Маловідходна іонообмінна технологія вилучення сполук азоту із води

The processes of sorption of nitrates on a low­base anionite Dowex Marathone from acidic and neutral solutions were researched. It is shown that the application of the anionite in the main form provides effective extraction of nitrates from acidic solutions in the presence of chlorides and sulfates at high values of exchanging dynamic capacity of anionite by nitrates. The use of solutions of ammonia for the regeneration of anionite provides a complete restoration of the capacity of anionite with non­significant remnants of ammonia. Exhausted solutions after the regeneration and neutralization contain mostly ammonium nitrate, therefore they are suitable for the production of liquid fertilizers.It was found that the extraction of the hardness ions from water on the cationites in acidic form increases the exchanging capacity of cationites on ammonium ions. During the process of water treatment it is advisable to use a two­stage cationization while applying sub­acid cationite in acidic form during the first stage and highly­acid cationite also in acidic form. This scheme is reasonable during the water purification with high hydro­carbonate alkalinity. In other case the application of a sub­acid cationite is not effective.It is shown that the cationite in the ammonium form is advisable to regenerate by the solutions of nitric acid, which provides the recycling of exhausted regenerative solutions with obtaining liquid fertilizers.The conceptual technological scheme of a low­waste technology of water purification from nitrogen compounds was designed, based on a two­stage cationization of water on the cationites in acidic form and extraction of anions on the low­base anionite in the main form, which provides an effective extraction of nitrogen compounds from the water.Исследованы процессы ионообменной очистки воды от аммиака и нитратов. Определено влияние условий сорбции нитратов и аммония на эффективность очистки воды, исследованы процессы регенерации катионитов и анионитов с дальнейшей утилизацией отработанных регенерационных растворов. Предложена принципиальная технологическая схема, которая обеспечивает очистку воды от соединений азота с переработкой отработанных регенерационных растворов.Досліджено процеси іонообмінного вилучення з води амонію та нітратів. Визначено вплив умов сорбції нітратів та амонію на ефективність очищення води, досліджено процеси регенерації катіонітів та аніонітів з подальшою утилізацією відпрацьованих регенераційних розчинів. Запропоновано принципову технологічну схему, що забезпечує очищення води від сполук азоту з переробкою відпрацьованих регенераційних розчинів

Розробка реагентів для захисту обладнання систем водопостачання від солевідкладення та корозії

