Защита природных водоемов от загрязнения ионами меди при сбросе сточных вод электростанций

Наведено результати досліджень зі стабілізаційної обробки води для підживлення водооборотних систем охолодження йонообмінним методом. Вивчено процеси пом’якшення води на сильно- та слабокислотних катіонітах у присутності йонів міді. Визначено залежність ефективності очищення води від йонів міді та її пом’якшення в залежності від форми йоніту та витрати води. Показано, що застосування слабокислотного катіоніту в кислій формі забезпечує практично повну декарбонізацію води при частковому її підкисленні. Застосування йонітів у сольовій формі дозволяє нейтралізувати воду при ефективному її пом’якшенні та очищенні від йонів міді. Вивчено процеси регенерації катіонітів кислими та сольовими розчинами. Показано, що підживлення систем охолодження пом’якшеною водою дозволить впровадити безстічні водоциркуляційні системи охолодження, що забезпечить надійний захист водойм від забруднення йонами зі міді стічних вод електростанцій.The results of the water stabilization treatment studies to feed the cooling water circulation systems by ion exchange method are reported. The processes of the water softener on strongly and weakly acidic cation resins in the presence of copper ions are studied. The relation of the water purification efficiency from copper and its softening depending on the form of the ion-exchanger and water consumption was determined. It is shown that the use of weakly acidic cation resin in the acid form provides nearly complete decarbonization of water by partial acidification. The use of ion exchangers in salt form allowsto neutralize the waterwith effective mitigation and clean-up of the copper ions. The processes of cation resin regeneration by acidic and saline solutions were analyzed. It is shown that the make-up cooling systems by softened water will introduce stagnant circulation cooling system that will provide reliable protection of waters from pollution by power plan wastewater copper ions.Приведены результаты исследований по стабилизационной обработке воды для подпитки водооборотных систем охлаждения ионообменным методом. Изучены процессы смягчения воды на сильно- и слабокислотных катионитах в присутствии ионов меди. Определена зависимость эффективности очистки воды от меди и ее смягчения в зависимости от формы ионита и расхода воды. Показано, что применение слабокислотных катионитов в кислой форме обеспечивает практически полную декарбонизацию воды при частичном ее подкислении. Применение ионитов и в солевой форме позволяет нейтрализовать воду при эффективном ее смягчении и очистке от ионов меди. Изучены процессы регенерации катионитов кислыми и солевыми растворами. Показано, что подпитка систем охлаждения смягченной водой позволит внедрить бессточные циркуляционные системы охлаждения, что обеспечит надежную защиту водоемов от загрязнения ионами меди со сточных вод электростанций

Research of sorption and desorption processes of cadmium ions (CD2+) on KU-2-8 ionite in acid form from mineralized wastewater

