2.3.3. Исследование адсорбции гуминовых соединений

На выбранных сорбционных материалах в статических условиях проведены исследования по адсорбции гумусовых веществ из модельных растворов.

В экспериментах дозу сорбентов в модельном растворе варьировали в пределах 2-10 г/л, степень очистки контролировали по цветности.

Исходная цветность составляла 200⁰ Цв.

Полученные результаты представлены в таблице 13. Как видно из представленных данных, наибольшей адсорбционной способностью обладает сорбент-Н, характеризующийся развитой мезо-пористой структурой. Размер частиц гумусовых соединений соизмерим с размерами мезопор, чем и объясняет высокая степень очистки растворов на этом сорбенте.

Таблица 13.

Адсорбция гуминовых соединений на исследуемых материалах.

№	Сорбент	Исходная цветность, град.	Цветность очищенного раствора		Степень очистки, %
			Доза сорбента		Доза сорбента
			5 г/л	10 г/л	5 г/л	10 г/л
1 2 3 4	Диатомит Шлак Сорбент-Н Отход АУ	250	160 90 40 75	145 35 10 25	36 64 84 70	42 86 96 90

Проведенные исследования показали, что выбранные фильтрующие материалы: сорбент-Н, шлак, отход угля, диатомит обладают удовлетворительными сорбционными свойствами. Большей сорбционной и ионообменной емкостью по отношению к гуминовым веществам и гуматам металлов обладают макро- и мезопористые образцы сорбентов (сорбент-Н, отход угля).

Проведенные исследования позволили разработать многослойный фильтр для осветления и удаления ионных примесей из фильтрационных вод полигонов ТБО.

На основе полученных экспериментальных данных предложена следующая конструкция фильтра (рис.6).

Рис.6. Конструкция ионообменного фильтра

Сорбционные материалы в фильтре расположены в соответствии с их ионообменной способностью, крупностью и насыпной плотностью.

Слой диатомита необходим для доочистки фильтрационных вод от ионов металлов, не связанных в комплексное соединение.

2.4. Исследование биосорбционной очистки фильтрационных вод и модельных растворов

Активные угли (АУ) и углеродные материалы используются в биосорбционных фильтрах, благодаря их высокой сорбционной способности. []. На развитой поверхности АУ и углеродных материалов возможна адсорбция микроорганизмов и органических соединений сточных вод. По мере развития на АУ биопленки биосорбционных фильтров наряду с процессами физической адсорбции начинают протекать биосорбционные процессы, значительно увеличивая степень очиски сточных вод.

В работе была исследована возможность образования биопленки на поверхности шлака, недожога, отхода производства АУ, а также установлено временя ее появления и характер обрастаний.

Работу выполняли с использованием установок, моделирующих процессы фильтрации воды в капельных биофильтрах (рис.8). В фильтрационные колонки загружали анализируемые материалы – шлак, недожог, отход угля, скоп (объемом 486 см³) и периодически орошали их реальной фильтрационной водой. Через каждые 3 дня отбирали пробы материала для микроскопического исследования, кроме того, определяли ХПК очищеной воды. На 12 день эксперимента микроскопический анализ показал наличие на поверхности материалов бактериальных скоплений, нитей грибов и простейших (коловраток, жгутиковых, нематоды, polytoma uvella, spirillum undila, euglena viridis). Результаты микроскопического анализа представлены в таблице 15.

Рис. 8. Установка: 1 – стакан; 2 – подставка перфорированная;

3 – штуцер; 4 – шланг резиновый.

Появление биопленки свидетельствует о возможности протекания процессов биоокисления органических примесей фильтрационных вод на выбранных сорбентах. Все выбранные материалы могут быть использованы в качестве загрузочных для биосорбционного фильтра.

Таблица 15.

Результаты микроскопического анализа.

Сорбент	Состав микробной смеси
Уголь	Бактериальные скопления, нити грибов.
Шлак	Бактериальные скопления, простейшие (коловратки, нематода, эвглена)
Недожог	Бактериальные скопления, нити грибов, простейшие (коловратки, нематода, polytoma uvella, spirillum undila, euglena viridis)

Для определения ХПК через выбранные для исследования материалы пропускали фильтрат и по величине ХПК исходной и очищенной воды определяли степень очистки. Эксперимент проводили в статических условиях. В емкость загружали 25 г сорбента и заливали 200 г фильтрационной воды. На 3 день определили ХПК бихроматным методом. [21] По снижению ХПК определиил степень очистки фильрационных вод на выбранных сорбентах. Результаты эксперимернта представлены на рис. 8.