ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ВОДНИХ СУСПЕНЗІЙ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ ЗАДАЧ ВОДОПІДГОТОВКИ ТА ВИБОРУ ОПТИМАЛЬНОГО ФІЛЬТРУВАЛЬНОГО ЗАВАНТАЖЕННЯ
Анотація
З метою вибору оптимального фільтрувального завантаження проведено всебічне дослідження електростатичних параметрів всіх компонентів процесу водопідготовки. Виконано експериментальні дослідження фізичних величин, що є ключовими для даного процесу. Показано зв’язок параметрів каламутності досліджуваних вод та ζ-потенціалу колоїдів, що містяться в них. Досліджено сезонні зміни гідрохімічного складу очищуваних вод. Приведено зв’язок електрохімічних параметрів глинистих часток та процесів їх седиментації у водній суспензії. Представлено залежності каламутності від часу та співвідношення середніх значень каламутності до мінімальних та максимальних на водозаборі водогону «Дністер-Чернівці» за період 2005-2015 рр. Досліджено динаміку зміни параметрів каламутності та ζ-потенціалу по спорудах технологічного ланцюга водопідготовки у періоди літньо-осінніх паводків та зимової межені. Проведено аналіз впливу коагулянту, що застосовується на досліджуваному об’єкті водопідготовки, на електростатичні параметри очищуваних колоїдних частинок. Зокрема, на зміни структури подвійного електричного шару глинистих частинок, що призводять до їх коагуляції та зменшення каламутності очищуваних вод. Визначено оптимальні умови застосування пінополістирольного та цеолітового фільтрувальних завантажень. Іонообмінні властивості дозволяли цеоліту дуже ефективно вилучати з очищуваної водної суспензії дрібнодисперсні колоїдні частинки з позитивно зарядженими ядрами, що не були повністю вкриті шаром потенціалутворюючих іонів. Проте, вони діяли лише на короткостроковому початковому етапі фільтрування, тому не можуть бути рекомендовані для довготривалих процесів водопідготовки на очисних спорудах. Це явище пов’язане з обмеженими іонообмінними адсорбційними властивостями цеоліту. А ефективне фільтрування через цеоліт колоїдних частинок у цілорічному режимі роботи на досліджуваному об’єкті водопідготовки, головним чином, пов’язане з розвиненою зовнішньою поверхнею його зерен, що забезпечує механічне перехоплення та затримку колоїдних частинок.
Посилання
2. Khilchevskyi V. K., Gonchar O. M., Zabokrycka M. R. (2013). Hidrokhimichnyy rezhym ta yakistʹ poverkhnevykh vod baseynu Dnistra na terytoriyi Ukrayiny [The hydrochemical regime and water quality of the Dniester surface water basin in Ukraine]. Kyiv: Nika-Centre. [in Ukrainian].
3. Ma, K., & Pierre, A. C. (1992). Sedimentation behavior of a fine kaolinite in the presence of fresh Fe electrolyte. Clays and Clay Minerals, 40 (5), 586–592. https://doi.org/10.1346/CCMN.1992.0400513
4. Kaya, A., Ören, A. H., & Yükselen, Y. (2006). Settling of kaolinite in different aqueous environment. Marine Georesources & Geotechnology, 24(3), 203–218. https://doi.org/10.1080/10641190600788429
5. Pierre, A. C., & Ma, K. (1997). Sedimentation behaviour of kaolinite and montmorillonite mixed with iron additives, as a function of their zeta potential. Journal of Materials Science, 32, 2937–2947. https://doi.org/10.1023/A:1018688904094
6. Zhurba, M. H. (2011). Vodoochistnyye fil'try s plavayushchey zagruzkoy [Water purification filters with floating load]. Moscow [in Russian].
7. Greven, A.-C., Merk, T., Karagöz, F. (2016). Polycarbonate and polystyrene nanoplastic particles act as stressors to the innate immune system of fathead minnow (Pimephales promelas): Nanoplastics’ effect on the immune system of fish. Environmental Toxicology and Chemistry, 35(12), 3093-3100. https://doi.org/10.1002/etc.3501
8. Onanko, A. P., Kuryliuk, V. V., Onanko, Y. A., Kuryliuk, A. M. (2020). Peculiarity of elastic and inelastic properties of radiation cross-linked hydrogels. Journal of Nano- and Electronic Physics, 12(4), 04026-1-04026-5. https://doi.org/10.21272/jnep.12(4).04026
9. Golokhvast, K. S., Panichev, A. M., Mishakov, I. V., (2011). Ekotoksikologiya nano- i mikrochastits mineralov [Ecotoxicology of nano- and microparticles]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk – Bulletin of the Samara scientific center of the Russian academy of sciences, 1(5), 1256–1259. Samara [in Russian].
10. Wang, X., & Nguyen, A. V. (2016). Characterisation of electrokinetic properties of clinoptilolite before and after activation by sulphuric acid for treating CSG water. Microporous and Mesoporous Materials, 220, 175–182. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2015.09.003
11. Ozkan, A., Sener, A. G., & Ucbeyiay, H. (2017). Investigation of coagulation and electrokinetic behaviors of clinoptilolite suspension with multivalent cations. Separation Science and Technology, 53 (5), 823–832. https://doi.org/10.1080/01496395.2017.1380669
12. Kuzniatsova, T., Kim, Y., Shqau, K., Dutta, P. K., & Verweij, H. (2007). Zeta potential measurements of zeolite Y: Application in homogeneous deposition of particle coatings. Microporous and Mesoporous Materials, 103(1–3), 102–107. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2007.01.042