The object of research is environmentally friendly water exchange systems in industry and utilities. At existing enterprises, in the process of modernizing water use systems, they often switch to the use of corrosion inhibitors for metals and scale formation. After a long period of operation of these systems, equipment replacement is not performed. One of the most problematic places of reconstruction is the presence of scale formation and corrosion products on the inner surface of heat exchange equipment. These formations reduce the efficiency of heat transfer and level the effectiveness of corrosion inhibitors and scale builders.In this paper, the effectiveness of compositions proposed as etching solutions for cleaning metal surfaces from a sedimentary deposit, as well as stabilizers of scale formation, is evaluated. In the course of the study, compositions based on inorganic acids in the presence of urotropin, urotropin with thiocarbamide were used.The research results indicate that the P-29 composition is characterized by the lowest corrosivity among the options considered. The deep corrosion rate is 0.118907 mm/year. The rate of destruction of chemically shrunk gypsum is at least 90 %.For the purpose of effective and long-term use of heat exchange equipment, it is advisable to use corrosion and scale inhibitors. The paper presents a new P-33 composition, which at a concentration of 20 mg/dm3 (water hardness 230–490 mg-eq/dm3, t=90 °C, τ=5 h) provides a stabilization effect of 56.0–93.3 %, and the anti-scale effect – 95.5–99.3 %. With an increase in the concentration of the reagent to 50 %, the stabilization and anti-scale effects reach 100 %.The developed compositions for cleaning the surfaces of heat exchange equipment based on affordable low-cost reagents, which are dominated by analogues in efficiency, are characterized by low corrosivity and ensure removal of poorly soluble chemically resistant substances (gypsum) from the metal surface. P-33 composition is superior to analogs in that it provides stabilization of the precipitated structure in gypsum solutions in the presence of calcium and magnesium carbonates at high temperatures.Объектом исследования являются экологически безопасные водотеплообменные системы в промышленности и коммунальных хозяйствах. На действующих предприятиях в процессе модернизации систем водопользования часто переходят на использование ингибиторов коррозии металлов и накипеобразования. После длительного периода эксплуатации данных систем замены оборудования не производится. Одним из самых проблемных мест реконструкции является наличие продуктов накипеобразования и коррозии на внутренней поверхности теплообменного оборудования. Эти образования снижают эффективность теплопереноса и нивелируют эффективность ингибиторов коррозии и стабилизаторов накипеобразования.В работе проведена оценка эффективности композиций, предлагаемых в качестве травильных растворов для очистки поверхностей металла от осадкоотложений, а также в качестве стабилизаторов накипеобразования. В ходе исследования использовались композиции, созданные на основе неорганических кислот в присутствии уротропина, уротропина с тиокарбамидом.Результаты исследований указывают, что наименьшей коррозионной агрессивностью среди рассмотренных вариантов характеризуется композиция Р-29. Глубинный показатель коррозии 0,118907 мм/год. Показатель разрушения химически осажденного гипса составляет не менее 90 %.С целью эффективного и длительного использования теплообменного оборудования целесообразно применять ингибиторы коррозии и накипеобразования. В работе представлена новая композиция Р-33, которая в концентрации 20 мг/дм3 (жесткость воды 230–490 мг-экв/дм3, Т=90 °С, τ=5 ч) обеспечивает стабилизационный эффект 56,0–93,3 %, а противонакипной эффект – 95,5–99,3 %. С повышением концентрации реагента до 50 % стабилизационный и противонакипной эффекты достигают 100 %.Разработанные композиции для очистки поверхностей теплообменного оборудования на основе доступных недорогих реагентов, которые преобладают над аналогами по эффективности, характеризуются низкой коррозионной активностью и обеспечивают удаление с поверхности металла малорастворимых химически стойких веществ (гипса). Композиция Р-33 превосходит аналоги тем, что обеспечивает стабилизацию по осадкоотложениям в растворах гипса в присутствии карбонатов кальция и магния при высоких температурах.Об’єктом дослідження є екологічно безпечні водоциркуляційні теплообмінні системи в промисловості та комунальних господарствах. На діючих підприємствах в процесі модернізації систем водокористування часто переходять на використання інгібіторів корозії металів та накипоутворення. Після тривалого періоду експлуатації даних систем заміни обладнання не проводиться. Одним з найбільш проблемних місць реконструкції є наявність продуктів накипоутворення та корозії на внутрішній поверхні теплообмінного обладнання. Ці утворення знижують ефективність теплопереносу і нівелюють ефективність інгібіторів корозії та стабілізаторів накипоутворення.В роботі проведено оцінку ефективності композицій, запропонованих в якості травильних розчинів для очищення поверхонь металу від осадовідкладень, а також в якості стабілізаторів накипоутворення. В ході дослідження використовувалися композиції, створені на основі неорганічних кислот в присутності уротропіну, уротропіну з тіокарбамідом.Результати досліджень вказують, що найменшою корозійною агресивністю серед розглянутих варіантів характеризується композиція Р-29. Глибинний показник корозії 0,118907 мм/рік. Показник руйнування хімічноосадженого гіпсу складає не менше 90 %.З метою ефективного та тривалого використання теплообмінного обладнання доцільно застосовувати інгібітори корозії та накипоутворення. В роботі представлена нова композиція Р-33, яка в концентрації 20 мг/дм3 (жорсткість води 230–490 мг-екв/дм3, Т=90 °С, τ=5 год) забезпечує стабілізаційний ефект 56,0–93,3 %, а протинакипний ефект – 95,5–99,3 %. З підвищенням концентрації реагенту до 50 % стабілізаційний та протинакипний ефекти сягають 100 %.Розроблені композиції для очищення поверхонь теплообмінного обладнання на основі доступних недорогих реагентів, які переважають аналоги за ефективністю, характеризуються низькою корозійною активністю та забезпечують видалення з поверхні металу малорозчинних хімічно стійких речовин (гіпсу). Композиція Р-33 переважає аналоги тим, що забезпечує стабілізацію щодо осадовідкладень у розчинах гіпсу в присутності карбонатів кальцію та магнію при високих температурах

