Loading...

Российские ученые создали новый метод очистки сточных вод
pepperberryfarm / Flickr

Российские ученые создали новый метод очистки сточных вод, загрязненных металлами и их солями. Исследователи пропускали электрический ток через жидкость, что вызывало образование пузырьков газа. Пузырьки захватывают ионы металлов и выносят их на поверхность, проводя эффективную очистку. Исследование опубликовано в журнале Separation and Purification Technology.

На сегодняшний день проблемы очистки промышленных отходов являются крайне актуальными. Стоки многих производств содержат в себе токсичную смесь различных металлов, опасных для здоровья и экологии. Стоки необходимо очищать, однако это тяжело делать из-за разнообразных накопившихся металлов и солей. Российские ученые предложили новый способ, который поможет решить эту проблему.

«Мы в своей работе отрабатывали метод электрофлотации, который хорошо работает в проточном режиме, легко автоматизируется и при этом достаточно эффективен. Суть его достаточно проста: раствор с загрязнителями пропускает через аппарат, на дне которого установлены электроды. Через жидкость пропускается электрический ток, от которого на электродах появляются пузырьки водорода и кислорода. Они постепенно всплывают на поверхность, по пути захватывая частицы металлов, а образовавшуюся из них пену удаляют специальным скребком», — рассказывает Владимир Бродский, первый автор исследования, сотрудник кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Исследователи применили новый способ электрофлотации на растворе, имитирующем реальный сток. Он содержал в себе ионы железа, никеля, меди, свинца и цинка, а также соли в виде хлорида и сульфата натрия. Степень эффективности удаления составила всего лишь 60%. Это означает, что только 60% ионов металлов уходили в пену, а остальные токсиканты оставались в воде. Виновата в этом оказалась соль. Без ее присутствия ионы металлов слипались в воде в крупные частицы — их легко захватывали пузырьки газа, в результате чего степень очистки раствора составляла 95–98%.

Ученые решили исправить ситуацию введением небольших добавок соединений двух типов. Они использовали поверхностно-активные вещества (ПАВ), налипающие на частицы. Подобным образом действуют моющие средства: ПАВ в их составе обволакивают частицы загрязнителей, что позволяет легко удалить их. Ученые использовали и другое соединение — флокулянты, представляющие собой длинные молекулы с электрическими зарядами на концах. Они созданы специально для водоочистки — они связывают разрозненные частицы металлов воедино, что позволяет легче вывести их из воды.

Исследователи использовали по одному анионному (отрицательный заряд), катионному (положительный заряд), неионному (без заряда), а также амфотерному (заряд обоих типов) ПАВ и флокулянту. Эффективность добавок оценивали по двум критериям — по степени очистки и по тому, как они влияют на два главных параметра частиц металлов (размер и средний электрический заряд поверхности). Наиболее высокую эффективность показал анионный флокулянт. После его добавки полностью пропали мелкие частицы металлов с диаметром 1,5 микрона, а размер остальных значительно увеличился. Кроме того, отрицательный заряд частиц стал почти нейтральным. Эксперимент показал, что всего за 3–5 минут из раствора можно было вывести до 99% ионов металлов. Также хорошо показал себя и анионный ПАВ, но с ним степень очистки в 99% достигалась за более долгое время — за 7–10 минут.

Метод электрофлотации хорошо показывает себя в сочетании с другими методами водоочистки. Например, с использованием мембранного метода степень очистки возрастает уже до 99,99%. «Мы показали влияние природы этих добавок на эффективность формирования дисперсной, проще говоря взвешенной, фазы, а также на эффективность ее извлечения и получили очень хороший результат со степенью очистки в 99%», — заключает Владимир Бродский.


Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.