Очистка сточной воды при использовании природного минерала "Таурит"


Введение

Проблема загрязненных водных экосистем, в частности малых рек и водоемов, в Казахстане стоит особенно остро. Нами показаны преимущества современных методов очистки воды с использованием природного минерала "Таурит". Представлена технология очистки водных экосистем, включающая каскады с наполнителем - Коксуским шунгитом марки "Таурит" [1]. Данная статья направлена на необходимость использования природного минерала "Таурит" для очистки и оздоровления водных объектов.

На сегодняшний день проблема очистки водных экосистем в Казахстане актуальна, так как их самоочищающие свойства подавлены антропогенной нагрузкой. Известны различные инженерные методы активизации самоочищающих процессов в водных объектах, представляющих интерпретацию природных аналогов: замедление движения воды, водохранилища-отстойники, биофильтры, фильтры и др. [2].

Известно, что шунгитовые сорбционные материалы для очистки нефтесодержащих стоков (шунгиты из Карельского месторождения, Россия) [2, 3], испытанные в промышленных условиях в 1,5-2 раза дешевле углей, а также обладают высокой эффективностью, выступая в роли фильтрующего элемента, сорбента, катализатора окислительно-восстановительных процессов и биологического обеззараживания.

Экспериментальная часть

Минерал "Таурит" является сложной смесью оксидов металлов, таких как оксид алюминия и оксида кальция, что позволяет предположить в нем хорошие адсорбционные свойства. Кроме этого минеральное сырье, как уже отмечалось, является экологически чистым материалом, что повышает его ценность и приоритетность в очистке природных объектов. Основным структурным элементом шунгитов являются глобулы, представляющие собой сферические или эллипсоидальные углеродные образования размером в среднем 10нм, внутри которых было установлено наличие пустот. Кроме внутренних пустот установлено также наличие межглобулярных пустот или пор.

Таблица 1. Химический состав Коксуских шунгитов марки "Таурит"

Соединение

С

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

CaO

Na2O

K2O

Содер-жание, масс.%

Силикатный шунгит

10

60

10

6

1,5

5

0,5

2,5

Карбонатный шунгит

10

60

10

8

2,5

15

0,6

3

В составе Коксуских шунгитов в небольших количествах содержатся такие элементы как: С, Sr, Co, Zn, Y, Cu, Sn, Mo, Ba, Ni, Mn, V и др. Следует отметить, что Коксуские шунгиты не подвергались к систематическим исследованиям, как шунгиты Карельского месторождения (Россия). Глобулы шунгита продуцируют слабые электромагнитные поля, которые действуют на клетки организма человека как среда: согревают, усиливают кровоток, улучшают обменные процессы (действуют на нейромедиаторы). К тому же в Алматинской области были найдены крупные залежи черного углеродистого природного минерала "Таурит", что позволит его крупномасштабное использования в качестве адсорбирующего вещества. Состав и свойства этой породы дополнительно позволяют рекомендовать этот минерал к применению в бытовой химии (как пигмент и наполнитель), в чугунолитейном и сталеплавильном производстве (в качестве флюсов и восстановителей).

Нами изучен химический состав природного минерала "Таурит" - даже в концентрате максимальное содержание углерода составляет 10-12%. Известно, что шунгит с такой концентрацией углерода не пригоден для лечебных и оздоровительных целей, а используется лишь в промышленности [4, 5].

Целью работы является разработка технологии очистки воды с биосорбентами на основе природного минерала "Таурит". Данный сорбент предназначен для биоремедиации почв, сточных вод от органических веществ, нефти, нефтепродуктов. Химический состав минерала "Таурит" типа ТС удачно подходит для интродукции природных сред. Практическая значимость заключается в применении разрабатываемой технологии для улучшения экологического состояния сточных вод и воды всеобщего пользования, а также очистки почвы вблизи территории нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий. Результаты работы могут быть использованы для исследования данного минерала в качестве сорбента для биологической и химической очистки нефтяного загрязнения почв, почвенных грунтов, вод на территориях нефтебаз, нефтепромыслов, промышленных предприятий и других объектов на дешевом и доступном перспективном природном минеральном сырье "Таурит".

Процесс очистки воды проводился в специальной лаборатории РГП "Институт проблем горения". Лаборатория контроля и качества укомплектована необходимыми приборами, химическими реактивами и аналитическим оборудованием.

При выполнении работы использованы методы исследований: лабораторно-аналитические методы, осаждение, термообработка, настой без тепловой термообработки, повторная очистка воды фильтрованием.

Используемые приборы: электронные весы, кухонная электрическая плита, посуды: колбы объемом 500 см3, цилиндрические посуды 800 см3, воронка, бумажные фильтры, сорбенты: природные минералы "Таурит" d-0-1 мм порошкообразный, d-1-2 мм мелко-гранулированный, d-5-10 мм крупно-гранулированный, железный скальпель.