Usage of Sorbent-Catalyst to Accelerate the Oxidation of Manganese

The work was supported by National research fund of Ukraine, grant No.144/01.2020.The processes of removal of manganese (II) ions from water using sorbent catalysts, ion exchange materials modified with iron oxides have been studied. It is shown that manganese ions oxidize very slowly in artesian water even when the pH is adjusted to 9.0. Intensive aeration of solutions due to stirring also does not promote oxidation of manganese (II) ions. The degree of manganese extraction due to oxidation is reduced from 20–30 % for solutions with a concentration of manganese ions of 1 and 5 mg/dm3 to 11–15 % for solutions with a concentration of 15 and 30 mg/dm3. A significant increase in the oxidation efficiency of manganese ions was achieved by using magnetite as a sorbent catalyst. The efficiency of water demanganization increases with increasing intensity of water aeration when mixing solutions. It has been established that strongly acid cation exchangers provide efficient extraction of manganese ions from water. At the same time, a high exchange capacity of strong acid cation exchange resin KU-2-8 in acid and salt form was noted. It is shown that the capacity of manganese ions of this cation exchange resin in the Ca2+-form is slightly lower. When using the cation exchange resin KU-2-8 in Ca2+-form to remove manganese ions from the solution already in the first samples, the leakage of manganese ions at the level of 10 mg/dm3 and above was observed. This indicates that this form of ion exchanger is not suitable for deep purification of water from manganese (II) ions. To increase the efficiency of manganese ion extraction from water, increase the duration of the filter cycle, magnetite and magnetite-modified cation exchange resin KU-2-8 were used as a sorbent-catalyst. It was shown that the cation exchange resin modified with magnetite provides the removal of a significant part of manganese ions due to catalytic oxidation on magnetite. The conditions of effective manganese extraction in static and dynamic conditions are determined

Визначення залежності ефективності зворотньо-осмотичних мембран низького тиску від рівня мінералізації води

This paper has established the dependence of the effectiveness of the reverse-osmotic low-pressure membranes Filmtec TW30-1812-50 on the initial concentrations of sulfate and sodium chloride in the range of 20–1000 mg/dm3 at the degrees of permeate selection of 1–90 % with the use of pressure of 3.6–10.0 atm. The dynamics of increasing the content of sulfates and chlorides in concentrates with an increase in the degree of permeate selection, selectivity, productivity, and filtration coefficient of the membrane have been determined. The conditions for calculating the membrane performance depending on the working pressure for sodium sulfate and sodium chloride have been defined. It is shown that the concentrations of sulfates and chlorides in permeates depend on their initial concentration in solutions and increase both with an increase in the initial concentration and with an increase in the degree of permeate selection. The latter factor is quite significant at the initial concentrations of chlorides and sulfates at a concentration of 1000 mg/dm3. The productivity of the membrane increases with a decrease in the salt content in water and decreases as the degree of permeate selection increases, which leads to an increase in the concentration of salts in the premembrane space. The selectivity of the membrane increases with increasing concentration of sodium sulfate and sodium chloride solutions in solutions, despite a certain increase in salt concentrations in permeates. For solutions of Na2SO4 and NaCl (20–1000 mg/dm3) at their reverse-osmotic desalting on the membrane, the filtration coefficients have constant values. For these initial concentrations, the filtration coefficient for Na2SO4 is 3.4–3.8 dm3/(m2∙atm), and for NaCl – 2.6–3.2 dm3/(m2∙atm). The data reported here allow us to conclude about the permissible level of mineralization, at which it is advisable to use reverse-osmotic low-pressure membranes. It is shown that an increase in the concentration of salts in concentrates leads to an increase in osmotic and working pressuresВстановлено залежність ефективності зворотньо-осмотичних мембран низького тиску Filmtec TW30-1812-50 від початкових концентрацій сульфату  та хлориду натрію в діапазоні 20–1000 мг/дм3 при ступенях відбору перміату 1–90 % із застосування тиску 3,6–10,0 атм. Визначено динаміку підвищення вмісту сульфатів та хлоридів у концентратах при збільшенні ступеню відбору перміату, селективність, продуктивність та коефіцієнт фільтрування мембрани. Визначено умови розрахунку продуктивності мембрани в залежності від робочого тиску для сульфату натрію та хлориду натрію. Показано, що концентрації сульфатів та хлоридів у перміаті залежать від їх початкової концентрації у розчинах і зростають як при збільшенні початкової концентрації, так і при збільшенні ступеню відбору перміату. Останній фактор є досить значним при початкових концентраціях хлоридів та сульфатів на рівні концентрації 1000 мг/дм3. Продуктивність мембрани зростає при зниженні вмісту солей у воді і знижується по мірі зростання ступеню відбору перміату, що призводить до підвищення концентрації солей у передмембранному просторі. Селективність мембрани зростає при підвищенні концентрації розчинів сульфату натрію та хлориду натрію у розчинах, не дивлячись на певне зростання концентрацій солей у перміатах. Для розчинів Na2SO4 та NaCl (20–1000 мг/дм3) при зворотньо-осмотичному їх знесоленні на мембрані коефіцієнти фільтрування мають постійні значення. Для вказаних вихідних концентрацій коефіцієнт фільтрування для Na2SO4 становить 3,4–3,8 дм3/(м2∙атм), а для NaCl – 2,6–3,2 дм3/(м2∙атм). Із отриманих даних можна зробити висновок про допустимий рівень мінералізації, при якому доцільне використання зворотньо-осмотичних мембран низького тиску. Показано, що, підвищення концентрації солей у концентратах зумовлює підвищення осмотичного та робочого тисків

