependency criterion Sherwood mixing of hydrodynamic regimes for predicting the intensity of sorption processes in dynamic conditions and to assess the value of β. For the first time the analysis parameters extended three-wire models conductance ion exchange resin KU-2 in different ionic form, allowing to predict the demineralization process wastewater and mine water by electrodialysis intermembrane filling with resin. A combined technological scheme of process wastewater and mine water mining complex.