Розробка методики оцінки ступеня екологічної небезпеки джерел забруднення водного середовища

The new procedure for evaluation of the degree of environmental safety of water sites based on the comparison of the influence of separate point sources of sewage discharge was developed. The use of this procedure will make it possible to solve the problem of identifying ecologically dangerous sites and to determine priority directions of aquatic sites protection in the region. The essence of this procedure is to assess the environmental hazard of specific facilities of the national economy taking into account the safety level, the degree of influence on the water quality of an aquatic site, effectiveness of monitoring and the magnitude of anthropogenic load.The logical-mathematical model of evaluating the impact of sources of water environment pollution, based on determining the coefficients of conditions of sewage discharge, sewage pollution and the load on an aquatic site, was proposed. The degree of environmental hazard of the sources of pollution of aquatic sites was determined by the value of coefficient of harmful influence of a pollution source on aquatic sites by the five-level scale from "safe" to "extremely hazardous". The designed scale corresponds to the environmental classification of the Water Framework Directive of the EU 2000/60/EU.Testing of the developed procedure was performed on an example of the section of a river basin that is typical for territorial production complexes, where the facilities of nuclear power industry, industrial manufacturing and public utilities are located. Based on determining block and total coefficient of harmful influence of the sources of pollution of aquatic sites, we developed the map of ecological hazard of the sources of the river basin pollution. The sources of pollution of aquatic sites were classified by the designed scale. It was established that large enterprises of housing and communal services and the facilities of machine-building industry have the greatest degree of environmental hazard. These facilities belong to class II and are described as "hazardous’. Enterprises of atomic power and hydropower plants belong to class III of hazard − "moderately hazardous".Results of the analysis can be used to develop water resources management strategies and measures to reduce the impact of pollution sources on aquatic sitesРазработана новая методика оценки уровня экологической опасности водных объектов на основе сопоставления влияния отдельных точечных источников сброса сточных вод. Использование такой методики позволяет решить проблему выявления экологически опасных объектов и определения приоритетных направлений защиты водных объектов в регионе. Сущность методики заключается в оценке экологической опасности конкретных объектов народного хозяйства с учетом уровня безопасности, степени влияния на качество воды водного объекта, эффективности мониторинга и величины антропогенной нагрузки.Предложена логико-математическая модель оценки влияния источников загрязнения водной среды, которая базируется на определении коэффициентов условий сброса сточных вод, загрязненности сточных вод и нагрузки на водный объект. Определение степени экологической опасности источников загрязнения водных объектов осуществляется по значению коэффициента вредного влияния источника загрязнения на водные объекты по пятиуровневой шкале от «безопасного» к «чрезвычайно опасному». Разработанная шкала отвечает экологической классификации Водной Рамочной Директивы ЕС 2000/60/ЕС.Апробация разработанной методики проводилась на примере типичного для территориальных производственных комплексов участка бассейна реки, где расположены объекты атомной энергетики, промышленного производства и коммунального хозяйства. На базе определения блочных и общего коэффициента вредного влияния источников загрязнения водных объектов была разработана карта экологической опасности источников загрязнения бассейна реки. Проведена классификация источников загрязнения водных объектов по разработанной шкале. Установлено, что наибольшую степень экологической опасности имеют большие предприятия жилищно-коммунального хозяйства и производственные объекты машиностроительной отрасли. Эти объекты принадлежат ко второму классу и характеризуются как «опасные». Предприятия атомной энергетики и гидроэлектростанции принадлежат к третьему классу опасности − «умеренно опасные».Результаты анализа могут быть использованы при разработке стратегии управления водными ресурсами и мероприятий по снижению уровня влияния источников загрязнения на водные объектыРозроблено методику оцінки рівня екологічної безпеки водних об’єктів на основі співставлення впливу окремих точкових джерел скиду стічних вод. Використання такої методики дозволяє розв’язати проблему виявлення екологічно небезпечних об’єктів та визначення пріоритетних напрямків захисту водних об’єктів у регіоні. Сутність методу полягає у оцінці екологічної небезпеки конкретних об’єктів народного господарства з урахуванням рівня небезпечності, ступеня впливу на якість води водного об’єкту, ефективності моніторингу та величини антропогенного навантаження.Запропоновано логіко-математичну модель оцінки впливу джерел забруднення водного середовища, що базується на визначенні коефіцієнтів умов скиду стічних вод, забрудненості стічних вод та навантаження на водний об’єкт. Визначення ступеня екологічної небезпеки джерел забруднення водних об’єктів здійснюється за значенням коефіцієнту шкідливого впливу джерела забруднення на водні об’єкти за п’ятирівневою шкалою від «безпечного» до «надзвичайно небезпечного». Розроблена шкала відповідає екологічній класифікації Водної Рамкової Директиви ЄС 2000/60/ЕС.Апробація розробленої методики проводилася на прикладі типової для територіальних виробничих комплексів ділянки басейну річки, де розташовані об’єкти атомної енергетики, промислового виробництва та комунального господарства. На основі визначення блокових та загального коефіцієнту шкідливого впливу джерел забруднення водних об’єктів було розроблено карту екологічної небезпеки джерел забруднення басейну річки. Проведено класифікацію джерел забруднення водних об’єктів за розробленою шкалою. Встановлено, що найбільший ступінь екологічної небезпеки мають великі підприємства житлово-комунального господарства та виробничі об’єкти машинобудівної галузі. Ці об’єкти належать до другого класу і характеризуються як «небезпечні». Підприємства атомної енергетики та гідроелектростанції належать до третього класу небезпеки − «помірно небезпечні».Результати аналізу можуть бути використані при розробці стратегії управляння водними ресурсами та заходів щодо зниження рівня впливу джерел забруднення на водні об’єкт

