Изучение возможности использования отработанного кизельгура для очистки сточных вод от цин

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..5
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…………………..……………………………7
1.1. Цинк………………………………………….…………………………..7
1.1.1. Влияние цинка на организм человека………………………………12
1.1.1.1. Дефицит цинка……………………………………………………..13
1.1.1.2. Избыток цинка…………………………………………………..…14
1.2. Сточная вода…………………………………………………………...14
1.3. Источники загрязнения сточных вод ионами цинка………………...22
1.4. Методы очистки сточных вод………………………………………...24
1.4.1. Механическая очистка сточных вод………………………………..26
1.4.2. Химические методы очистки сточных вод………………………...29
1.4.3. Физико-химические методы очистки сточных вод………………..33
1.4.4. Биологические методы очистки сточных вод……………………...37
1.4.4.1.Состав активного ила………………………………………………40
1.4.5. Способы очистки сточных вод от цинка…………………………...41
1.4.5.1. Реагентный способ очистки сточных вод………………………..44
1.4.5.2. Ионообменный метод очистки сточных вод…………………….45
1.4.5.3. Внутренний электролиз…………………………………………...47
1.5. Кизельгур………………………………………………………………48
1.5.1. Добыча и производство кизельгура………………………………...51
1.5.2. Область применения кизельгура……………………………………54
1.5.3. Характеристика отработанного кизельгура………………………..55
1.6. Мероприятия по защите водных ресурсов от загрязнения…………56
1.6.1. Мероприятия технологического характера………………………..57
1.6.2. Организация зон санитарной защиты………………………………58
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ………………………….60
2.1. Объекты исследования………………………………………………...60
2.1.1. Отбор и хранение проб сточной воды……………………………...61
2.2. Методика определения ионов цинка в сточной воде………………..61
2.2.1. Аппаратура, реактивы и растворы………………………………….61
2.2.2. Приготовление буферного раствора………………………………..63
2.2.3. Приготовление раствора трилона Б………………………………...63
2.3. Приготовление модельного раствора цинка…………………………64
2.4. Определение содержания цинка в модельных растворах
и сточной воде…………………………………………………………………...64
2.5. Очистка модельных растворов и сточной воды с использованием отработанного кизельгура………………………………………………………65
2.6. Модификация отработанного кизельгура……………………………65
2.7. Устранение мешающих влияний при определении цинка в сточной воде……………………………………………………………………………….66
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ ………………………………...68
3.1. Очистка модельных растворов и сточной воды с использованием отработанного кизельгура....................................................................................68
3.2. Очистка модельных растворов и сточной воды с использованием модифицированного кизельгура..........................................................................74
ВЫВОДЫ…………………………………………………………………...81
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………...82

Весь текст будет доступен после покупки

Сточные воды, содержащие тяжелые металлы (промышленные сточные воды), образуются в автомобильной и химической промышленности, при производстве гальванических элементов и обработке металлических поверхностей, в электронной промышленности, в типографии, на кожаных фабриках и других. Они представляют большую опасность для окружающей среды и для человека.
Проблема удаления тяжелых металлов из сточных вод сейчас особенно актуальная. Плохо очищенные сточные воды поступают в природные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются в воде и донных отложениях, становясь таким образом источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по объему водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорбируются на минеральных и органических осадках. Вследствие чего содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно увеличивается, и когда адсорбционная способность осадков исчерпывается, тяжелые металлы поступают в воду, что и приводит к экологическому кризису.
Соли цинка содержатся в сточных водах горнообогатительных фабрик, металлургических, машиностроительных, металлообрабатывающих и других заводов.
Цель магистерской диссертации: изучение возможности очистки сточных вод от цинка отработанным кизельгуром.
Задачи исследования:
1. Изучение характеристики цинка,
2. Изучение способов и методов очистки сточных вод от ионов цинка,
3. Исследование влияния не модифицированного и модифицированного отработанного кизельгура на очистку модельных растворов сточных вод от цинка,
4. Изучение влияния температуры на способность отработанного кизельгура адсорбировать ионы цинка из модельных растворов и сточных вод.
Научная новизна. Экспериментально в лабораторных условиях установлено, что отработанный кизельгур, являющийся отходом пивоваренной отрасли, может быть использован в качестве адсорбента для очистки сточных вод от ионов цинка. Проведен сравнительный анализ влияния щелочной и кислотной, термохимической модификаций на адсорбционные свойства отработанного кизельгура.
Практическая значимость исследования заключается в возможности использования результатов проведенных экспериментов при разработке технологии модифицирования и обработки отработанного кизельгура для увеличения его адсорбционных свойств с целью получения адсорбента для очистки сточных вод от ионов цинка.
Апробация результатов. Основные результаты исследований представлены на научно-практических конференциях различного уровня:
1. Научно-техническая конференция «Дни науки» (2021 г.);
2. Самарская областная студенческая научная конференция (2021 г.).

