Воздействие электростатического поля на адсорбцию в процессе очистки природной воды
Автор: Хилюк А.В., Рогов В.А., Прусакова В.А.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Экология
Статья в выпуске: 12, 2013 года.
Бесплатный доступ
В статье представлена разработка экономичной, эффективной и экологически щадящей технологии очистки природной воды для питьевых нужд, соответствующей гигиеническим требованиям санитарных норм. Отображены изменения содержания в воде растворенного железа общего, цветности и мутности.
Напряжение на электродах, расстояние между электродами, общее железо, цветность, сорбент, вода
Короткий адрес: https://sciup.org/14082844
IDR: 14082844 | УДК: 504.75.06
Electrostatic field influence on the adsorption in the natural water purification process
The development of the economical, efficient and environmentally friendly natural water purification technology for drinking needs, meeting the hygienic sanitation norm requirements is presented in the article. The changes in the total dissolved iron content in the water, coloration and turbidity are shown.
Текст научной статьи Воздействие электростатического поля на адсорбцию в процессе очистки природной воды
Данный метод, основанный на использовании доступной электроэнергии и сорбентов, позволяет достигнуть оптимальных показателей очистки воды от основных примесей и существенно снизить затраты по сравнению с дорогостоящей системой очистки.
Эксперименты проводились в лабораторных условиях на опытной установке. На стадии подготовки эксперимента определялись переменные факторы: расстояние между электродами и величина напряжения на электродах, их влияние на изменение содержания в воде растворенного железа общего, цветности и мутности.
В качестве сорбента использовалось два вида смеси – на основе кварцевого песка и цеолита. В сорбирующую смесь была включена система электродов, на которые подавался ток постоянной величины 0,3– 0,5 A. Смесь каждого из сорбентов подвергалась дополнительной обработке согласно ГОСТу [1] и СанПиН [4]. Вода, подвергающаяся очистке, была предварительно загрязнена до показателей воды, поступающей в распределительную сеть (питьевой водопровод) г. Лесосибирска на основании протокола лабораторных испытаний № 121-1151 от 27 июля 2012 года.
Определение основных нормативных показателей качества очищенной воды проводилось с помощью фотоколориметра КФК-3 и фотометра Milwaukee MV-14. Полученные данные обработаны в программе STATGRAPHICS [3].
В таблице представлены значения экспериментальных данных: расстояние между электродами L, напряжение на электродах U, содержание в воде железа двухвалентного Fe, цветность воды С, мутность воды М.
На основании экспериментальных данных получено уравнение регрессии, адекватно описывающее исследуемую область
Fe = 0,4922 + 0,0350*L - 0,1600*U + 0,0017*L2 - 0,0025*L*U -0,0133*U2.
Результаты реализации эксперимента для определения показателей очистки воды
|
LO 04 О II _l |
m CXI и ZD |
ПЕСОК |
ЦЕОЛИТ |
||
|
Fe, мг/л |
0,60 |
Fe, мг/л |
0,85 |
||
|
C, град |
24 |
C, град |
29 |
||
|
M, мг/дм3 |
2,29 |
M, мг/дм3 |
2,70 |
||
|
m CXI CD II ZD |
Fe, мг/л |
0,46 |
Fe, мг/л |
0,81 |
|
|
C, град |
20 |
C, град |
28 |
||
|
M, мг/дм3 |
1,82 |
M, мг/дм3 |
2,65 |
||
|
m CXI CO и ZD |
Fe, мг/л |
0,29 |
Fe, мг/л |
0,79 |
|
|
C, град |
19 |
C, град |
28 |
||
|
M, мг/дм3 |
1,52 |
M, мг/дм3 |
2,65 |
||
|
s LO О II _l |
m CXI и ZD |
Fe, мг/л |
0,64 |
Fe, мг/л |
0,86 |
|
C, град |
25 |
C, град |
29 |
||
|
M, мг/дм3 |
2,31 |
M, мг/дм3 |
2,70 |
||
|
m CXI CD II ZD |
Fe, мг/л |
0,50 |
Fe, мг/л |
0,83 |
|
|
C, град |
21 |
C, град |
28 |
||
|
M, мг/дм3 |
1,85 |
M, мг/дм3 |
2,68 |
||
|
m CXI CO и ZD |
Fe, мг/л |
0,31 |
Fe, мг/л |
0,80 |
|
|
C, град |
20 |
C, град |
27 |
||
|
M, мг/дм3 |
1,53 |
M, мг/дм3 |
2,68 |
||
|
s LO О II |
m CXI и ZD |
Fe, мг/л |
0,68 |
Fe, мг/л |
0,87 |
|
C, град |
25 |
C, град |
29 |
||
|
M, мг/дм3 |
2,46 |
M, мг/дм3 |
2,71 |
||
|
m CXI CD II ZD |
Fe, мг/л |
0,52 |
Fe, мг/л |
0,83 |
|
|
C, град |
23 |
C, град |
28 |
||
|
M, мг/дм3 |
2,36 |
M, мг/дм3 |
2,68 |
||
|
m CXI CO и ZD |
Fe, мг/л |
0,36 |
Fe, мг/л |
0,83 |
|
|
C, град |
21 |
C, град |
27 |
||
|
M, мг/дм3 |
1,55 |
M, мг/дм3 |
2,66 |
||
|
Ш |
Fe, мг/л |
0,80 |
Fe, мг/л |
0,87 |
|
|
C, град |
28 |
C, град |
29 |
||
|
M, мг/дм3 |
2,60 |
M, мг/дм3 |
2,71 |
||
На рисунках 1 и 2 – графиках поверхности отклика – видно минимальное и максимальное значения содержания общего железа (Fe) в воде и цветности (С), а также можно оценить параметры, при которых они были получены. Минимальное содержание растворенного в воде железа общего (Fe), равное 0,29 мг/л, которое по нормам на основании ГОСТа [2] не должно превышать 0,3 мг/л, достигается при максимальном напряжении (U) и наименьшем расстоянии между электродами (L). Это можно объяснить тем, что при увеличении напряжения на электродах с учетом уменьшения расстояния между электродами, на которые подается ток (J) постоянной величины 0,3–0,5 A, увеличиваются адсорбционные показатели сорбирующего вещества в процессе коагуляции взвешенных веществ в воде, одним из которых является железо общее (Fe). Невысокие показатели при среднем напряжении и минимальном расстоянии связаны с недостаточным временем воздействия электрического поля. Максимальное содержание растворенного железа общего в воде, превышающее нормативные данные при минимальном напряжении и максимальном расстоянии между электродами, вызвано недостаточными для коагуляции условиями среды.
Рис. 1. Поверхность отклика для железа общего в очищенной воде с песком в качестве сорбента
Рис. 2. Поверхность отклика для цветности в очищенной воде с песком в качестве сорбента
При рассмотрении поверхности отклика видно, что показатели железа общего (рис.1) в очищенной воде и показатели цветности (рис.2) максимально приближаются к нормативным при увеличении напряжения на электродах.
Выводы . В ходе исследования установлено, что система очистки воды для питьевых нужд на основе использования ионно-электронной технологии позволяет достигнуть оптимальных показателей качества полученной воды согласно ГОСТу [1]. Для определения влияния ИЭТ на процесс удаления ионов тяжелых металлов, органических соединений и микробиологических загрязнений необходимо провести дальнейшие исследования с изготовлением опытно-промышленной установки и внедрение ее в систему водоснабжения.
