Вода и водоочистные технологии

Научно-технические вести

УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ В ОЧИСТКЕ ВОДЫ (ОБЗОР)

И.Н. Иваненко

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»,

г. Киев

irinaivanenko@hotmail.com

 В статье рассмотрены последние опубликованные в литературе данные о каталитических и адсорбционных свойствах однослойных и многослойных углеродных нанотрубок, а также их окисленных и модифицированных форм. Описаны результаты, которые свидетельствуют о высокой каталитической активности нанотрубок в реакциях окисления фенола, п-толуидина, анилина; разложения щавелевой кислоты озоном; гидроксилирования и гидрогенизации ароматических углеводородов и др. Приведены данные, подтверждающие, что адсорбция протекает как на внешней, так и на внутренней поверхностях однослойных и многослойных углеродных нанотрубок. Показана адсорбция многослойными углеродными нанотрубками натуральных органических веществ (речные, озерные, торфяные, грунтовые гуминовые и фульвокислоты); прямого конго красного, реактивного зеленого и золотисто-желтого красителей. Доказано, что функционализированные углеродные нанотрубки эффективны при извлечении нитрофенола и токсичного шестивалентного хрома из водных растворов, а нанотрубки, модифицированные  FeOх, хорошо зарекомендовали себя при поглощении соединений мышьяка из сточных вод текстильных производств. Критически рассмотрена способность исходных и модифицированных разным способом углеродных нанотрубок влиять на скорость обрастания мембран (фоулинг) для стойкой и длительной работы фильтров подготовки питьевой воды. Показана перспективность использования углеродных нанотрубок для иммобилизации на поверхности традиционных коммерческих мембран с целью повышения эффективности их работы для подготовки питьевой воды, при мембранной очистке высококонцентрированных сточных вод фармацевтических производств от летучих органических соединений.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, каталитические свойства, адсорбция, мембраны.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 8:00 pm

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФИТОПЛАНКТОНА В ИСХОДНОЙ ВОДЕ И ФИЛЬТРАТЕ

Д. В. Чарний1, И. С. Кузмыч2
1 – Институт водных проблем и мелиорации УААН, г. Киев
e-mail: dmitriych10@gmail.com

2 – Киевский национальный университет строительства и архитектуры, г. Киев,
e-mail: egor_ks@i.ua

 На основе даннях, полученных в результате фильтрации на пенополистирольной загрузке воды, в которой содержится фитопланктон проведено исследование на соответствие шести законам распределения. Установлено, что распределение фитопланктона во входной води фильтрате соответствует нормальному закону распределения.

Ключевые слова: фитопланктон, фильтрация, закон распределения, водозаборно-очистные сооружения.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 7:54 pm

CFD МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА СО СТРУЕНАПРАВЛЯЮЩИМИ ПЛАСТИНАМИ

Н.Н. Беляев, В.А. Козачина

Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта

им. акад. В. Лазаряна. г. Днепропетровск

gidravlika2013@mail.ru

 Одним из важнейших элементов в технологической схеме подготовки воды для производственных и хозяйственно-бытовых нужд, очистки сточных вод является горизонтальный отстойник. Это связано с возможностью пропуска достаточно больших объемов воды, а также относительной простотой эксплуатации данных сооружений. При реконструкции или проектировании горизонтальных отстойников возникает ответственная задача по оценке их эффективности. Расчет эффективности отстойника может быть выполнен методом математического моделирования. Используемые в настоящее время модели и методики не позволяют учесть форму отстойника и различные конструктивные особенности. В данной работе рассмотрено построение численной модели для оценки эффективности горизонтального отстойника модифицированной конструкции. В основу модели положено уравнение движения идеальной жидкости и уравнение массопереноса. Для численного моделирования моделирующих уравнений используются разностные схемы. Численный расчет осуществляется на прямоугольной разностной сетке. Для формирования вида расчетной области и выделения ее особенностей применяется метод маркирования. Модель позволяет рассчитать процесс осветления в отстойнике при использовании компьютеров малой и средней мощности. Время расчета одного варианта задачи составляет несколько секунд. Представляются результаты проведенного вычислительного эксперимента. 

Ключевые слова: численное моделирование, горизонтальный отстойник, CFD модель.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 7:47 pm

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ГЛИНОЗЕМНЫХ ПРОИЗВОДСТВ В ТЕХНОЛОГИИ ВОДООЧИСТКИ

И.В. Косогина

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»,

г. Киев

kosogina@email.ua

Получен коагулянт на основе отходов глиноземных производств – «красного шлама». Проведен анализ образцов «красного шлама» и активированных серной кислотой форм, установлены их фазовый и элементный составы. На основе анализа полученных данных определены физико-химические закономерности кислотной активации «красных шламов» и условия получения реагентов из «красных шламов», которые имеют выраженные коагуляционные свойства. Показана высокая эффективность применения модифицированного «красного шлама» в качестве коагулянта для очистки сточных вод от красителя «активный ярко-голубой КХ» с концентрацией 10 мг/дм3. Степень очистки достигает 95 %.