Розробка реагентів для захисту обладнання систем водопостачання від солевідкладення та корозії

The object of research is environmentally friendly water exchange systems in industry and utilities. At existing enterprises, in the process of modernizing water use systems, they often switch to the use of corrosion inhibitors for metals and scale formation. After a long period of operation of these systems, equipment replacement is not performed. One of the most problematic places of reconstruction is the presence of scale formation and corrosion products on the inner surface of heat exchange equipment. These formations reduce the efficiency of heat transfer and level the effectiveness of corrosion inhibitors and scale builders.In this paper, the effectiveness of compositions proposed as etching solutions for cleaning metal surfaces from a sedimentary deposit, as well as stabilizers of scale formation, is evaluated. In the course of the study, compositions based on inorganic acids in the presence of urotropin, urotropin with thiocarbamide were used.The research results indicate that the P-29 composition is characterized by the lowest corrosivity among the options considered. The deep corrosion rate is 0.118907 mm/year. The rate of destruction of chemically shrunk gypsum is at least 90 %.For the purpose of effective and long-term use of heat exchange equipment, it is advisable to use corrosion and scale inhibitors. The paper presents a new P-33 composition, which at a concentration of 20 mg/dm3 (water hardness 230–490 mg-eq/dm3, t=90 °C, τ=5 h) provides a stabilization effect of 56.0–93.3 %, and the anti-scale effect – 95.5–99.3 %. With an increase in the concentration of the reagent to 50 %, the stabilization and anti-scale effects reach 100 %.The developed compositions for cleaning the surfaces of heat exchange equipment based on affordable low-cost reagents, which are dominated by analogues in efficiency, are characterized by low corrosivity and ensure removal of poorly soluble chemically resistant substances (gypsum) from the metal surface. P-33 composition is superior to analogs in that it provides stabilization of the precipitated structure in gypsum solutions in the presence of calcium and magnesium carbonates at high temperatures.Объектом исследования являются экологически безопасные водотеплообменные системы в промышленности и коммунальных хозяйствах. На действующих предприятиях в процессе модернизации систем водопользования часто переходят на использование ингибиторов коррозии металлов и накипеобразования. После длительного периода эксплуатации данных систем замены оборудования не производится. Одним из самых проблемных мест реконструкции является наличие продуктов накипеобразования и коррозии на внутренней поверхности теплообменного оборудования. Эти образования снижают эффективность теплопереноса и нивелируют эффективность ингибиторов коррозии и стабилизаторов накипеобразования.В работе проведена оценка эффективности композиций, предлагаемых в качестве травильных растворов для очистки поверхностей металла от осадкоотложений, а также в качестве стабилизаторов накипеобразования. В ходе исследования использовались композиции, созданные на основе неорганических кислот в присутствии уротропина, уротропина с тиокарбамидом.