Вилучення катіонів Cu2+, Zn2+ та Ni2+ зі стічних вод промислових підприємств іонітом КУ-2-8

The object of the research is model solutions of wastewater and wash water from metal processing enterprises containing copper, nickel and zinc ions. One of the most problematic places is that the process of sorption of copper, nickel and zinc cations on the strongly acidic cation exchanger KU-2-8 at high metal concentrations is not well understood.The sorption and desorption processes of Cu2+, Zn2+ and Ni2+ ions on KU-2-8 cation exchanger in the H+ form are studied using model solutions of metal sulfate at high concentrations. The experiments were carried out in an ion-exchange column with a diameter of 2 cm 2 loaded with cation exchanger with a volume of 20 cm 3. During the research, the concentration of metals was measured by titrometric, photometric and instrumental methods (concentration of copper, zinc and nickel ions, acidity, alkalinity, pH). Model solutions of heavy metal ions Cu2+, Zn2+ and Ni2+ with a concentration of 10, 20, and 50 mg-Eq/dm3 were passed through KU-2-8 ion exchanger in the H+ form. During sorption of 0.01 n model solutions, the ion exchanger capacity on average reached 2073 mg-Eq/dm3, at 0.02 n – 2140 mg-Eq/dm3 and at 0.05 n – 2100 mg-Eq/dm3. After metal extraction from model solutions and complete saturation of the ion exchanger, the conditions for the regeneration of cation exchanger in the Cu2+, Zn2+ and Ni2+ form with solutions of 5, 8 and 10 % sulfuric acid were studied. The efficiency of desorption of divalent metal ions from an ion exchanger was almost 100 %.The scientific novelty of the work lies in the fact that metal ions were sorbed for the first time at concentrations of 10, 20, and 50 mg-Eq/dm3 in terms of metal and their desorption of 5, 8, and 10 % sulfuric acid from cation exchanger.After the experiments, a scheme for washing water treatment using ion exchange and electrolysis was proposed, which will allow the organization of environmentally friendly metal processing processes at galvanic enterprises.Объектом исследования являются модельные растворы сточных вод и промывных вод металлообрабатывающих предприятий, содержащих ионы меди, никеля и цинка. Одним из самых проблемных мест является то, что недостаточно изучены процессы сорбции катионов меди, никеля и цинка на сильнокислотном катионите КУ-2-8 при высоких концентрациях металлов.В работе были изучены процессы сорбции и десорбции ионов Cu2+, Zn2+ и Ni2+ на катионите КУ-2-8 в Н+-форме, используя модельные растворы сульфат металлов при высоких концентрациях. Опыты проводили в ионообменной колонке диаметром 2 см2 с загруженным катионитом объемом 20 см3. В процессе проведения исследований измеряли концентрацию металлов титриметрическими, фотометрическими и инструментальными методами (концентрации ионов меди, цинка и никеля, кислотность, щелочность, рН). Модельные растворы ионов тяжелых металлов Cu2+, Zn2+ и Ni2+ концентрацией 10, 20 и 50 мг-экв/дм3 пропускали через ионит КУ-2-8 в Н+-форме. Емкость ионита при сорбции 0,01 н модельных растворов в среднем достигала 2073 мг-экв/дм3, при 0,02 н – 2140 мг-экв/дм3 и при 0,05 н – 2100 мг-экв/дм3. В работе после извлечения металлов из модельных растворов и полного насыщения ионита было изучено условия регенерации катионита в Cu2+, Zn2+ и Ni2+-форме растворами 5, 8 и 10 % серной кислотой. Эффективность десорбции ионов двухвалентных металлов с ионита составляла почти 100 %.Научная новизна работы заключается в том, что была проведена сорбция ионов металлов при концентрациях 10, 20 и 50 мг-экв/дм3 в пересчете на металл и их десорбцию 5, 8 и 10 % серной кислотой с катионита.После проведения опытов была предложена схема очистки промывных вод с помощью ионного обмена и электролиза, что позволит на предприятиях гальванических производств организовывать экологически безопасные процессы обработки металлов.Об'єктом дослідження є модельні розчини стічних вод та промивних вод металооброблювальних підприємств, що містять іони міді, нікелю та цинку. Одним з найбільш проблемних місць є те, що недостатньо вивчені процес сорбції катіонів міді, нікелю та цинку на сильнокислотному катіоніті КУ-2-8 при високих концентраціях металів.В роботі було вивчено процеси сорбції та десорбції іонів Cu2+, Zn2+ та Ni2+ на катіоніті КУ-2-8 в Н+-формі, використовуючи модельні розчини сульфат металів за високих концентрацій. Досліди проводили в іонообмінній колонці діаметром 2 см2 із завантаженим катіонітом об’ємом 20 см3. У процесі проведення досліджень вимірювали концентрацію металів титрометричними, фотометричними і інструментальними методами (концентрації іонів міді, цинку і нікелю, кислотність, лужність, рН). Модельні розчини іонів важких металів Cu2+, Zn2+ і Ni2+ концентрацією 10, 20 та 50 мг-екв/дм3 пропускали через іоніт КУ-2-8 у Н+-формі. Ємність іоніту при сорбції 0,01 н модельних розчинів у середньому досягала 2073 мг-екв/дм3, при 0,02 н – 2140 мг-екв/дм3 і при 0,05 н – 2100 мг-екв/дм3. У роботі після вилучення металів з модельних розчинів та повного насичення іоніту було вивчено умови регенерації катіоніту в Cu2+, Zn2+ та Ni2+-формі розчинами 5, 8 та 10 % сірчаної кислоти. Ефективність десорбції іонів двухвалентних металів з іоніту складала майже 100 %.Наукова новизна роботи полягає в тому, що було проведено сорбцію іонів металів при концентраціях 10, 20 та 50 мг-екв/дм3 в перерахунку на метал та їх десорбцію 5, 8 та 10 % сірчаною кислотою з катіоніту.Після проведення дослідів було запропоновано схему очищення промивних вод за допомогою іонного обміну та електролізу, що дасть змогу на підприємствах гальванічних виробництв організовувати екологічно-безпечні процеси обробки металів

