3. Ауыр металдардың қоршаған ортаға тигізетін әсері.

Ауыр және түсті металдардың уыттылық әсері жан- жақты. Организмге өту формалары мен түсу жолдарына байланысты металдар концарогендік қасиетті де көрсетеді. Никель өндірісіндегі жұмысшылардың тыныс алу жолдарының рак ауруына жиі ұшырайтындығын айтуға болады.

Қорғасын политропты улы элемент, адам және жануарлардың барлық ағзалары мен жүйелеріне әсер етеді. Бұл кезде, белгілі өгерістер жүйкелік және қан айналу жүйесінде, сонымен қатар бауырда және ас қорыту жүйесінде байқалады.

Ауыр металдардың қоршаған ортаға түсу көздері табиғи және техногенді болып келеді. Мыс және мырыштың техногенді түсу мөлшері жобамен 75%, кадмий мен сынап-50 %, никель-30 %, кобальт-10 % құрайды .

Ауыр металдардың ауаға антропогенді түсу көздеріне: түсті метал мен олардың қосылыстарының өндірістері, мұнай өңдеу, автомобил транспорты, химия өнеркәсібі, ал табиғи көздеріне- шаң, орман өрті, вулкандардың әрекеті, өсімдіктер, теңіз тұздары және т.б. жатады. Жел әсерінен шаң түрінде үшатын майда топырақ бөлшектерінің құрамында- 58 % табиғи текті мырыш, ал оның өсімдіктерге өтуі 20 %-ке жуық .

Ауыр металдар ауа қабатында негізінен шаң және аэрозолдер құрамында бейорганикалық және органикалық қосылыс түрінде кездеседі. Солардың ішінен мырыш негізінен өлшем шамасы 0,5-1 мкм-лік субмикрондық бөлшек аэрозолі ретінде болса, никель (1 мкм) ірі дисперсті бөлшекті аэрозол түрінде болады. Әсіресе Еуропа мен Солтүстік Америка құрлығының ірі қалалары мен елді мекендеріндегі ауа қабатында мырыш пен мыс 100-340 нг/м³-ке дейін жетсе, оның табиғи ортадағы таралуы ауада: мырыш - 0,038-25 нг/м³, никель- 0,06-4,5 нг/м³, ал судағы мөлшері; мырыш - 0,004-0,033 мкг/л, никель - 0,5-3, топырақта мырыш- 39-117 мг/кг, никель-16-61 мг/кг мөлшерінде болады.

Сулы ортада ауыр металдар негізінен бос түріндегі ион және органикалық немесе бейорганикалық жақсы еритін комплексті қосылыстардың жүзгін, коллойд немесе еріген түрінде кездеседі. Бейорганикалық қосылыстары- галогенидтер, сульфаттар, фосфаттар, карбонаттар және т.б.

Бақылау сұрақтары:

1. Кара және түсті металлургия кәсіпорындарының ластанған ағызынды суларының құрамы.

2. Машина жасау кәсіпорындарының гальваникалық және қышқылмен өңдеу цехтарының ағызынды сулары құрамы.

3. Өндірістік ағызынды суларын еріген заттардан суды тазалау үшін қолданылатын әдістердің түрлері.

4. Құрамында органикалық және минералды уытты заттар бар өндірістік ағызынды суларды залалсыздандыру тәсілі.

5. Ауыр металдардың қоршаған ортаға түсу көздері.

Әдебиеттер:

1. Жатқанбаев Ж. Экология негіздері. Оқулық. – Алматы: «Зият», 2004 ж. -212 б.

2. Голицын А.Н. Основы промышленной экологии. –М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 240 с.

Дәріс №18. Қолданылған ерітінділер мен ағызынды суларды биологиялық әдіс арқылы залалсыздандыру. Электролиз әдісі арқылы қолданылған ерітінділерді құрамындағы зиянды заттардан арылту әдістері.

Жоспары:

1. Қолданылған ерітінділер мен ағызынды суларды биологиялық әдіс арқылы залалсыздандыр.

2. Электролиз әдісі арқылы қолданылған ерітінділерді құрамындағы зиянды заттардан арылту әдістері.

1. Қолданылған ерітінділер мен ағызынды суларды биологиялық әдіс арқылы залалсыздандыр. Биохимиялық залалсыздандыру табиғи жағдайда – суару даласында, сүзу алаңында немесе биологиялық көлшіктерде, сол сияқты жасанды жағдайларда – биологиялық сүзгілер мен аэротенкте іске асырылып органикалық табиғаты бар зиянды заттарды толық жоюға мүмкіндік береді. Кейбір микроорганизмдер суды тазалауда қолданыс тауып жүр. Әдіс су құрамындағы минералды және ерімейтін органикалық қосылыстардан арылғаннан кейін қолданылады.

Бұл әдістің негізгі кемшілігіне -микроорганизмдердің ағызынды сулардағы уытты заттарға сезімталдығы, қиын тотығатын органикалық заттардың ыдырауының тиімділігінің аздығы. Биохимиялық тазалаудың тиімділігін арттырудың мүмкін тәсілінің бірі ретінде “микробты” әдісті айтуға болады. Жоғары концентрациялы уытты және қиын тотығатын заттарға бейімделген, арнайы жағдайда көбейтілген микроорганизмдерді қолдану арқылы ағызынды суларды жоғары тиімділікпен тазалауға болады. Сол сияқты тиімділікті арттыру тәсілінің бірі ретінде әртүрлі химиялық мутагендер көмегімен микроорганизмдердің физиологиялық активтілігін жоғарылату болып табылады.