Ключевые слова: “красный шлам”, кислотная активация, сточные воды, красители, коагуляция.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 7:36 pm

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ВОД ПРИДУНАЙСКИХ ОЗЕР НА ПРИМЕРЕ ОЗЕРА ЯЛПУГ-КУГУРЛУЙ

Т.В. Котова

Киевский национальный университет строительства и архитектуры, г. Киев

e-mail: tvkotova@ukr.net

   В работе представлены результаты и использованные математические модели для решения задач водного и экологического состояния пресноводных водоемов (на примере озера Ялпуг-Кугурлуй Придунайской озерной системы). Рассмотрена актуальная задача регулирования приходной и расходной составляющих водного баланса озер в целях установления оптимальных отметок для поддержания качества воды в водоемах. Построен график изменчивости минерализации воды оз. Ялруг-Кугурлуй на временном отрезке 1974 – 2011 годы. Предложено уравнение водного баланса для данного водоема.

  Ключевые слова: водно-солевой баланс, управление качеством вод, гидрохимический режим, нормальный подпорный уровень, уровень мертвого объема.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 7:32 pm

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГРУНТОВЫХ ВОД В ПРЕДЕЛАХ ТЕРРИТОРИИ ЛЬВОВСКОГО ПРОГИБА

Р.П. Панькив, М.В. Кость, И.И. Сахнюк, О.М. Майкут,

О.Б. Мандзя, И.П. Навроцкая, Р.П. Козак

Институт геологии и геохимии горючих ископаемых НАН Украины, г. Львов

e-mail: M_Kost_2007@ukr.net 

В данной работе на основе определения показателей химического состава грунтовых вод оценены их экологическое состояние и степень загрязнения. Зафиксированы повышенные cодержания нитратов, Кремния, щелочности и высокие значения общей жесткости. Выявлены отклонения показателей физиологической полноценности минерального состава питьевых вод от нормативных величин. Установлено, что формирование геохимического состава грунтовых вод обусловлено влиянием факторов геологического, физико-химического и техногенного происхождения. Приведены рекомендации по уменьшению загрязнения питьевой воды и улучшению ее качества.

Ключевые слова: грунтовые воды, геохимические особенности, степень загрязнения, коэффициент корреляции, факторы влияния.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 7:22 pm

МЕТОД РАСЧЕТА ГИБРИДНЫХ СХЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ПРОДУВОЧНЫХ ВОД ОБОРОТНЫХ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ

В.А. Кишневский, В.В. Чиченин, И.Д. Шуляк, Е.В. Кишневский

Одесский национальный политехнический университет «ОНПУ», г. Одесса

e-mail: twf61@yandex.ru

В работе показано, что безнакипный режим комплексной оборотной системы охлаждения (КОСО) обеспечивается большими расходами добавочной воды и продувки (около 300 м3/ч на 1000 МВт установленной мощности).

Для уменьшения или полного прекращения сброса продувочной воды в окружающую среду предложена методика и алгоритм расчета для ряда схем с рециркуляцией продувочной воды через осветлители для умягчения циркуляционной воды. Методика расчета водно-химического режима (ВХР) КОСО заключается в определении ЖCa и прогнозируемой толщины отложений для расчетного времени эксплуатации станции (сезон). Предложенная методика позволяет рассчитать не только ЖCa, но и величину рН, концентрацию других ионов, в том числе сульфатов.

Показано, что при использовании структурных схем КОСО с рециркуляцией продувочной воды через осветлитель в циркуляционной воде происходит концентрирование сульфатов, которые могут достичь критических значений с точки зрения интенсификации коррозии энергетического оборудования. Для коррекции критического содержания сульфатов предложены соответствующие методики вывода солей методом водообмена.

Предложенные методики и алгоритм расчета дают возможность обоснования выбора точек отбора потоков продувочной воды, подаваемой на рециркуляцию и водообмен, в зависимости от выбранного водно-химического режима и качества исходной воды. Расчеты приведены для двух водно-химических режимов.

Ключевые слова: комплексные оборотные системы охлаждения, предочистка, добавочная вода, циркуляционная вода.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 7:18 pm

ГИДРАТАЦИОННАЯ ТЕОРИЯ СТОЙКОСТИ ВОДНЫХ КОЛЛОИДНО-ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

А.К. Запольський

Житомирский агро-экологический університет, г. Житомир

e-mail:  zak-38@ukr.net

Предложена гидратационная теория устойчивости водных коллоидно-дисперсных систем в качестве альтернативы теории двойного электрического слоя. Современные представления о структуре и электропроводности воды позволили сделать заключение, что растворенные в воде вещества, в том числе и сильные электролиты, самопроизвольно не раслагаются на ионы. Диссоциация молекул растворенного вещества на ионы происходит только лишь во время химического взаимодействия с кластерами воды и продуктами их взаимодействия. Поскольку в водном растворе (дисперсионной среде) свободные ионы не существуют, то и не может образовываться двойной электрический слой (ДЭС) вокруг коллоидно-дисперсной фазы (мицеллы).