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

Вилучення катіонів Cu2+, Zn2+ та Ni2+ зі стічних вод промислових підприємств іонітом КУ-2-8

The object of the research is model solutions of wastewater and wash water from metal processing enterprises containing copper, nickel and zinc ions. One of the most problematic places is that the process of sorption of copper, nickel and zinc cations on the strongly acidic cation exchanger KU-2-8 at high metal concentrations is not well understood.The sorption and desorption processes of Cu2+, Zn2+ and Ni2+ ions on KU-2-8 cation exchanger in the H+ form are studied using model solutions of metal sulfate at high concentrations. The experiments were carried out in an ion-exchange column with a diameter of 2 cm 2 loaded with cation exchanger with a volume of 20 cm 3. During the research, the concentration of metals was measured by titrometric, photometric and instrumental methods (concentration of copper, zinc and nickel ions, acidity, alkalinity, pH). Model solutions of heavy metal ions Cu2+, Zn2+ and Ni2+ with a concentration of 10, 20, and 50 mg-Eq/dm3 were passed through KU-2-8 ion exchanger in the H+ form. During sorption of 0.01 n model solutions, the ion exchanger capacity on average reached 2073 mg-Eq/dm3, at 0.02 n – 2140 mg-Eq/dm3 and at 0.05 n – 2100 mg-Eq/dm3. After metal extraction from model solutions and complete saturation of the ion exchanger, the conditions for the regeneration of cation exchanger in the Cu2+, Zn2+ and Ni2+ form with solutions of 5, 8 and 10 % sulfuric acid were studied. The efficiency of desorption of divalent metal ions from an ion exchanger was almost 100 %.The scientific novelty of the work lies in the fact that metal ions were sorbed for the first time at concentrations of 10, 20, and 50 mg-Eq/dm3 in terms of metal and their desorption of 5, 8, and 10 % sulfuric acid from cation exchanger.After the experiments, a scheme for washing water treatment using ion exchange and electrolysis was proposed, which will allow the organization of environmentally friendly metal processing processes at galvanic enterprises.Объектом исследования являются модельные растворы сточных вод и промывных вод металлообрабатывающих предприятий, содержащих ионы меди, никеля и цинка. Одним из самых проблемных мест является то, что недостаточно изучены процессы сорбции катионов меди, никеля и цинка на сильнокислотном катионите КУ-2-8 при высоких концентрациях металлов.В работе были изучены процессы сорбции и десорбции ионов Cu2+, Zn2+ и Ni2+ на катионите КУ-2-8 в Н+-форме, используя модельные растворы сульфат металлов при высоких концентрациях. Опыты проводили в ионообменной колонке диаметром 2 см2 с загруженным катионитом объемом 20 см3. В процессе проведения исследований измеряли концентрацию металлов титриметрическими, фотометрическими и инструментальными методами (концентрации ионов меди, цинка и никеля, кислотность, щелочность, рН). Модельные растворы ионов тяжелых металлов Cu2+, Zn2+ и Ni2+ концентрацией 10, 20 и 50 мг-экв/дм3 пропускали через ионит КУ-2-8 в Н+-форме. Емкость ионита при сорбции 0,01 н модельных растворов в среднем достигала 2073 мг-экв/дм3, при 0,02 н – 2140 мг-экв/дм3 и при 0,05 н – 2100 мг-экв/дм3. В работе после извлечения металлов из модельных растворов и полного насыщения ионита было изучено условия регенерации катионита в Cu2+, Zn2+ и Ni2+-форме растворами 5, 8 и 10 % серной кислотой. Эффективность десорбции ионов двухвалентных металлов с ионита составляла почти 100 %.Научная новизна работы заключается в том, что была проведена сорбция ионов металлов при концентрациях 10, 20 и 50 мг-экв/дм3 в пересчете на металл и их десорбцию 5, 8 и 10 % серной кислотой с катионита.После проведения опытов была предложена схема очистки промывных вод с помощью ионного обмена и электролиза, что позволит на предприятиях гальванических производств организовывать экологически безопасные процессы обработки металлов.Об'єктом дослідження є модельні розчини стічних вод та промивних вод металооброблювальних підприємств, що містять іони міді, нікелю та цинку. Одним з найбільш проблемних місць є те, що недостатньо вивчені процес сорбції катіонів міді, нікелю та цинку на сильнокислотному катіоніті КУ-2-8 при високих концентраціях металів.В роботі було вивчено процеси сорбції та десорбції іонів Cu2+, Zn2+ та Ni2+ на катіоніті КУ-2-8 в Н+-формі, використовуючи модельні розчини сульфат металів за високих концентрацій. Досліди проводили в іонообмінній колонці діаметром 2 см2 із завантаженим катіонітом об’ємом 20 см3. У процесі проведення досліджень вимірювали концентрацію металів титрометричними, фотометричними і інструментальними методами (концентрації іонів міді, цинку і нікелю, кислотність, лужність, рН). Модельні розчини іонів важких металів Cu2+, Zn2+ і Ni2+ концентрацією 10, 20 та 50 мг-екв/дм3 пропускали через іоніт КУ-2-8 у Н+-формі. Ємність іоніту при сорбції 0,01 н модельних розчинів у середньому досягала 2073 мг-екв/дм3, при 0,02 н – 2140 мг-екв/дм3 і при 0,05 н – 2100 мг-екв/дм3. У роботі після вилучення металів з модельних розчинів та повного насичення іоніту було вивчено умови регенерації катіоніту в Cu2+, Zn2+ та Ni2+-формі розчинами 5, 8 та 10 % сірчаної кислоти. Ефективність десорбції іонів двухвалентних металів з іоніту складала майже 100 %.Наукова новизна роботи полягає в тому, що було проведено сорбцію іонів металів при концентраціях 10, 20 та 50 мг-екв/дм3 в перерахунку на метал та їх десорбцію 5, 8 та 10 % сірчаною кислотою з катіоніту.Після проведення дослідів було запропоновано схему очищення промивних вод за допомогою іонного обміну та електролізу, що дасть змогу на підприємствах гальванічних виробництв організовувати екологічно-безпечні процеси обробки металів

Визначення впливу реакції середовища та способу модифікування магнетиту на ефективність сорбції важких металів