Қазіргі кезде реагенттердің табылуы күннен күнге қиын болып, олардың өзіндік құны жоғарылауда. Ал, электрохимиялық тазалау процестерді жүргізу, үздіксіз іске асырыла отырып жеңіл автоматтандырылады. Қондырғылар ықшамды түрде жасалынады. Осыған байланысты электр энергиясының қосымша қоры мол жерлерде бұл қондырғыларды қолдануға баса маңыз аударылып отыр.

2. Электролиз әдісі арқылы қолданылған ерітінділерді құрамындағы зиянды заттардан арылту әдістері. Қара және түсті металдарды күкірт қышқылы ерітіндісімен өңдегенде екі түрлі ағызынды сулар түзіледі: қолданылған қышқылды травильді ерітінді мен ағызынды су. Бұл ерітінділер құрамындағы бағалы компоненттерді бөліп алуда электрохимиялық әдіс кең қолданыс табуда. Мысалы, күкірт қышқылды ерітінділерден мыс иондарын бөліп алуда келесі электрохимиялық процес қолданылады:

Анод: 2 Н₂О – 4е  4Н⁺ + О₂ (8)

Катод: Сu⁺² + 2е  Сu^о (9)

Күкірт қышқылды темірі бар қолданылған ерітінді арқылы электролиз жүргізгенде катод ретінде сұйық сынап қолданылады, онда темір амальгамасы (құрамында 0,5 % Fe- бар) түзіледі. Регенерацияланған күкірт қышқылы қайтадан өндіріске қайтарылады да, амальгама Fe₂(SO₄)₃ ерітіндісімен өңделеді. Диспропорциялану реакциясы нәтижесінде амальгамадағы темір екі валентті күкіртқышқылды темірге айналады. Алынған ерітіндідегі темір иондарын катодты поляризациялап металдық темір түрінде бөліп алады. Ал анодта FeSO₄ мөлшерінің біраз бөлігі Fe₂(SO₄)₃ –на тотығады, бұл амальгаманы ыдырату ванналарына қайтарылады. Әдістің үлкен кемшілігі: уытты сұйық сынапты қолдану мен темірді бөліп алуда электролизді екі сатыда жүргізу болып табылады.

Харьков педагогикалық институтында күкірт қышқылды травильді ерітінділер құрамындағы никельді электролиттік бөліп алу әдісі мен хром(ІІІ) иондарын залалсыздандыру тәсілі жасалынған. Ерітіндіні олар бастапқыда концентрлі аммиак ерітіндісімен өңдеп рН мәнін 9-10 мөлшеріне жеткізуді ұсынады. Ерітінді құрамындағы хром(VІ) мен темір(ІІІ) гидроксидтер түрінде тұнбаға түсіп ерітіндіден арылады. Фильтратты әртүрлі ток тығыздығында (0,3160 А/м²), мыс пластинкасынан жасалынған катодта электролиздейді.

Хромды травильді ерітіндінің регенерациясы анодта үш валентті хром ионын алты валенттіге дейін тотықтыру процесіне негізделген. Электролиттік ұяшықтан травильді ванна ерітіндісін, 5-6 В кернеу берілген электродтар арасынан үздіксіз өткізіп отырады. Анод пен катод беттік ауданының арақатынасы 30:1 мөлшерін құрайды. Бұл, электрохимиялық процеспен электролит құрамындағы үш валентті хромның концентрациясын 60-75 г/л, ал алты валентті хромды 1069-1137 г/л мөлшерінде тұрақтандыруға мүмкіндік жасайды. Бұл технологияны қолдану, хром қышқылын бірнеше рет қайта қолдануға мүмкіндік береді.

Ағызынды және шайынды сулар құрамындағы тұздарды бөліп алудың тиімсіздігі, қазіргі таңдағы белгілі су тазалау тәсілдерін өндірісте қолдану қең қолданысқа ие болмай отыр.

Қолданылған ерітінділерді мембрана әдісімен тазалау технологиясы диализ құбылысына негізделген. Электродиализ әдісінде электр өрісінің әсерінен әртүрлі иондардың ионселективті мембраналардан өтуі арқылы бөлінуі іске асады. Бейтарап кеуекті мембраналарды керамикалық тақтадан, асбест немесе арнайы пластмассалық үлдірден (пленка) дайындайды. Мысалы, күкіртқышқылды қолданылған травильді ерітіндіні көлбеу электролизерде электродиализге ұшыратқанда, катод кеңістігі анод кеңістігінен пластмассадан жасалынған кеуекті диафрагмамен бөлінген. Катод қызметін- диафрагма астында ағып жатқан сынап, ал анод ретінде диафрагма үстіне орналасқан қорғасын пластинкалары атқарады. Электр тогының әсерінен сынап катодында темір (амалгама) бөлінсе, сульфат иондар анод камерасына өтіп күкірт қышқылын түзеді. Темірден тазаланған ерітінді қайтадан қышқылмен өңдеу бөлімшесіне қолдануға беріліп, темір сынап құрамынан толық ажыратылып электролизерге қайтарылады.

Бақылау сұрақтары:

1. Биохимиялық залалсыздандыру әдісі.

2. Күкірт қышқылды темірі бар қолданылған ерітіндінің электролизі.

3. Хромды травильді ерітіндінің регенерациясы.

Әдебиеттер:

1. Баешов А., Журинов М.Ж., Баешова А.К. Электрохимия негіздері. Оқулық. -Түркістан: ХҚТУ, 2001. – 182 б.

2. Жатқанбаев Ж. Экология негіздері. Оқулық. – Алматы: «Зият», 2004 ж. -212 б.

3. Голицын А.Н. Основы промышленной экологии. –М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 240 с.

4. Вронский В.А. Прикладная экология. Учебное пособие. Ростов н/Д.: Феникс, 1996. -512 с.