Колєгова, А. С. Вивчення процесів сорбції та десорбції іонів кадмію (Cd2+) на іоніті КУ-2-8 у кислій формі з мінералізованих стічних вод = Research of sorption and desorption processes of cadmium ions (CD2+) on KU-2-8 ionite in acid form from mineralized wastewater / А. С. Колєгова, Г. Г. Трохименко // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2019. – № 1 (475). – С. 243–250.Abstract. Infiltrating cadmium compounds to the environment comes mainly from untreated wastewater of engineering industry, non-ferrous metallurgy, galvanic industries, etc. Therefore, the main aim of protecting the aquatic environment was to develop and improve waste-free wastewater treatment technologies containing high concentrations of cadmium. There are many methods of treatment sewage of electroplating manufacture, but their choice depends on the requirements for water quality and methods availability. Ion exchange is one of the promising methods for extracting heavy metal ions from waste galvanic waters. The aim of the investigation was to study the processes of sorption and desorption of cadmium ions on the KU-2-8 ionite in the acidic form under dynamic conditions. The efficiency of sorption of Cd2+ on the cation exchanger KU-2-8 in H+-form by ion-exchange method from highly mineralized model solutions of sewage and washing waters of metalworking enterprises was investigated in the work. The processes of ionite regeneration from cadmium ions with sulfuric acid were studied and the efficiency of ion exchange for the improvement of waste-free technologies of sewage and flushing water of metalworking enterprises was studied. Removing cadmium ions was carried out in an ion exchange column containing a 20 cm3 ion exchange resin. The concentration of metal ions was 10–50 meq/dm3. The regeneration of saturated ionite with metals was carried out by 5, 8 and 10% sulfuric acid. The concentration of heavy metal ions, acidity, alkalinity and pH of the medium were controlled in the samples. The sorption results showed that when the sorption of 0.01 n model solution of cadmium sulfate the total capacity of the ion exchanger reached 1808.75 meq/dm3, the sorption of 0.02 n and 0.05 n solution of the total capacity of the ion exchanger reached 2063.75 meq/dm3, 2082 meq/dm3, respectively. The increase in the capacity of the ionite can be explained by the fact that as the concentration of metal cations increases, the capacity also grows. In general, the results of studies have shown that the use of ion exchange is quite effective for the extraction of heavy metals. The sorption and regeneration efficiency averaged 95%. The scientific novelty of the work is that for the first time the sorption of cadmium ions at concentrations of 10, 20 and 50 meq/dm3 was carried out in terms of metal and their desorption of 5, 8 and 10% sulfuric acid from the cation exchanger KU-2-8 in the acidic form. These results can be used in the development of low-waste technologies for the purification of water from cadmium ions, which increases the environmental friendliness of working processes at metalworking enterprises.Анотація. Надходження сполук кадмію до навколишнього середовища відбувається в основному від недоочищених стічних вод машинобудівної галузі, кольорової металургії, гальванічних виробництв тощо. Тому головною метою захисту водного середовища було розроблення та вдосконалення безвідходних технологій очищення стічних вод, що містять високі концентрації кадмію. Існує багато методів очищення стічних вод гальванічних виробництв, але їх вибір залежить від вимог до якості води та доступності. Одним із перспективних методів вилучення іонів важких металів зі стічних гальванічних вод є іонний обмін. Метою роботи було вивчення процесів сорбції та десорбції іонів кадмію на іоніті КУ-2-8 у кислій формі в динамічних умовах. У роботі досліджено ефективність сорбції Cd2+ на катіоніті марки КУ-2-8 у H+-формі іонообмінним методом з високомінералізованих модельних розчинів стічних та промивних вод метало оброблюваних підприємств. Вивчено процеси регенерації іоніту від іонів кадмію за допомогою сірчаної кислоти та визначено ефективність іонного обміну для вдосконалення безвідходних технологій очищення стічних та промивних вод металооброблюваних підприємств. Вилучення іонів кадмію проведено в іонообмінній колонці, в якій розміщали іоніт об’ємом 20 см3. Концентрація іонів металу становила 10–50 мг-екв/дм3. Регенерацію насиченого іоніту металами проведено 5, 8 та 10%-ю сірчаною кислотою. Під час відбору проб постійно контролювалися концентрація кадмію, кислотність, лужність та рН. Результати сорбції показали, що за сорбції 0,01 н модельного розчину сульфату кадмію повна ємність іоніту сягала 1808,75 мг-екв/дм3, за сорбції 0,02 н та 0,05 н розчину повна ємність іоніту сягала 2063,75 мг-екв/дм3, 2082 мг-екв/дм3 відповідно. Збільшення ємності іоніту можна пояснити тим, що в разі збільшення концентрації катіонів металу ємність також збільшується. Загалом, результати досліджень показали, що застосування іонного обміну досить ефективне в разі вилучення важких металів. Ефективність сорбції та регенерації сягала в середньому 95 %. Наукова новизна роботи полягає в тому, що вперше було проведено сорбцію іонів кадмію за концентрацій 10, 20 та 50 мг-екв/дм3 у перерахунку на метал та їх десорбцію 5, 8 та 10 % сірчаною кислотою з катіоніту марки КУ-2-8 у кислій формі.Дані результати можна використовувати для розроблення маловідходних технологій очищення води від іонів кадмію, що підвищує рівень екологічності процесів обробки металів на металооброблювальних підприємствах