АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПІНОПОЛІСТИРОЛЬНОГО ФІЛЬТРУВАЛЬНОГО ЗАВАНТАЖЕННЯ
Анотація
Проведено аналіз початкової стадії фільтрування водної суспензії через чисте пінополістирольне фільтрувальне завантаження. Розглянута така особливість його роботи як гідросортування. Проаналізовано зв’язок розмірів гранул пінополістиролу з концентраціями електростатичного заряду на їх поверхні. При дослідженні параметрів електростатичної адсорбції колоїдних частинок на поверхні пінополістирольного фільтрувального завантаження, під час фільтрування через нього водної суспензії, виникає необхідність враховувати вплив неоднорідності гранулометричного складу фільтрувального завантаження на час завершення повного формування поверхневого шару з налиплих колоїдних частинок. Тобто на час завершення початкової стадії фільтрування - так званої «зарядки» фільтра. Експериментально встановлено, що на початковій стадії фільтрування, після промивки, відбувається гідросортування пінополістирольного завантаження за крупністю його гранул. Менші за діаметром гранули опускаються в нижню частину шару завантаження, а більші – піднімаються вверх до несправжнього дна фільтра. При цьому в процесі промивки частина найбільш дрібної «пилуватої» фракції виноситься з промивною водою. За допомогою теорії Пуасона-Больцмана показано зв’язок концентрації електростатичного заряду з товщиною подвійного електричного шару гранул спіненого полістиролу у водній суспензії. Обґрунтовано важливість дослідження ζ-потенціалу для контролю процесу фільтрування колоїдних суспензій. Проведено дослідження електростатичних властивостей колоїдів різної морфології. Визначено залежність ζ-потенціалу колоїдів різної морфології від сили взаємодії подвійного електричного шару колоїдної частинки з подвійним електричним шаром гранули пінополістиролу. Для перевірки гіпотези про зв’язок величини ζ-потенціалу колоїдів різного походження з величиною сили взаємодії їх подвійного електричного шару з подвійним електричним шаром гранули пінополістиролу були проведені експериментальні вимірювання ζ-потенціалу колоїдів біологічного, органічного і мінерального походження. Показано залежність часу «зарядки» полістирольного фільтра від величини ζ-потенціалу фільтрованих колоїдів.
Посилання
2. Ghernaout, D. (2015). Controlling Coagulation Process: From Zeta Potential to Streaming Potential. American Journal of Environmental Protection, 4(5), 16–27. https://doi.org/10.11648/j.ajeps.s.2015040501.12
3. Holmes, M., Reeve, P., Pestana, C., Chow, C., Newcombe, G., West, J., & Water, S. (2015). Zeta potential measurement for water treatment coagulation control. Conference: Oz Water 2015. At: Adelaide, Australia, 8.
4. Adamczyk, Z., & Warszyński, P. (1996). Role of electrostatic interactions in particle adsorption. Advances in Colloid and Interface Science, 63, 41–149. https://doi.org/10.1016/0001-8686(95)00281-2
5. Morfesis, A., Jacobson, A. M., Frollini, R., Helgeson, M., Billica, J., & Gertig, K. R. (2009). Role of Zeta (ζ) Potential in the Optimization of Water Treatment Facility Operations. Industrial & Engineering Chemistry Research, 48(5), 2305–2308. https://doi.org/10.1021/ie800524x
6. Nobbmann, U., Morfesis, A., Billica, J., & Gertig, K. (2010). The Role of Zeta Potential in the Optimization of Water Treatment. 3, 605–607.
7. Zhurba, M. H. (2011). Vodoochistnyye fil'try s plavayushchey zagruzkoy [Water purification filters with floating load]. Moscow [in Russian].
8. Charny, D. V. (2017). Rozvytok teoretychnykh zasad i udoskonalennya tekhnolohiy ochyshchennya pryrodnykh vod v systemakh sil’s’kohospodars’koho vodopostachannya [Development of theoretical principles and improvement of natural water treatment technology in agricultural water supply systems]. Doctor’s thesis. Kyiv: Instytut vodnykh problem i melioratsiyi NAAN. [in Ukrainian].
9. Awet, T. T., Kohl, Y., Meier, F., Straskraba, S., Grün, A.-L., Ruf, T., & Emmerling, C. (2018). Effects of polystyrene nanoparticles on the microbiota and functional diversity of enzymes in soil. Environmental Sciences Europe, 30(1). https://doi.org/10.1186/s12302-018-0140-6
10. Orlov, V. O. (2005). Vodoochysni fil'try iz zernystoyu zasypkoyu. [Water-purifying filters with granular filler]. Rivne: NUVHP. [in Ukrainian].
11. Charny, D. V. (1998). Usovershenstvovaniye sposobov vodo– i energosberezheniya v razvetvlennykh orossitel'no–obvodnitel'nykh sistemakh [Improvement of water and energy saving methods in branched irrigation and watering systems]. PhD thesis. Kyiv: Institut gidrotekhniki i melioratsii UAAN. [in Russian].
12. Mahanta, K. K., Mishra, G. C., & Kansal, M. L. (2014). Estimation of the electric double layer thickness in the presence of two types of ions in soil water. Applied Clay Science, 87, 212–218. https://doi.org/10.1016/j.clay.2013.11.007
13. Bohinc, K., Kralj-Iglič, V., & Iglič, A. (2001). Thickness of electrical double layer. Effect of ion size. Electrochimica Acta, 46(19), 3033–3040. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(01)00525-4
