2.3.2. Исследование извлечения гуминовых соединений мембранными материалами

Как показали проведенные исследования наибольшей эффективностью при очистке воды от красителя - метиленового голубого обладают мембраны на основе карбида кремния (Si-30%, C) с размером пор не более 0,3-0,4 мкм. Для извлечения гуминовых соединений

Таблица 2.3.

№	Размер Пор, мкм	Проницаемость, (л/м2ч)	Исходная Концентрация, оЦв	Объем фильтрата, мл	Емкость, оЦв	Эффект Очистки, %
8	0,6	377	100	140	15171	76
9	1,1	630	100	270	77142	98
10	2,7	1157	100	294	29400	98
11	0,39	137	100	454	25942	98
12	2,9	1243	100	633	54257	99
13	0,3	64,2	100	669		99,9

2.3.3. Исследование извлечения гуматов металлов

Таблица 2.4.

№	Размер пор, Мкм	Проницаемость, л/м2ч	Исходная Концентрация		Объем фильтрата, мл	Емкость, оЦв	Эффект очистки, %
			Мг/л	оЦв			Мг/л	оЦв
14	0,65	420	120	100	300	32571		90
15	1,1	480	25	100	480	17114		88
16	1,3	518	50	100	1064	143714		85

№	Скорость фильтрации, мл/мин (л/м2ч)	Исходная Концентрация		Объем фильтрата, мл		Емкость, мг или оЦв (мг/м2)	Эффект Очистки, %
		Мг/л	оЦв				Мг/л	оЦв
Метиленовый голубой
172	7(257)	59	-	49	2,3(3285)		76	-
179	60(2570)	50	-	234	11,268 (16122)		98	-
178	5(214)	59	-	247	14,57 (20814)		100	-
184	3,5(150)	59	-	608	33,58 (47971)		99	-
185	1,8(77)	71,5	-	117	8,035 (11478)		98	-
189	6,6(283)	63,5	-	326	22,57 (32242)		99	-
Гуматы железа
152	20(857)	120	300	300	35,6 (50857)		75	80
154	20(857)	25	80	480	11,98 (17114)		75	80
Гуминовые соединения
171	27(1157)	-	100	1064	100,6 (143714)		-	100
153	18(771)	-	200	270	54 (77142)		-	98
198	3,2(137)	-	60	454	-		-	99,9

В ходе исследований были определены оптимальные параметры проведения процесса очистки:

- рабочее давление,

- потери напора при фильтрации,

- скорость подаваемого на очистку потока воды,

- время фильтроцикла,

- степень очистки воды в зависимости от исходной концентрации исследуемого компонента в растворе.

В промышленной практике сорбционные и мембранные технологии используются в многоцикловом режиме работы с периодической регенерацией материалов, поэтому при проведении исследований необходимо разработать методы регенерации мембран (противоточная промывка, реагентная обработка, высокотемпературная регенерация и др.).

В ходе работы будет исследована возможность применения сиалоновых мембран для доочистки питьевой воды от органических соединений и ионов железа (III) и фильтрационных вод захоронения твердых бытовых отходов от высокомолекулярных органических соединений и ПАВ.

В результате проведенных исследований будут разработаны рекомендации по применению сиалоновых материалов в технологии очистки воды.

Метод ультрафильтрации и комплексообразования (КОУФ) позволяет селективно извлекать из воды или сточных вод ионы металлов, проводить их концентрирование и выделение, требует минимальных затрат на утилизацию или захоронение отходов.

Сточные воды целлюлозных заводов содержат различные органические и неорганические вещества, в том числе лигногуминовые соединения. Последние являются природными полиэлектролитами и могут вступать в реакции комплексообразования и ионного обмена с поливалентными металлами. Эти свойства лигногуминовых компонентов использовалось при проведении процесса (КОУФ).

Обменную способность сточных вод целлюлозных заводов изучали при их разделении с помощью полупроницаемых мембран. Исследование проводили с использованием полимерных композиционных мембран и сульфитного щелока на магниевом основании.

Mg²⁺ - ионы способны образовывать комплексы не только с высокомолекулярными соединениями, но и с низкомолекулярными веществами, например, карбоновыми и ароматическими оксикарбоновыми кислотами.

Ионообменные и комплексообразующие свойства лигногуминовых соединений в основном определяются наличием в них кислотных ( - СООН, -SO₃H, -OSO₃H, SO₃R) и фенольных (-ОН) групп.

Фенольные гидроксилы менее активны, их водород легко замещается лишь катионами щелочных металлов, катионы же щелочноземельных металлов замещаются значительно труднее. Кислотные группы, наоборот, очень реакционноспособны, и их водород легко замещается ионами щелочных, щелочноземельных и тяжелых металлов. При этом при кислой и нейтральной реакции раствора в процессе катионного обмена участвуют водородные ионы кислотных групп, а в щелочной среде при значениях pH=9-11 замещаются все ионы водорода – как кислотных, так и фенольные гидроксилов. Поэтому в этом интервале pH реакционно-способных групп практически не остается и селективность мембран изменяется незначительно, достигая максимального значения.

Участие Mg²⁺ - ионов в процессах ионного обмена и комплексообразования с лигногуминовыми компонентами сточных вод обуславливает увеличение селективности мембран по окисляемости и цветности. Это объясняется большим размером этих комплексов по сравнению с их составляющими элементами.

Участие гуминовых и лигниновых соединений в процессе ионного обмена и комплексообразования является причиной ослабления межмолекулярных и внутримолекулярных связей этих соединений, что приводит, видимо, к изменению взаимодействия этих соединений с мембраной, повышению рыхлости и водопроницаемости отложений (загрязнений) на ее поверхности и в итоге – к наблюдаемому увеличению проницаемости мембран.

Щелока и концентраты после мембранных установок, а так же входящие в их состав гуматы, можно рекомендовать к использованию в качестве комплексообразующей добавки[11].