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

Поліпшення зазначених технологічних схем потребує використання ефективного способу концентрування іонів SO42- у шахтних водах, що дозво-лило б підвищити якість мінерального добрива. Для вирішення цієї задачі ви-користано ДМ із поліакриламіду (ПАА) і сополімеру акриламіду з діетиламі-ноетилметакрилатом (АА-ДЕАЕМ), які проявляють за умов зворотного осмосу значно більшу затримку іонів SO42-, ніж Cl-.

Слід зазначити, що оптимальні значення рН розчинів, при яких ДМ із ПАА і АА-ДЕАЕМ проявляють найбільшу вибірну дію, знаходяться відповідно у кислій і лужній областях. Така особливість обумовлює різний підхід у розробці технологічних схем із використанням цих ДМ для розділення зворотним осмосом іонів SO42- і Cl- у слабомінералізованих водах, які характеризуються високою твердістю, при їх комплексній переробці. Щоб уникнути сульфатного бар’єра при використанні ДМ із ПАА вихідну воду доцільно попередньо декальціювати за допомогою Na – катіонітових фільтрів. У випадку використання ДМ із АА-ДЕАЕМ знижувати твердість води краще содово-вапняним методом, який забезпечує значення рН води, що необхідне для функціонування цієї ДМ.

Враховуючи ці дослідження, розроблена технологічна схема комплексної переробки слабомінералізованих шахтних вод із попереднім розділенням іонів SO42- і Cl- зворотним осмосом за допомогою ДМ із АА-ДЕАЕМ. Основною відмінністю цієї схеми є те, що декальціювання шахтної води та концентрування іонів SO42- відбувається при високих значеннях рН. Одержаний при цьому пермеат і ретентат підлягають окремій переробці відповідними методами.

На основі проведених досліджень розраховані орієнтовні техніко-економічні показники установки комплексної переробки стічних вод шахти ім.

А. Ф. Засядька продуктивністю 500 м3/год. Ці розрохунки показують, що вже зараз може бути здійснена економічно ефективна комплексна переробка слабомінералізованих шахтних вод. Впровадження такої переробки дозволить виключити забруднення довкілля шахтними водами, а також розширити ресурси чистої води та мінеральної сировини. Технологічний регламент комплексної установки передано Мінвуглепрому УРСР для її проектування та виготовлення.

При очищенні стічних вод гальванічних виробництв зворотним осмосом значна увага приділена вибору найефективніших напівпроникних мембран. Показано, що серед досліджуваних лише мембрана МГА-100 очищає промивну воду від іонів CrO42- до норм на її скид у відкриті водойми.

Випробуваннями дослідної зворотноосмотичної установки з одним рулонним елементом за реальних умов на Кам’янець-Подільському машино-будівному заводі підтверджена висока ефективність очищення промивних вод від іонів CrO42- зворотним осмосом. Разом із тим показано, що при цьому необхідно дотримуватися ретельного попереднього очищення промивної води.

На основі результатів визначення основних закономірностей процесу очищення промивних вод від іонів CrO42- зворотним осмосом розроблена технологічна схема, що забезпечує повторне використання очищеної промивної води у технологічному циклі, а одержаний при цьому ретентат після відповідної обробки використовується для приготування робочих розчинів гальванічних ванн. Розроблену технологічну схему впроваджено на НВО “Радіоприлад

ім. С. П. Корольова” (м. Київ).

При розробці технології очищення промивних вод від іонів важких металів зворотним осмосом за допомогою самоутворюваних ДМ з їх гідроксополімерів має важливе значення вибір найефективніших основ для формування цих ДМ. Результати проведених досліджень показують, що промислово виготовлені з оксиду алюмінію пористі керамічні трубки, які характеризуються високою хімічною, механічною та термічною стійкістю, можна використовувати для очищення стічних вод від іонів важких металів. При цьому ДМ, які утворю-ються з гідроксосполук іонів Fe3+ і Cr3+ на поверхні цих трубок, проявляють вторинну затримку інших речовин. Зокрема, затримка іонів Cl- підлягає закономірностям зворотного осмосу, а затримка мінеральних масел – адсорбції на колоїдних частках гідроксосполук іонів Fe3+. На основі одержаних резуль-татів розроблена і впроваджена на Хмільницькому ремонтно-механічному заводі (Вінницька область) установка продуктивністю 4 м3/год із керамічними мембранами, призначена для очищення стічних вод від зазначених забруднень до норм на скид у відкриті водойми.

 

 

Експериментально та теоретично обгрунтуване поєднання зворотного осмосу з іншими фізико-хімічними методами водоочищення при знесоленні слабомінералізованих вод. Показано, що для знесолення слабомінералізованих вод зворотним осмосом залежно від їх типу та хімічного складу доцільно використовувати, як динамічні, так і полімерні мембрани, при цьому їх транспортні властивості визначаються сукупним впливом компонентів системи. На основі результатів дослідження основних фізико-хімічних закономірностей процесу зворотного осмосу розроблені науково обгрунтовані ефективні технології комплексної переробки слабомінералізованих вод з метою одержання чистої води та цінних речовин, придатних для використання у народному господарстві, що сприяє поліпшенню екологічної обстановки в Україні.

2. Вперше встановлений звязок між зарядом колоїдних часток гідроксосполук полізарядних іонів металів і транспортними властивостями ДМ, сформованих із цих гідроксосполук. Показано, що чітко виражені екстремальні значення транспортних властивостей цих мембран відповідають тим значенням рН розчинів, при яких утворюються гідроксополімери полізарядних іонів металів, які найкраще забезпечують поєднання у напівпроникності мембран електрохімічного та структурного механізмів. Макроелектрофорезом та іншими методами встановлено, що основну роль у затримці іонів досліджуваними мембранами відіграє електрохімічний механізм. Методами ЯМР і ДСК виявлена зміна структури води у цих мембранах, що свідчить також про суттєвий внесок структурного механізму у перенесення води через них.

3. Визначені закономірності зміни транспортних властивостей