Результаты исследований указывают, что наименьшей коррозионной агрессивностью среди рассмотренных вариантов характеризуется композиция Р-29. Глубинный показатель коррозии 0,118907 мм/год. Показатель разрушения химически осажденного гипса составляет не менее 90 %.С целью эффективного и длительного использования теплообменного оборудования целесообразно применять ингибиторы коррозии и накипеобразования. В работе представлена новая композиция Р-33, которая в концентрации 20 мг/дм3 (жесткость воды 230–490 мг-экв/дм3, Т=90 °С, τ=5 ч) обеспечивает стабилизационный эффект 56,0–93,3 %, а противонакипной эффект – 95,5–99,3 %. С повышением концентрации реагента до 50 % стабилизационный и противонакипной эффекты достигают 100 %.Разработанные композиции для очистки поверхностей теплообменного оборудования на основе доступных недорогих реагентов, которые преобладают над аналогами по эффективности, характеризуются низкой коррозионной активностью и обеспечивают удаление с поверхности металла малорастворимых химически стойких веществ (гипса). Композиция Р-33 превосходит аналоги тем, что обеспечивает стабилизацию по осадкоотложениям в растворах гипса в присутствии карбонатов кальция и магния при высоких температурах.Об’єктом дослідження є екологічно безпечні водоциркуляційні теплообмінні системи в промисловості та комунальних господарствах. На діючих підприємствах в процесі модернізації систем водокористування часто переходять на використання інгібіторів корозії металів та накипоутворення. Після тривалого періоду експлуатації даних систем заміни обладнання не проводиться. Одним з найбільш проблемних місць реконструкції є наявність продуктів накипоутворення та корозії на внутрішній поверхні теплообмінного обладнання. Ці утворення знижують ефективність теплопереносу і нівелюють ефективність інгібіторів корозії та стабілізаторів накипоутворення.В роботі проведено оцінку ефективності композицій, запропонованих в якості травильних розчинів для очищення поверхонь металу від осадовідкладень, а також в якості стабілізаторів накипоутворення. В ході дослідження використовувалися композиції, створені на основі неорганічних кислот в присутності уротропіну, уротропіну з тіокарбамідом.Результати досліджень вказують, що найменшою корозійною агресивністю серед розглянутих варіантів характеризується композиція Р-29. Глибинний показник корозії 0,118907 мм/рік. Показник руйнування хімічноосадженого гіпсу складає не менше 90 %.З метою ефективного та тривалого використання теплообмінного обладнання доцільно застосовувати інгібітори корозії та накипоутворення. В роботі представлена нова композиція Р-33, яка в концентрації 20 мг/дм3 (жорсткість води 230–490 мг-екв/дм3, Т=90 °С, τ=5 год) забезпечує стабілізаційний ефект 56,0–93,3 %, а протинакипний ефект – 95,5–99,3 %. З підвищенням концентрації реагенту до 50 % стабілізаційний та протинакипний ефекти сягають 100 %.Розроблені композиції для очищення поверхонь теплообмінного обладнання на основі доступних недорогих реагентів, які переважають аналоги за ефективністю, характеризуються низькою корозійною активністю та забезпечують видалення з поверхні металу малорозчинних хімічно стійких речовин (гіпсу). Композиція Р-33 переважає аналоги тим, що забезпечує стабілізацію щодо осадовідкладень у розчинах гіпсу в присутності карбонатів кальцію та магнію при високих температурах