Development of reliable, environmentally safe and economically advantageous methods of water purification from heavy metals is the primary task for environmental protection. The effectiveness of sorption treatment and additional treatment of natural waters from ions of heavy metals with the use of modified magnetite was studied. The samples of magnetite obtained at the ratio of concentrations of iron (II) and iron (III) of 1:2; 1:1 and 2:1 and the samples modified by sodium sulfide were used as a sorbent. Experimental studies revealed that the sorption capacity of magnetite by ions of heavy metals increases at the increase in the ratio [Fe2+]/[Fe3+] from 1:2 to 2:1. The influence of pH of the medium on the effectiveness of sorption of heavy metal ions on magnetite was studied. It was shown that the sorption capacity of magnetite for ions of copper, zinc, nickel and cadmium increases at the increase in pH of the medium from 6.0 to 8.6 due to partial hydrolysis of heavy metal ions. An increase in sorption capacity of magnetite occurs when it is modified by guanidine, thiosemicarbazide and sodium sulfide, which makes it possible to reduce residual concentrations of heavy metals to μg/dm3. The use of magnetite modified by sodium sulfite, obtained at К=2, makes it possible to completely remove cadmium ions from water and reduce copper concentration to 1.2 μg/dm3. This proves the appropriateness of using these sorbents for additional treatment or deep purification of water from ions of heavy metals. It was shown that it is appropriate to use magnetite for extraction of heavy metal ions from water in the presence of hardness ions, which do not affect the selectivity of this sorbent for ions of heavy metals. Thus, based on the obtained results of sorption purification of water from ions of heavy metals while using magnetite, we proposed a fundamental technological circuit for treatment of wastewater of nuclear power plants at discharge to water bodiesРазработка надежных, экологически безопасных и экономически выгодных методов очистки воды от тяжелых металлов является первоочередной задачей для охраны окружающей среды. Исследована эффективность сорбционной очистки и доочистки природных вод от ионов тяжелых металлов при использовании модифицированного магнетита. В качестве сорбента использовали образцы магнетита, получены при соотношении концентраций ионов железа (II) и железа (ІІІ) 1:2; 1:1 и 2:1, и образцы модифицированные сульфидом натрия. Экспериментальными исследованиями показано, что сорбционная емкость магнетита по ионах тяжелых металлов, возрастает при увеличении соотношения [Fe2+]/[Fe3+] от 1:2 до 2:1. Исследовано влияние рН среды на эффективность сорбции ионов тяжелых металлов на магнетите. Показано, что сорбционная емкость магнетита по ионам меди, цинка, никеля и кадмия возрастает при увеличении рН среды от 6,0 до 8,6, что обусловлено частичным гидролизом ионов тяжелых металлов. Повышение сорбционной емкости магнетита происходит при модифицировании его гуанидином, тиосемикарбазидом и сульфидом натрия, что позволяет уменьшить остаточные концентрации тяжелых металлов до мкг/дм3. Использование модифицированного сульфидом натрия магнетита, полученного при К=2, позволяет полностью из воды удалить ионы кадмия, а концентрацию меди снизить до 1,2 мкг/дм3. Это подтверждает целесообразность использования данных сорбентов для доочистки или глубокой очистки воды от ионов тяжелых металлов. Показано, что магнетит целесообразно использовать для извлечения из воды ионов тяжелых металлов при наличии ионов жесткости, поскольку онине влияют на селективность данного сорбента по ионах тяжелых металлов. Таким образом, на основе полученных результатов сорбционной очистки воды от ионов тяжелых металлов при использовании магнетита, предложено принципиальную технологическую схему очистки сточных вод атомных электростанций при сбросе в водоемыРозробка надійних, екологічно безпечних і економічно вигідних методів очищення води від важких металів є першочерговим завданням для охорони навколишнього середовища. Досліджено ефективність сорбційного очищення та доочищення природних вод від іонів важких металів при використанні модифікованого магнетиту. Як сорбент використовували зразки магнетиту отримані при співвідношенні концентрацій іонів заліза (ІІ) і заліза (ІІІ) 1:2; 1:1 і 2:1, та зразки модифіковані сульфідом натрію. Експериментальними дослідженнями показано, що сорбційна ємність магнетиту по іонах важких металів зростає при збільшенні співвідношення [Fe2+]/[Fe3+] від 1:2 до 2:1. Досліджено вплив рН середовища на ефективність сорбції іонів важких металів на магнетиті. Показано, що сорбційна ємність магнетиту по іонам міді, цинку, нікелю та кадмію зростає при збільшенні рН середовища від 6,0 до 8,6, що обумовлено частковим гідролізом іонів важких металів. Підвищення сорбційної ємності магнетиту відбувається при модифікуванні його гуанідіном, тіосемікарбазідом і сульфідом натрію, що дозволяє зменшити залишкові концентрації важких металів до мкг/дм3. Використання модифікованого сульфідом натрію магнетиту, отриманого при К=2, дозволяє повністю з води вилучити іони кадмію, а концентрацію міді знизити до 1,2 мкг/дм3. Це підтверджує доцільність використання даних сорбентів для доочищення чи глибокого очищення води від іонів важких металів. Показано, що магнетит доцільно використовувати для вилучення із води іонів важких металів при наявності іонів жорсткості, які не впливають на селективність даного сорбенту по іонах важких металів. Таким чином, на основі отриманих результатів сорбційного очищення води від іонів важких металів при використанні магнетиту, запропоновано принципову технологічну схему очищення стічних вод атомних електростанцій при скиді у водойм

Визначення впливу реакції середовища та способу модифікування магнетиту на ефективність сорбції важких металів

