Зворотний осмос у поєднанні з іншими фізико-хімічними методами при знесоленні слабомінералізованих вод

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А. В. ДУМАНСЬКОГО

 

КУЧЕРУК ДМИТРО ДМИТРОВИЧ

 

УДК 541. 18. 045: 532. 71: 628. 165

 

 

21. 06. 01- екологічна безпека

 

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук

 

Київ-2002

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського НАН України.

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук Бєляков Володимир Миколайович, Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В. І. Вернадського НАН України, завідувач відділу мембранних і сорбційних процесів і матеріалів; доктор хімічних наук Міщук Наталія Олексіївна, Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського НАН України, завідувач відділу електрохімії дисперсних систем доктор хімічних наук Цебренко Марія Василівна, Київський національний університет технологій та дизайну Міністерства освіти та науки України, професор кафедри технології переробки пластмас і опоряджувального виробництва.

Провідна установа: Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, відділ синтезу та дослідження неорганічних іонітів, м. Київ.

Захист відбудеться 04. 06. 2002 р. о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26. 183. 01 при Інституті колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського НАН України за адресою: 03680, МСП, м. Київ-142, бульв. акад. Вернадського, 42.

 

 

Актуальність роботи. Науково-технічний прогрес розвиває продуктивні сили, покращує умови життя людини, але водночас викликає забруднення навколишнього природного середовища. Внаслідок техногенної діяльності людини постійно зростає загроза екологічної катастрофи. Охорона довкілля стала глобальною проблемою, що вимагає об’єднання зусиль усього людства для збереження життя на Землі.

Складна екологічна ситуація виникла в Україні. Це пов’язано з тим, що економіка України розвивалася без належної оцінки екологічних наслідків для окремих регіонів і в цілому держави.

Проблемним в Україні є стан водного господарства. Високий рівень забруднення джерел питного водопостачання, недостатня ефективність технологій водопідготовки призводять до невисокої якості питної води в Україні, що є серйозною загрозою здоров’ю нації.

Головна причина загострення цієї проблеми полягає у зростанні антропогенного впливу на водні ресурси, що спричиняється інтенсивним хімічним, біологічним і радіаційним забрудненням діючих і потенційних джерел питного водопостачання. Особливо забруднені ріки Донбасу та Кривбасу, що перетворилися в колектори мінералізованих стічних вод.

Виходячи з вимог екологічної безпеки, беззастережному знесоленню перед скидом у відкриті водойми підлягають усі мінералізовані води. Знесоленням природних мінералізованих вод можна також вирішити проблему забезпечення питною водою населення південних регіонів України, зокрема, за умов екстремальних ситуацій.

Аналіз науково-технічної літератури показує, що найдоцільніше для цієї мети використовувати зворотний осмос. Проявляючи високу економічність і ефективність, цей метод забезпечує не тільки знесолення мінералізованих вод, але й їх очищення від більшості видів забруднень, у тому числі і радіоактивних.

Якщо технологія знесолення природних мінералізованих вод зворотним осмосом широко відображена й обгрунтована у науково-технічній літературі, то фізико-хімічні аспекти цієї проблеми, на наш погляд, потребують подальшого дослідження. Недостатня увага приділена також науковому обгрунтуванню процесів знесолення промислових стічних вод зворотним осмосом. Особливо обмеженою є інформація з питань знесолення слабомінералізованих (солевміст до 10-12 г/дм3) вод зворотним осмосом, коли з еколого-економічних міркувань виникає необхідність у комплексній переробці цих вод із метою одержання чистої води і цінних речовин, придатних для використання у народному господарстві.

Важливе значення для знесолення зворотним осмосом ряду промислових стічних вод набувають динамічні мембрани (ДМ), сформовані з різних органічних і неорганічних речовин у колоїдному стані. Такі мембрани характеризуються високою продуктивністю і просто формуються. Особливо перспективні так звані самоутворювані ДМ, сформовані з домішок, які містяться у стічних водах. ДМ є також зручними модельними системами для дослідження механізму зворотного осмосу, оскільки часто формуються з дисперсних речовин, які добре досліджені у фізичній і колодній хімії. Не виключено, що в майбутньому ці мембрани знайдуть широке використання для очищення деяких промислових стічних вод, як від органічних, так і неорганічних речовин. Про це свідчать результати досліджень, проведених у нашій країні і за рубежем.

Для знесолення слабомінералізованих вод зворотним осмосом поряд з ДМ доцільно використовувати полімерні, у тому числі й ацетилцелюлозні мембрани. Вони характеризуються значною затримкою практично всіх видів забруднень із високою концентрацією, що забезпечує одержання питної води високої якості, зокрема, за умов екстремальних ситуацій. Проявляючи високу солезатримку, такі мембрани особливо ефективні для концентрування солей, що важливо для комплексної переробки слабомінералізованих вод.

Таким чином, проблема знесолення слабомінералізованих вод зворотним осмосом при їх комплексній переробці є досить складною, як у науковому, так і у технічному аспектах. Адже тут необхідно раціонально узгодити різні методи водоочищення, що не можна вирішити прямим перенесенням відомих технічних прийомів. Вирішення цих задач неможливе без використання методів дослідження та процесів, які застосовуються у фізичній і колоїдній хімії. Тому розробка фізико-хімічних основ знесолення слабомінералізованих вод зворот-ним осмосом у поєднанні з іншими методами водоочищення є досить важливою й актуальною задачею, що спрямована на поліпшення екологічної обстановки в Україні.

Мета та задачі роботи. Метою роботи є експериментальне та