Sorbent-Catalyst for Acceleration of The Iron Oxidation Process

In this work, the process of water deironing by using magnetite as a catalyst to accelerate the oxidation of iron ions in an aqueous medium was investigated. It was shown that the efficiency of iron ion extraction depends on the solution concentration, sorbent dose and contact time. In all cases, the use of magnetite accelerated the process of extraction of iron by more than an order of magnitude in comparison with similar experiments on the oxidation of iron without the addition of a catalyst. At the pH values greater than 6, the use of magnetite as a catalyst contributes to the deep purification of water from iron ions

Вилучення іонів амонію з водних розчинів електродіалізом

We report results of investigating the processes of electrochemical oxidation of ammonium in a two-chamber electrolyzer depending on the composition of the original solutions ‒ anolyte and catholyte, current density, electrolysis duration. It is shown that the electrochemical oxidation of ammonia in aqueous solutions of ammonium sulfate proceeds at a rate of 14‒55 mg/(dm3·hours) at a current density of 86.2‒172.4 A/m2 and the starting concentrations of a given ion of 10‒120 mg/dm3. The rate of ammonium oxidation under these conditions increases with increasing starting concentrations of ammonium and with increasing current density.The output of oxidized ammonium for current and specific consumption of electricity for water purification from ammonium are defined based on ammonium concentrations and current density and increase with an increase in the concentration of a given ion and a decrease in current density.Ammonium oxidation rate increases by 1.66 times in solutions of ammonium sulfate ([NH4+]=90 mg/dm3, j=172.4 A/m3) in tap water, compared with distilled water. This is due to the presence of chlorides in tap water, which act as a catalyst during ammonium oxidation at the expense of the intermediate formation of active chlorine. Under these conditions, we observed complete oxidation of ammonia compared with solutions on distilled water where the residual ammonium concentrations reach 1‒3 mg/dm3.It is shown that the presence of chlorides in catholyte at a concentration of 30 mg/dm3 almost does not accelerate the oxidation of ammonium. Our work demonstrated thatекек in all cases, during oxidation of ammonium, pH of solutions decreases to 6.1‒2.0, which is predetermined by the oxidation of ammonium to nitrates and the acidification of water by the formed nitric and sulphuric acids.Based on the reported results, it can be concluded that the electrochemical method is the most promising method for the extraction of ammonium ions from water. Its application makes it possible to achieve a 100 % water purification.В работе были проведены исследования процессов электрохимического окисления аммония в двухкамерном электролизере в зависимости от состава исходных растворов – анолита и католита, плотности тока, времени электролиза. Показано, что электрохимическое окисление аммония в водных растворах сульфата аммония проходит со скоростью 14–55 мг/(дм3·ч) при плотности тока 86,2–172,4 А/м2 и исходных концентрациях даного иона 10–120 мг/дм3. Скорость окисления аммония при данных условиях возрастает с повышением исходных концентраций аммония и с увеличением плотности тока.Выход окисленного аммония по току и удельный расход электричества на очистку воды от аммония также определяются концентрациями аммония и плотностью тока и возрастают при увеличении концентрации данного иона и снижении плотности тока.Скорость окисления аммония возрастает в 1,66 раза в растворах сульфата аммония ([NH4+]=90 мг/дм3, j=172,4 А/м3) в водопроводной воде по сравнению с дистиллированной водой. Это обусловлено наличием в водопроводной воде хлоридов, которые играют роль катализатора при окислении аммония за счет промежуточного образования активного хлора. В данных условиях отмечено полное окисление аммония по сравнению с растворами в дистиллированной воде, где остаточные концентрации аммония достигают 1–3 мг/дм3.Показано, что наличие хлоридов в католите в концентрации 30 мг/дм3 практически не приводит к ускорению процесса окисления аммония. В работе показано, что во всех случаях при окислении аммония рН растворов снижается до 6,1–2,0, что обусловлено окислением аммония до нитратов и подкислением воды образованными азотной и серной кислотами.Из приведенных результатов можно сделать вывод, что электрохимический метод является наиболее перспективным методом для извлечения ионов аммония из воды. С его помощью можно достичь 100 % очистки водыУ роботі були проведені дослідження процесів електрохімічного окиснення амонію в двокамерному електролізері в залежності від складу вихідних розчинів – аноліту і католіту, щільності струму, часу електролізу. Показано, що електрохімічне окиснення амонію у водних розчинах сульфату амонію проходить із швидкістю 14–55 мг/(дм3·год) при щільності струму 86,2–172,4 А/м2 і вихідних концентраціях за даним іоном 10–120 мг/дм3. Швидкість окиснення амонію за даних умов зростає із підвищенням вихідних концентрацій амонію та із збільшенням щільності струму.Вихід окисненого амонію за струмом та питома витрата електрики на очищення води від амонію також визначаються концентраціями даного іону та щільністю струму і зростають при збільшенні концентрації амонію та зниженні щільності струму.Швидкість окиснення амонію зростає в 1,66 рази в розчинах сульфату амонію ([NH4+]=90 мг/дм3, j=172,4 А/м3) у водопровідній воді в порівнянні із дистильованою водою. Це обумовлено наявністю у водопровідній воді хлоридів, які відіграють роль каталізатора при окисненні амонію за рахунок проміжного утворення активного хлору. В даних умовах відмічено повне окиснення амонію в порівнянні з розчинами в дистильованій воді, де залишкові концентрації амонію сягають 1–3 мг/дм3.Показано, що наявність хлоридів у католіті в концентрації 30 мг/дм3 практично не призводить до прискорення процесу окиснення амонію.В роботі показано, що у всіх випадках при окисненні амонію рН розчинів знижується до 6,1–2,0, що обумовлено окисненням амонію до нітратів та підкисленням води утвореними азотною та сірчаною кислотами.З наведених результатів можна зробити висновок, що електрохімічний метод є найбільш перспективним методом для вилучення іонів амонію з води. З його допомогою можна досягти 100 % очищення вод