Development of reliable, environmentally safe and economically advantageous methods of water purification from heavy metals is the primary task for environmental protection. The effectiveness of sorption treatment and additional treatment of natural waters from ions of heavy metals with the use of modified magnetite was studied. The samples of magnetite obtained at the ratio of concentrations of iron (II) and iron (III) of 1:2; 1:1 and 2:1 and the samples modified by sodium sulfide were used as a sorbent. Experimental studies revealed that the sorption capacity of magnetite by ions of heavy metals increases at the increase in the ratio [Fe2+]/[Fe3+] from 1:2 to 2:1. The influence of pH of the medium on the effectiveness of sorption of heavy metal ions on magnetite was studied. It was shown that the sorption capacity of magnetite for ions of copper, zinc, nickel and cadmium increases at the increase in pH of the medium from 6.0 to 8.6 due to partial hydrolysis of heavy metal ions. An increase in sorption capacity of magnetite occurs when it is modified by guanidine, thiosemicarbazide and sodium sulfide, which makes it possible to reduce residual concentrations of heavy metals to μg/dm3. The use of magnetite modified by sodium sulfite, obtained at К=2, makes it possible to completely remove cadmium ions from water and reduce copper concentration to 1.2 μg/dm3. This proves the appropriateness of using these sorbents for additional treatment or deep purification of water from ions of heavy metals. It was shown that it is appropriate to use magnetite for extraction of heavy metal ions from water in the presence of hardness ions, which do not affect the selectivity of this sorbent for ions of heavy metals. Thus, based on the obtained results of sorption purification of water from ions of heavy metals while using magnetite, we proposed a fundamental technological circuit for treatment of wastewater of nuclear power plants at discharge to water bodiesРазработка надежных, экологически безопасных и экономически выгодных методов очистки воды от тяжелых металлов является первоочередной задачей для охраны окружающей среды. Исследована эффективность сорбционной очистки и доочистки природных вод от ионов тяжелых металлов при использовании модифицированного магнетита. В качестве сорбента использовали образцы магнетита, получены при соотношении концентраций ионов железа (II) и железа (ІІІ) 1:2; 1:1 и 2:1, и образцы модифицированные сульфидом натрия. Экспериментальными исследованиями показано, что сорбционная емкость магнетита по ионах тяжелых металлов, возрастает при увеличении соотношения [Fe2+]/[Fe3+] от 1:2 до 2:1. Исследовано влияние рН среды на эффективность сорбции ионов тяжелых металлов на магнетите. Показано, что сорбционная емкость магнетита по ионам меди, цинка, никеля и кадмия возрастает при увеличении рН среды от 6,0 до 8,6, что обусловлено частичным гидролизом ионов тяжелых металлов. Повышение сорбционной емкости магнетита происходит при модифицировании его гуанидином, тиосемикарбазидом и сульфидом натрия, что позволяет уменьшить остаточные концентрации тяжелых металлов до мкг/дм3. Использование модифицированного сульфидом натрия магнетита, полученного при К=2, позволяет полностью из воды удалить ионы кадмия, а концентрацию меди снизить до 1,2 мкг/дм3. Это подтверждает целесообразность использования данных сорбентов для доочистки или глубокой очистки воды от ионов тяжелых металлов. Показано, что магнетит целесообразно использовать для извлечения из воды ионов тяжелых металлов при наличии ионов жесткости, поскольку онине влияют на селективность данного сорбента по ионах тяжелых металлов. Таким образом, на основе полученных результатов сорбционной очистки воды от ионов тяжелых металлов при использовании магнетита, предложено принципиальную технологическую схему очистки сточных вод атомных электростанций при сбросе в водоемыРозробка надійних, екологічно безпечних і економічно вигідних методів очищення води від важких металів є першочерговим завданням для охорони навколишнього середовища. Досліджено ефективність сорбційного очищення та доочищення природних вод від іонів важких металів при використанні модифікованого магнетиту. Як сорбент використовували зразки магнетиту отримані при співвідношенні концентрацій іонів заліза (ІІ) і заліза (ІІІ) 1:2; 1:1 і 2:1, та зразки модифіковані сульфідом натрію. Експериментальними дослідженнями показано, що сорбційна ємність магнетиту по іонах важких металів зростає при збільшенні співвідношення [Fe2+]/[Fe3+] від 1:2 до 2:1. Досліджено вплив рН середовища на ефективність сорбції іонів важких металів на магнетиті. Показано, що сорбційна ємність магнетиту по іонам міді, цинку, нікелю та кадмію зростає при збільшенні рН середовища від 6,0 до 8,6, що обумовлено частковим гідролізом іонів важких металів. Підвищення сорбційної ємності магнетиту відбувається при модифікуванні його гуанідіном, тіосемікарбазідом і сульфідом натрію, що дозволяє зменшити залишкові концентрації важких металів до мкг/дм3. Використання модифікованого сульфідом натрію магнетиту, отриманого при К=2, дозволяє повністю з води вилучити іони кадмію, а концентрацію міді знизити до 1,2 мкг/дм3. Це підтверджує доцільність використання даних сорбентів для доочищення чи глибокого очищення води від іонів важких металів. Показано, що магнетит доцільно використовувати для вилучення із води іонів важких металів при наявності іонів жорсткості, які не впливають на селективність даного сорбенту по іонах важких металів. Таким чином, на основі отриманих результатів сорбційного очищення води від іонів важких металів при використанні магнетиту, запропоновано принципову технологічну схему очищення стічних вод атомних електростанцій при скиді у водойм

