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
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.