Estimation of the Efficiency of Ammonia Oxidation in Anolyte of Two-Chamber Electrolyzer

In this study, the processes of electrochemical oxidation of ammonia in a two-chamber electrolyzer with anion exchange membrane MA-41 were investigated. An estimation of the efficiency of the process of oxidation of ammonia, depending on the chemical composition of the initial solution of anolyte and catholyte, current density and time of electrolysis was carried out. It was shown that the oxidation of ammonia in the anode chamber passes quickly and is accompanied by a significant decrease in pH due to the formation of nitrogen dioxide and nitrates. At the same time, the current output and the electrical conductivity of the dilute solutions was rather low. The effect of chlorides on the process of electrolysis was investigated. It was shown that the presence of chlorides in the anolyte catalyzes the processes of oxidation of ammonia. An increase in the concentration of chlorides in the anolyte increases output and reduces electricity consumption. The presence of chlorides in the catholyte does not accelerate oxidation. The presence of sulfates, both in the anolyte and in the catholyte, slows down the process of oxidation of ammonia as a result of the oxidation of sulfates to persulfates, which are quite passive to ammonium ions. At the same time, electricity consumption increases

Вилучення іонів амонію з водних розчинів електродіалізом

We report results of investigating the processes of electrochemical oxidation of ammonium in a two-chamber electrolyzer depending on the composition of the original solutions ‒ anolyte and catholyte, current density, electrolysis duration. It is shown that the electrochemical oxidation of ammonia in aqueous solutions of ammonium sulfate proceeds at a rate of 14‒55 mg/(dm3·hours) at a current density of 86.2‒172.4 A/m2 and the starting concentrations of a given ion of 10‒120 mg/dm3. The rate of ammonium oxidation under these conditions increases with increasing starting concentrations of ammonium and with increasing current density.The output of oxidized ammonium for current and specific consumption of electricity for water purification from ammonium are defined based on ammonium concentrations and current density and increase with an increase in the concentration of a given ion and a decrease in current density.Ammonium oxidation rate increases by 1.66 times in solutions of ammonium sulfate ([NH4+]=90 mg/dm3, j=172.4 A/m3) in tap water, compared with distilled water. This is due to the presence of chlorides in tap water, which act as a catalyst during ammonium oxidation at the expense of the intermediate formation of active chlorine. Under these conditions, we observed complete oxidation of ammonia compared with solutions on distilled water where the residual ammonium concentrations reach 1‒3 mg/dm3.It is shown that the presence of chlorides in catholyte at a concentration of 30 mg/dm3 almost does not accelerate the oxidation of ammonium. Our work demonstrated thatекек in all cases, during oxidation of ammonium, pH of solutions decreases to 6.1‒2.0, which is predetermined by the oxidation of ammonium to nitrates and the acidification of water by the formed nitric and sulphuric acids.Based on the reported results, it can be concluded that the electrochemical method is the most promising method for the extraction of ammonium ions from water. Its application makes it possible to achieve a 100 % water purification.