Оцінка рівня забруднення поверхневих вод р. Інгулець важкими металами

Трохименко, Г. Г. Оцінка рівня забруднення поверхневих вод р. Інгулець важкими металами = Assessment of heavy metal river Ingulets surface water pollution / Г. Г. Трохименко, Н. В. Циганюк // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2016. – № 3 (465). – С. 106–111.Розглянуто проблему накопичення важких металів у поверхневих водах річки Інгулець. Розроблений метод підготовки проб для встановлення концентрації металів на атомно-абсорбційному спектрофотометрі С – 115М1. Встановлено рівень концентрацій важких металів у воді р. Інгулець.The low efficiency of implemented targeted programs to reduce the anthropogenic impact on hydroecosystem and overcoming its negative consequences demand a search for the optimal evidence reasonable decisions to improve the quality of Ingul river water basin for different economic sectors of water resources and the required number and suitable quality. Methodical bases of such research must be based on a detailed and comprehensive study of the hydrochemical regime and surface water quality. The aim of this work is to study the quality of the Ingulets river basin surface water lower part, which flows through the Mykolayiv region territory.A method for the preparation of samples for determining the metal concentration by the technique of atomic absorption spectrophotometry "C – 115M1" is developed. The level of concentration of heavy metals in Ingulets is defined. These results indicate that the priority pollutants in this territory is Mn and Pb. There are considerable variations of sampling points concentration distribution.Рассмотрена проблема накопления тяжелых металлов в поверхностных водах реки Ингулец. Разработан метод подготовки проб для определения концентрации металлов на атомно-абсорбционном спектрофотометре С – 115М1. Выявлен уровень концентраций тяжелых металлов в Ингулец

Impact of the Russia–Ukraine armed conflict on water resources and water infrastructure

The armed conflict between Ukraine and Russia that began in late February 2022 has far-reaching environmental consequences, especially regarding water resources and management. Here we analysed the multifaceted impacts of the military actions on freshwater resources and water infrastructure during the first three months of the conflict. We identified the nature of the impacts, the kind of pressures imposed on the water sector and the negative consequences for the availability and quality of freshwater resources for the civilian population. Our results showed that many water infrastructures such as dams at reservoirs, water supply and treatment systems and subsurface mines have been impacted or are at risk from military actions. Continuation of the conflict will have multiple negative sustainability implications not only in Ukraine but also on a global scale, hampering achievement of clean water and sanitation, conservation and sustainable use of water resources, and energy and food security

Інноваційні технології у розвитку екологічного землеробства на Півдні України

Інноваційні технології у розвитку екологічного землеробства на Півдні України = Innovative technologies in the development of ecological agriculture in Southern Ukraine / Г. Г. Трохименко, О. Г. Грушина, О. М. Маринець, О. Л. Гіржева // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2021. – № 1 (484). – С. 117–124.Анотація. У роботі визначено доцільність використання засобів комп’ютерного моделювання процесу зрошення для вирощування сільськогосподарських культур в умовах Степу на Півдні України з метою отримання кращих урожаїв, приведено розрахунки зрошення та визначення норм поливу, а також загального водопостачання сільськогосподарських культур. Наведено аналіз особливостей будови та принципів роботи сучасних автоматизованих систем прийняття рішень, що призначені для розв’язання проблем різнопланових сільськогосподарських задач. Розглянуто такі системи: 1. Програма CROPWAT, що є інструментом підтримки прийняття рішень, який дозволяє проводити стандартні обчислення для евапотранспірації й вивчення використання поливних систем, а також для створення зрошувальних схем і управління ними. 2. Система «Полив онлайн» є апаратно-програмним інструментом, який запроваджує інноваційні технології професійного зрошення та реалізує автоматичні системи поливу від проєкту до збору урожаю. 