В ходе выполнения работы исследования проводились в 2 этапа. Природный минерал "Таурит" с различными фракциоными дисперсиями, который предварительно промывали проточной водой и подсушивали при комнатной температуре в течение 30-40 мин, затем взешивали на электронных весах навески сорбентов железным скальпелем и смешивали со сточной водой в цилиндиреских и круглодонных колбах. Для опытных образцов проводили тепловую обработку на электрической плите 80-90єС с перемешиванием с минеральным сорбентом "Таурит" в течение 50 мин. После термообработки полученные образцы настаивали для осаждения минеральных сорбентов при комнатной температуре (25єС) в течение 1-2 суток. Также контрольные образцы пробы с минералом "Таурит" без тепловой обработки настаивали при тех же условиях. Затем все образцовые пробы после осаждения подвергались повторной очистки фильтровальной бумагой на воронке. Выделенные минеральные сорбенты "Таурит" подсушивали на чистой бумаге при комнатной температуре в течение 40 мин. Очищенную воду повторно очищали от дополнительных примесей бумажным фильтром. Оценку воды определяли по органолептическим показателям: цвету, запаху, вкусу, консистенции.

В ходе научных исследований были испытаны порядка 6 проб с различными фракционными показателями. Опытные образцы подвергались двойному осаждению: вначале простое осаждение, затем на содовой воде и дополнительно подвергались очистке с помощью фильтровальной бумагой. Из 6 случаев наиболее положительный результат показали опытные образцы №5 и №6.

Результаты обсуждения.

Опыты по очистке воды на основе природного минерала "Таурит" проводили в лабораторных условиях методом двойного осаждения с тепловой обработкой и сравнивались с контрольными образцами по органолептическим показателям. В приведенной ниже таблице 1 представлены основные параметры проведения очистки сточных вод и результаты опытных образцов.

Таблица 1. Результаты очистки пробы воды на основе минерала "Таурит" и сравнительные анализ с контрольными образцами

№

Пробы

Условия проведения эксперимента

Результаты после очистки воды

1

№1 опыт, фракции 0-1 мм

10г/250 см3 воды, без тепловой обработки, осаждение при комнатной температуре в течение 1-2 суток.

Умеренна очищенная мелкими частицами минеральных сорбентов.

2

№2 опыт, фракции 0-1 мм

10г/250 см3 с тепловой обработкой и настоем при комнатной температуре в течение 1- 2 суток.

Удовлетворительно не очищенная от мелких примесей сорбентов

3

№3 опыт, фракции 1-2 мм

10г/250 см3, без тепловой обработки, осаждение при комнатной температуре в течение 1-2 суток.

Удовлетворительно очищенная

4

№4 опыт, фракции 1-2 мм

10г/250см3 с тепловой обработкой и настоем при комнатной температуре в течение 1- 2 суток.

Удовлетворительно не очищенная

5

№ 5 опыт, фракции 0-1 мм

10г/250см3 с тепловой обработкой и осаждение в течение суток + настой на содовом растворе 50гр/ 500см3

Превосходно очищенная вода без премесей

6

№ 6 опыт, фракции 1-2 мм

10г/250см3 без тепловой обработки, осаждение при комнатной температуре в течение суток + настой на содовом растворе 50гр/ 500см3

Хорошо очищенная без премесей

а б

Рисунок 1- Образцы № 5 и 6 - а) сточная вода с минералом "Таурит" б) осаждение в течение суток

В результате научных исследований методом осаждения воды со смесью минерала "Таурит" различных диаметров фракций были получены положительные результаты очистки воды с тепловой обработкой.

На рисунке 1 и 2 можно заметить, что минерал "Таурит" с диаметром фракций 0-1мм очистил сточные воды лучше, чем фракции в 1-2мм диаметра, потому как плотность пор и диаметр фракций влияют на сорбцию очистки воды и органолептические показатели опытных образцов ни чем не уступают проточенным водам без предварительных настоев и тепловых обработок. Из данных в таблице мы видим, что образцы №5 и №6 имели максимально подходящие условия для проведения сорбции сточной воды, а именно применение повторного осаждения в содовом растворе с использованием фракций размером от 0-1 и 1-2 мм.

образцы № 5 и 6 после повторного осаждение в содовом растворе и удаления осадка

Рисунок 2 - Образцы № 5 и 6 после повторного осаждение в содовом растворе и удаления осадка

Заключение

Применение Коксуского шунгита марки "Таурит" для очистки сточных вод дало положительные результаты по органолептическим показателям. Самыми результативными показателями обладает образец №5, который подвергался термообработке и дополнительному осаждению на содовой воде в течение суток. Образцы проб воды после очистки были чистыми без взвешенных примесей.

Наиболее эффективным диаметром фракций для сорбции оказались размерами 1-2 мм, также улучшили результаты термообработка и настойка на содовом растворе, которая придает природному минералу "Таурит" с размерами частицы 5-10 мм преимущество быстрее адсорбировать примеси органических веществ в составе сточных воды за счет большого количество в составе элементов SiO2 и Al2O3.