В работе были проведены исследования процессов электрохимического окисления аммония в двухкамерном электролизере в зависимости от состава исходных растворов – анолита и католита, плотности тока, времени электролиза. Показано, что электрохимическое окисление аммония в водных растворах сульфата аммония проходит со скоростью 14–55 мг/(дм3·ч) при плотности тока 86,2–172,4 А/м2 и исходных концентрациях даного иона 10–120 мг/дм3. Скорость окисления аммония при данных условиях возрастает с повышением исходных концентраций аммония и с увеличением плотности тока.Выход окисленного аммония по току и удельный расход электричества на очистку воды от аммония также определяются концентрациями аммония и плотностью тока и возрастают при увеличении концентрации данного иона и снижении плотности тока.Скорость окисления аммония возрастает в 1,66 раза в растворах сульфата аммония ([NH4+]=90 мг/дм3, j=172,4 А/м3) в водопроводной воде по сравнению с дистиллированной водой. Это обусловлено наличием в водопроводной воде хлоридов, которые играют роль катализатора при окислении аммония за счет промежуточного образования активного хлора. В данных условиях отмечено полное окисление аммония по сравнению с растворами в дистиллированной воде, где остаточные концентрации аммония достигают 1–3 мг/дм3.Показано, что наличие хлоридов в католите в концентрации 30 мг/дм3 практически не приводит к ускорению процесса окисления аммония. В работе показано, что во всех случаях при окислении аммония рН растворов снижается до 6,1–2,0, что обусловлено окислением аммония до нитратов и подкислением воды образованными азотной и серной кислотами.Из приведенных результатов можно сделать вывод, что электрохимический метод является наиболее перспективным методом для извлечения ионов аммония из воды. С его помощью можно достичь 100 % очистки водыУ роботі були проведені дослідження процесів електрохімічного окиснення амонію в двокамерному електролізері в залежності від складу вихідних розчинів – аноліту і католіту, щільності струму, часу електролізу. Показано, що електрохімічне окиснення амонію у водних розчинах сульфату амонію проходить із швидкістю 14–55 мг/(дм3·год) при щільності струму 86,2–172,4 А/м2 і вихідних концентраціях за даним іоном 10–120 мг/дм3. Швидкість окиснення амонію за даних умов зростає із підвищенням вихідних концентрацій амонію та із збільшенням щільності струму.Вихід окисненого амонію за струмом та питома витрата електрики на очищення води від амонію також визначаються концентраціями даного іону та щільністю струму і зростають при збільшенні концентрації амонію та зниженні щільності струму.Швидкість окиснення амонію зростає в 1,66 рази в розчинах сульфату амонію ([NH4+]=90 мг/дм3, j=172,4 А/м3) у водопровідній воді в порівнянні із дистильованою водою. Це обумовлено наявністю у водопровідній воді хлоридів, які відіграють роль каталізатора при окисненні амонію за рахунок проміжного утворення активного хлору. В даних умовах відмічено повне окиснення амонію в порівнянні з розчинами в дистильованій воді, де залишкові концентрації амонію сягають 1–3 мг/дм3.Показано, що наявність хлоридів у католіті в концентрації 30 мг/дм3 практично не призводить до прискорення процесу окиснення амонію.В роботі показано, що у всіх випадках при окисненні амонію рН розчинів знижується до 6,1–2,0, що обумовлено окисненням амонію до нітратів та підкисленням води утвореними азотною та сірчаною кислотами.З наведених результатів можна зробити висновок, що електрохімічний метод є найбільш перспективним методом для вилучення іонів амонію з води. З його допомогою можна досягти 100 % очищення вод