Весь текст будет доступен после покупки

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Цинк
Цинк (Zincum, Zn) – химический элемент побочной подгруппы II группы периодической системы Д.И. Менделеева. Цинк является металлом серебристо-белого цвета, атомный номер 30, атомный вес 65,37 а.е.м. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов. При 100-150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Собственная концентрация носителей заряда в цинке – 13,1?1028м?3.
Металлический цинк представляет собой вещество с гексагонической плотно упакованной кристаллической решеткой, плотность 7,133 г/см3. В соединениях цинк проявляет валентность +2. Во влажном воздухе и воде этот металл стабилен вплоть до температуры 200 °С, его окислению препятствует поверхностная пленка гидроксикарбонатов. Цинк реагирует с кислотами и щелочами, аммиаком, солями аммония, влажными молекулярными хлором и бромом, при нагревании – с молекулярным кислородом.
Цинк – четвёртый по использованию металл в мире после железа, алюминия и меди, и третий среди цветных металлов.
Чистый цинк получен в XVI веке, до этого он был известен лишь как компонент латуни [1]. Сплав цинка с медью (латунь) был известен ещё в Древней Греции, Древнем Египте, Индии, Китае. Долгое время не удавалось выделить чистый цинк. В 1738 году в АнглииУильямом Чемпионом был запатентован дистилляционный способ получения цинка. В промышленном масштабе выплавка цинка началась также в XVIII в.: в 1743 году в Бристоле вступил в строй первый цинковый завод, основанный Уильямом Чемпионом, где получение цинка проводилось дистилляционным способом. В 1746 А.С. Маргграф в Германии разработал похожий способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его оксида с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. Маргграф описал свой метод во всех деталях и этим заложил основы теории производства цинка. Поэтому его часто называют первооткрывателем цинка.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Лазарева Н.В., Гадаскина И.Д. Вредные вещества в промышленности. – Л.: Химия, 1977. – 608 с.
2. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Неорганическая химия. – М.: КолосС, 2006. – 480 с.
3. Бадагуев Б.Т. Экологическая безопасность предприятия. – М.: Альфа-Пресс, 2012. – 566 с.
4. Коростелева Л.А, Кощаев А.Г. Основы экологии микроорганизмов. – СПб.: Лань, 2013. – 240 с.
5. Кульский Л.А., Горновский И.Т., Когановский А.М., Шевченко М.А. – Справочник по свойствам, методам анализа и очистке сточной воды. К.: Наукова думка, 1980. – 1280 с.
6. Калыгин В.Г. Экологическая безопасность в техносфере. – М.: Химия, КолосС, 2008. – 368 с.
7. Буркинский Б.В. Экономико-экологическая безопасность морехозяйственной деятельности. – Одесса: Феникс, 2008. – 648 с.
8. Саркисов О.Р., Любарский Е.Л., Казанцев С.Я. Эколгическая безопасность и эколого-правовые проблемы в области загрязнения окружающей среды. – М.: Юнити-Дана, 2012. – 231 с.
9. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии. – М.: Академия, 2003. – 352 с.
10. Аксютин О.Е. Экологическая безопасность строительства и эксплуатации подземных хранилищ газонефтепродуктов в отложениях каменной соли. – Вологда: Инфра-Инженерия, 2010. – 420 с.