Литература

    1. Сметанин В. И. Восстановление и очистка водных объектов. М Колос 2003. Стр.86-96. 2. Шунгиты Карелии и пути их комплексного использования. Петрозаводск, 1975, с. 37-40. 3. Соколов В. А., Калинин Ю. К., Дюккиев Е. Ф. Шунгиты - новое углеродистое сырье. Петрозаводск, 1984, с. 183. 4. Шигаева М. Х., Мукашева Т. Д., Бержанова Р. Ж., Cыдыкбекова Р. К., Даутова Д. Б. Микробный препарат для очистки почвогрунтов и нефтешламов //Инновационный патент №27721 от 18.12.2013 бюллетень № 2. 5. Мукашева Т. Д., Омирбекова А А., Бержанова Р. Ж., Сыдыкбекова Р. К., М. Шигаева., Л. В. Игнатова, Карпенюк Т., Гончарова А. "Biodeversity заводов rhizosphere и rhizoplane бактерий в присутствии нефтяных углеводородов". МеждународнаянаучнаяКонференция, 26-27 июня 2014. Р. 1647-1652.

References

    1. Smetanin V. I. Vosstanovleniyeiochistkavodnykhobyektov.-М.: KolosS, 2003. - s.86-96. 2. Shungita of Karelia and ways of their complex use. Petrozavodsk, 1975, page 37-40. 3. Falcons of VA., Kalinin Yu. K., Dyukkiyev of E. F. Shungita - new carbonaceous raw materials. Petrozavodsk, 1984, page 183. 4. Shigayeva M. H., Mukasheva T. D., Berzhanov R. Zh., Sydykbekova R. K., Dautov D. B. A microbial preparation for purification of soils and oil slimes//the Innovative patent No. 27721 of 18.12.2013 the bulletin No. 2. 5. Mukasheva T. D., Omirbekova A A., BerzhanovaR. Zh., Sydykbekova R. K., M. Shigaeva., L. V. Ignatova, Karpenyuk T., Goncharova A. "Biodeversity of plants rhizosphere and rhizoplane bacteria in the presence of petroleum hydrocarbons". International science Conference, June 26-27, 2014.Р. 1647-1652.

Резюме

Разработка методики очистки воды на основе природного минерала "Таурит" является одной из актуальных проблем в современной жизнедеятельности для всего общества и народа в целом. Данный минерал предназначен для биоремедиации почв, очистки сточных вод от органических веществ, а также различных отходов происхождения нефтепродуктов. Химический состав природного минерала "Таурит" удачно подходит для очистки природных объектов: сточных вод и почвы.

В лаборатории Института Проблем Горения нами был взят природный минерал "Таурит" с различными фракционными дисперсиями из месторождения Коксу г. Текели РК. Данный минерал использовался в качестве сорбента для очистки сточных вод общего пользования и были изучены их адсорбирующие свойства методом тепловой термообработки, осаждения настоем и сравнение с контрольными образцами без тепловой обработки.

Ключевые слова: природный минерал "Таурит", загрезненная вода, метод очистки воды, тепловая термообработка, настой, осаждение.

Т?йіндеме

?азіргі кезде таби?и минералды "Таурит" негізінде суды тазарту ?дісін ??растыру барлы? бірт?тас ?о?ам?а ?шін ?те ма?ызды болып табылады.

Б?л минерал топыра?ты биоремедиациялауда ж?не а?ынды суларды органикалы? ?осылыстардан ж?не т?рлі м?най?алды?тарды тазарту ?шін ?олданылады. "Таурит" таби?и минералыны? химиялы? ??рамы таби?и объектілер тазарту ретінде: а?ынды суларды ж?не топыра?ты тазартуда ?те с?тті т?р?ыда пайдалану?а с?йкес келеді.

"Жану проблемалары ж?не Инновациялы? технология" институтыны? зертханасында таби?и минералды "Таурит" ?рт?рлі дисперсиялы фракциясында адсорбциялы? ?асиетін жылулы?ты термо??деу, т?нба?а т?сіру, ?стау ж?не жылулы?ты ??деусіз ?стау ?дістер ар?ылы зерттелінеді.

Тірек с?здер: "Таурит" таби?и минералы, ластан?ан су, суды тазарту ?дістері, жылулы?ты термо??деу, ?стау, т?нба?а т?сіру.

Summary

Methods of clening water on the basis natural mineral "Taurit"

Development of a technique to water purification on the basis a natural mineral of "Taurit" is one of actual problem for all society general in present time. This mineral is intended for bioremediation of soils, waste water treatment from organic substances and various origins of waste oil waste. The chemical composition a natural mineral of "Taurit" successfully approaches when cleaning natural objects: waste water and soils.

In laboratory "Institute of Problems of burning and Innovative technologies" will be studied the adsorbing properties of a mineral in various dispersive fractions at water purification by method of thermal heat treatment and sedimentation to infusions and without thermal heat treatment on the basis of a natural mineral of "Taurit".

Keywords: natural mineral of "Taurit", the polluted water, a method of water treatment, thermal heat treatment, infusion, depositions.

Похожие статьи




Очистка сточной воды при использовании природного минерала "Таурит"

Предыдущая | Следующая