3. The Agricultural Production Systems Simulator (APSIM). Симулятор систем сільськогосподарського виробництва – це модульна платформа для моделювання біофізичних процесів у сільськогосподарських системах. Особливо в таких системах, що стосуються економічних та екологічних результатів практики управління в умовах кліматичного ризику. 4. Особливу увагу приділено програмі AquaCrop, яка є моделлю продуктивності системи «сільгоспкультура – зволоження», що розроблена для оцінки впливу умов навколишнього середовища та управління на продуктивність сільськогосподарських культур. Система прогнозує врожайність трав’янистих рослин залежно від водоспоживання, що особливо актуально в умовах, коли дефіцит вологи є головним чинником, який лімітує продуктивність культур. Розглянуто роботу програми AquaCrop на прикладі моделювання періоду вегетації та розрахунку врожайності картоплі. Проаналізовані чотири етапи моделювання кінцевого урожаю, наведено відповідні алгоритми розрахунків параметрів. Систематизовані та розділені по блоках для кожного параметра дані, необхідні для розрахунку симуляції періоду вегетації. Прораховано такі величини, як кількість випаруваної вологи, можлива кількість бур’янів, засоленість ґрунту, надходження дощової вологи, кількість вологи на кожному періоді вегетації, солоність ґрунту у розрізі, баланс вологи й випаровування. Результати розрахунків наведено у вигляді графіків-діаграм. Кінцевим результатом роботи програми є змодельований індекс урожаю та кількість можливого врожаю, які представлено у роботі.Abstract. The paper identifies the feasibility of using computer simulations of the irrigation process for growing crops in the steppe in Southern Ukraine in order to obtain better yields, calculations of irrigation and determination of irrigation rates, as well as general water supply of crops. The analysis of the structural features and principles of work of modern automated decision-making systems intended for the decision of problems of diverse agricultural tasks is resulted. The following systems are considered: 1. CROPWAT program, which is a decision support tool that allows you to perform standard calculations for evapotranspiration and study the use of irrigation systems, as well as to create irrigation schemes and their management. 2. The system “Irrigation online” is a hardware and software tool that introduces innovative technologies of professional irrigation and implements automatic irrigation systems from design to harvest. 3. The Agricultural Production Systems Simulator (APSIM). The simulator of agricultural production systems is a modular platform for modelling biophysical processes in agricultural systems. Especially in such systems that relate to the economic and environmental performance of climate risk management practices; 4. Particular attention is paid to the AquaCrop program, which is a model of productivity of the system “crop – humidification”, designed to assess the impact of environmental conditions and management on crop productivity. The system predicts the yield of herbaceous plants depending on water consumption, which is especially important in conditions where moisture deficiency is the main factor that limits crop productivity. The work of the AquaCrop program on the example of modelling the growing season and calculation of potato yield is considered. Four stages of final crop modelling are analyzed, the corresponding algorithms of parameter calculations are given. Systematized and divided into blocks for each parameter data required to calculate the simulation of the growing season. Quantities such as the amount of evaporated moisture, the possible number of weeds, the salinity of the soil, the inflow of rain moisture, the amount of moisture in each growing season, the salinity of the soil in the section, the balance of moisture and evaporation were calculated. The results of calculations are given in the form of graphs-diagrams. The end result of the program is a simulated yield index and the number of possible harvests that is presented in the paper