В дисперсионной среде (воде) молекулы растворенного вещества и взвешенных коллоидно-дисперсных частичек пребывают в гидратированном состоянии. Устойчивость коллоидной системы “твердая фаза – вода ” следует рассматривать с позиций гидратационного равновесия в системе “частичка -  вода”, рассматривая взаимодействие как самой частички с кластерами воды, так и последних между собой.

Электрический заряд частиц и вообще ионизация молекул у водных системах определяются протонно-электронным взаимодействием в дисперсионной среде и возникновением электростатического заряда во время  броуновского движения частиц. Между частицами действуют междумолекулярные силы Ван-дер-Ваальса и силы химических связей, которые возникают в процессе химической реакции.

Причиной всех химических взаимодействий является преимущественно гидратная оболочка, образующаяся вокруг молекул растворенного вещества и коллоидно-дисперсных частиц. Особенно интенсивно протекают химические реакции на границе раздела “гидратированная частица – дисперсионная среда (вода)”. На это взаимодействие оказывают вляние различные физические, физико- химические и физико-механические воздействия, особенно небольшой интенсивности (изменение гидродинамического режима движения воды, механо-химические и физические воздействия, изменение температуры и давления, электрические и магнитные поля, УФ- и радиационное излучение и др.). Особенно сильно влияют растворенные у воде газы (в частности, кислород) и сильные электролиты.

Ключевые слова: водный раствор, электрический заряд, коллоидно-дисперсная система,  теория стойкости.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 7:10 pm

ПЛАЗМЕННО-ДУГОВАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ

С.В. Петров1, Хомма Масато2, Д. И. Рубец1, О.Н. Терещенко3,

С.Г. Бондаренко3

1 – Институт газа НАН Украины, Киев, 2 –Global Energy Trade Co. Ltd, Токио,

3 –Национальный технический университет Украины «КПИ», Киев

e-mail: vizana@voliacable.com

В статье рассматривается плазмохимический метод очистки воды от радионуклидов и органических соединений после гидросепарации. Рассмотрены основные направления в использовании электроразрядных технологий для обеззараживания и очистки воды. Выделены основные факторы плазмы, возникающие при электрическом разряде в пузырьковой среде, и проанализирован их вклад в процессы обеззараживания и очистки воды. Приведено описание установки плазмохимической очистки воды. Рассмотрена технология гидросепарации для восстановления почв загрязненных радионуклидами.

 Предложено комбинирование методов, основными из которых являются синтез с помощью плазмы мелкодисперсного селективного сорбента с одновременной сорбцией и соосаждением радионуклидов. При этом химический состав и морфологию наночастиц – сорбентов задавали материалом электродов. Приведена информация по основным окислителям, получаемым в плазме, и проанализированы условия прохождения окислительных реакций в очищаемой воде.

Для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов цезия в работе использованы мелкодисперсные композиционные ферроцианидные сорбенты, полученные путем осаждения ферроцианида соответствующего металла в присутствии синтезированного в зоне плазменной обработки мелкодисперсных карбонатов кальция и стронция. Выполнены испытания процессов плазменного соосаждения радионуклидов Cs-137 и Sr-90 и очистки от органических соединений воды после гидросепарации почв, которые показали высокую эффективность работы плазмохимической установки.

Ключевые слова: очистка воды, плазмохимический метод, гидросепарация, активные соединения.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 7:00 pm

ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ ВОДЫ ОСЕСИММЕТРИЧНЫМ ФОКУСИРОВАННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

О.М. Терентьев, А.В. Ворфоломеев

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

e-mail: o.terentiev@kpi.ua, a.vorfolomeiev@ kpi.ua

В исследовании рассмотрено влияние постоянного осесимметричного фокусированного магнитного поля на примеси железа в воде. Основное внимание предоставлено определению по результатам экспериментальных исследований математической модели процесса обезжелезивания воды устройством магнитной очистки. При исследовании очистки воды осесимметричным фокусированным магнитным полем в качестве параметра оптимизации выбрана эффективность обезжелезивания, главных факторов эксперимента – скорость потока воды и доля отходов. В ходе экспериментального исследования общее содержание железа в воде снижалось с 1,10 до 0,28 мг/дм3 и с 0,62 до 0,23 мг/дм3, мутность – с 5,91 до 0,88 мг/дм3. Установленная регрессионная модель эффективности обезжелезивания воды осесимметричным фокусированным магнитным полем является адекватной по F-критерию Фишера при скорости потока 0,14-0,40 м/с и доле отходов 0,10-0,35 о.е.  Различие между построенными из уравнения регрессии кривыми и экспериментальными точками находится в пределах   2,57 % (0,016 о.е.). Для расчета наибольшей эффективности обезжелезивания воды при указанном изменении главных факторов применено приведение регрессионной модели к каноническому виду, а также регрессионное уравнение дополнительно решено методом итераций. Таким образом, наибольшая эффективность обезжелезивания воды устройством магнитной очистки составила 0,777 о.е. при скорости 0,31 м/с и доле отходов 0,10 о.е.

Ключевые слова: обезжелезивание воды, магнитное поле, эффективность очистки, модель.

Скачать (PDF)

06.04.2016 at 6:34 pm

« Older Posts