11. Маслов Н.В. Градостроительная экология. – М.: Высшая школа, 2003. – 286 с.
12. Ветошкин А.Г. Основы процессов инженерной экологии. – СПб: Лань, 2014. – 510 с.
13. Милютин А.Г., Андросова Н.К., Калинин И.С., Порцевский А.К. Основы геоэкологии. – М.: Юрайт, 2019. – 542 с.
14. Гутенев В.В., Денисов В.В., Денисова И.А., Фесенко Л.Н. Основы инженерной экологии. – РнД.: Феникс, 2003. – 623 с.
15. Акселевич В.И., Торгунакова В.Е. Экология и безопасность. – СПб: СПбУТУиЭ, 2011. – 336 с.
16. Зилов Е.А. Гидробиология и водная экология. – Иркутск: ИГУ, 2007. – 147 с.
17. Черных Н.А., Баева Ю.И. Краткий курс экологической химии. – М.:Мир науки, 2020. – 258 с.
18. https://www.vo-da.ru/ (дата посещения – 22.02.2022 г.)
19. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. – М.: Изд-во Ассоциации строительных ВУЗов, 2006. – 704 с.
20. https://ekolog.org/books/23.htm (дата посещения – 01.03.2022 г.)
21. Аширов А. Ионообменная очистка. – Л.: Химия, 1983. – 295 с.
22. Никольский А.Б., Суворов А.В. Химия. – СПб: химиздат, 2001. – 512 с.
23. Белякова Г.А., Дьяков Ю.Т., Тарасов К.Л. Водоросли и грибы. – М.: Академия, 2006. – 320 с.
24. Российская геологическая энциклопедия. – СПб: ВСЕГЕИ, 2010. – 663 с.
25. Schmid N.A. Verbesserung der filtrationstechnischen Eigenschaften von Filterhilfsmitteln durch ein thermisches Verfahren. Dokt. Ing. – N.A. Schmid. – Munchen, 2002. – 191 s.
26. ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб. М.: Стандартинформ, 2008. – 45 с.
27. ГОСТ 10652-73 Реактивы. Соль динатриевая этилендиамин-N, N, N’, N’-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б). М.: Стандартинформ, 2007. – 15 с.
28. ГОСТ 4174-77 Цинк сернокислый 7-водный. М.: Изд-во стандартов, 2022. – 8 с.
29. ГОСТ 9-92. Аммиак водный технический. М.: Стандартинформ, 2022. – 8 с.
30. ГОСТ 3773-72. Реактивы. Аммоний хлористый. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2007. – 8 с.
31. ГОСТ 58144-2018 Вода дистиллированная. Технические условия. М.: Сандартинформ, 2020. – 15 с.
32. ГОСТ 20288-74. Реактивы.Углерод четыреххлористый. Технические условия. М.: Стандартинформ, 94. – 18 с.
33. ГОСТ 177-85 Водорода перекись. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2006. – 11с.
34. ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2005. – 9 с.
35. ГОСТ 2184-2013 Кислота серная техническая. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2014. – 37 с.
36. ГОСТ 244-76 Натрия тиосульфат кристаллический. Технические условия. М.: ИПК, 1999. – 15 с..
37. ГОСТ 54922-2012 Концентраты цинковые. Методы определения цинка. М.: Стандартинформ, 2014. – 22 с.
38. ПНД Ф 14.1:2.195-2003 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации ионов цинка в природных и сточных водах фотометрическим методом с сульфарсазеном. – Москва, 2003. – 16 с.
39. ГОСТ 3118-77. Реактивы. Кислота соляная. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2001. – 14 с.
40. ГОСТ 61-75. Реактивы. Кислота уксусная. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2006. – 12 с.
41. ГОСТ 177-88. Водорода перекись. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2006. – 12 с.

Весь текст будет доступен после покупки