Електроекстракція важких металів із стічних вод для захисту природних водойм від забруднення

The most promising methods of eluates recycling are electrolysis and electrodialysis. It is possible to obtain metals and purified regeneration solutions for repeated regeneration in case of application of electrochemical methods. The processes of electrolysis of solutions of cadmium and zinc sulfates and chlorides in electrolysers of different types were explored, the influence of conditions of electrolysis on effectiveness of extraction and separation of metals, obtaining inorganic acids for repeated usage in regeneration processes was determined.Single- and double-chamber electrolysers, in which cathode was made of stainless steel and titanium anode was covered with ruthenium oxide, were used. Cathodic and anodic areas in double-chamber electrolysers were separated by the anion exchange membrane MA-41.Solution of cadmium sulfate or of zinc sulfate was found in the cathodic chamber in double-chamber electrolysers. Solution of sulfuric acid with concentration of 50 mg-equiv./dm3 was in the anodic chamber.It is recommended to carry out electrolysis for two hours when using a single-chamber electrolyser at a voltage of 5 V with the purpose of removing cadmium from sulfuric acid solution and reusing regeneration solution of sulfuric acid. Almost complete removal of cadmium ions and concentration of sulfuric acid in anolyte is achieved in case of using a double-chamber electrolyser. However, in terms of power saving, release of cadmium should be performed in single-chamber electrolysers.However, it is recommended to perform zinc removal from eluates in double-chamber electrolysers. In this case, zinc ions are almost completely removed within four hours at voltage of 25 V. The maximum current efficiency is 42‒80 %.Conditions of separation of zinc and cadmium in the eluate are associated with acidity of the solutions. A stage-by-stage removal of metals – cadmium followed by zinc, is observed during electrolysis of the mixture of cadmium and zinc chlorides in a single-chamber electrolyser. Current efficiency of metals is 30–68 %. In the case of electrolysis of a mixture of zinc and cadmium sulfates, only cadmium (В=100 %) is removed from the solution, while zinc ions completely remain in solution. Zinc is released only at the transfer of the electrolyte to a double-chamber electrolyserИсследованы процессы электрохимического удаления ионов кадмия и цинка отдельно и в смеси из растворов серной или соляной кислот в одно- и двухкамерных электролизерах. Показана графическая зависимость выхода по току тяжелых металлов от начальных характеристик растворов и условий процесса. Доказана перспективность использования электролиза для селективного удаления тяжелых металлов из смеси из кислых растворовДосліджено процеси електрохімічного видалення іонів кадмію та цинку окремо і в суміші з розчинів сірчаної або соляної кислот в одно- та двокамерних електролізерах. Показано графічну залежність виходу за струмом важких металів від початкових характеристик розчинів та умов процесу. Доведена перспективність використання електролізу для селективного видалення важких металів із суміші з кислих розчині