Анотація до роботи:

Башева Т.С. «Екологічно безпечна маловідхідна технологія реутилізації сірчанокислого електроліту акумуляторних батарей». - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 - Екологічна безпека. – Національна академія природоохоронного та курортного будівництва, Сімферополь, 2009.

Дисертація присвячена розробці безпечної для навколишнього природного середовища технології реутилізації електроліту відпрацьованих свинцево-кислотних акумуляторів, яка дозволяє мінімізувати кількість відходів, що утворюються.

В роботі охарактеризоване сучасний стан питання щодо сірчанокислих відходів акумуляторних батарей та їх вплив на довкілля. Вивчено особливості вилучення іонів заліза, меді, марганцю, свинцю та сульфат-аніонів з сірчанокислих розчинів з метою адаптації методу електродіалізу до технології реутилізації електроліту СКА. На підставі проведених теоретичних та експериментальних досліджень, розроблено спосіб реутилізації сірчанокислих відходів акумуляторних батарей, при реалізації якого усувається небезпечний для навколишнього середовища відхід, вилучається сірчана кислота та повертається у виробництво свинцевих акумуляторів, утворюються менші обсяги залишкових відходів, що надходять на нейтралізацію з більш високим рівнем pН. Проведена оцінка впливу розробленої природоохоронної технології на навколишнє середовище. Розроблений і запатентований спосіб реутилізації відпрацьованого акумуляторного електроліту може бути використаний у технологіях захисту навколишнього середовища на підприємствах автомобільного транспорту, а також на виробництвах, що мають сірчанокислі відходи, які за складом схожі до акумуляторного електроліту.

1. Проведено теоретичне обґрунтування та нове розв’язання важливої науково-технічної проблеми підвищення екологічної безпеки держави шляхом розробки маловідхідної технології реутилізації сірчанокислих відходів акумуляторних батарей, яка усуває небезпечний для навколишнього середовища відхід, вилучає з нього сірчану кислоту та повертає її у виробництво свинцевих акумуляторів, дозволяє скоротити кількість рідких відходів, які надходять на нейтралізацію.

2. Вперше охарактеризовано вплив відходів акумуляторного електроліту на компоненти навколишнього середовища і встановлено, що в результаті зливання в грунт відпрацьованого акумуляторного електроліту утворюються своєрідні техногенні аномалії, які характеризуються підвищеною кислотністю, збільшенням вмісту сульфат-іонів і рухомих форм важких металів, що супроводжується зміною біологічного і хімічного складу грунтів; зменшенням вмісту гумусу; зниженням врожайності сільськогосподарських рослин; анатомічними, морфологічними змінами або знищенням багаторічних рослин; а в умовах посиленої кислотної дії - вивітрюванням первинних мінералів і утворенням техногенних пустель.

3. Показано, що створення ефективної екологічно безпечної технології можливе шляхом адаптації електрохімічного методу реутилізації для умов сірчанокислих акумуляторних відходів.

4. Вперше проведено теоретичні та експериментальні дослідження щодо вилучення металів-забруднювачів з відпрацьованого акумуляторного електроліту: іонів заліза, міді, марганцю електрохімічним методом та сполук свинцю – методом висадження. Токсичність відходів багаторазово знижується за рахунок переведення їх в малотоксичні сполуки. Вміст небезпечних для навколишнього середовища сірчаної кислоти і сполук свинцю зменшується відповідно в 4-18 і в 3000 разів.

5. Вперше розроблено маловідхідну технологію реутилізації відпрацьованого сірчанокислого електроліту акумуляторних батарей. З однієї тонни відпрацьованого електроліту (18-34% розчин) у перерахунку на чисту сірчану кислоту може бути отримано 0,92 тонни сірчаної кислоти, що відповідає ГОСТ «Кислота сірчана акумуляторна». Раціональними параметрами процесу вилучення сірчаної кислоти є катодна густина струму – 800 А/м² та тривалість процесу – 8-15 годин.

6. Доведено, що для більш глибокого вилучення цінних компонентів з відпрацьованого акумуляторного розчину і зниження витрат енергії доцільно застосувати двоступінчату схему концентрування, при застосуванні якої зменшується тривалість процесу і, як наслідок, зменшуються загальні витрати енергії в 1,75 рази при високих масових потоках перенесеної кислоти. Зниження концентрації кислоти у відпрацьованому розчині, що надходить на нейтралізацію, зменшує витрати лужних реагентів в 4 рази.

7. Вплив на навколишнє середовище при реутилізації сірчанокислого електролиту незначний: тверді та рідкі відходи, що не мають подальшого використання, не утворюються. В процесі реутилізації 1 тонни електроліту в атмосферне повітря викидається 43г сірчаної кислоти. При цьому за розрахунками розсіювання концентрація туману сірчаної кислоти в атмосферному повітрі в 10 разів меньше нормованих показників.

8. Розроблена природоохоронна технологія дозволяє зменшити екологічно-економічний збиток довкіллю на 24,6 млн. грн./рік (для Донецького регіону).

9. Розроблена і запатентована технологія реутилізації відпрацьованого акумуляторного електроліту може бути використана в процесах захисту навколишнього середовища на підприємствах автомобільного транспорту, а також на виробництвах, які мають сірчанокислі відходи, схожі за складом до акумуляторного електроліту.

Публікації автора:

1. Башевая Т. С. Регенерация отработанного электролита свинцово-кислотного аккумулятора методом электродиализа / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, Н. Н. Червонцева // Вісник ДонДАБА. Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. – 2001.- № 2001-2(27). - С.85-86.

2. Башевая Т. С. Восстановление ионов железа из трехвалентного в двухвалентное состояние в отработанном электролите свинцово-кислотных аккумуляторов электрохимическим методом / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, В. И. Подмарков // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2003. - №3. - С. 37-40.

3. Башевая Т. С. Очистка отработанного электролита СКА от ионов меди / Т. С. Башевая, А.И.Сердюк, Н.Н.Червонцева // Вісник ДонДАБА. – 2001. - №2001-6(31). - С.50-51.

4. Башевая Т. С. Очистка аккумуляторной кислоты от примесей с целью уменьшения загрязнения окружающей среды серной кислотой и соединениями свинца / Т. С. Башевая // Вісник ДонДАБА. -2002. - №2002-3(34). – С. 74-76.

5. Башевая Т. С. Определение оптимальных условий очистки аккумуляторной кислоты от ионов меди и железа / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк // Вісник Донецького університету. Серія: Природничі науки. - 2004. - №1. - С. 449 - 454.

6. Башевая Т. С. Электродиализ растворов отработанной аккумуляторной кислоты содержащий ионы марганца с применением гетерогенных мембран МК-40 и МА-40 / Т. С. Башевая // Вісник ДонДАБА. Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. – 2003. - № 2003 - 4 (41). - С. 39-42.

7. Башевая Т. С. Решение проблемы регенерации аккумуляторного электролита с целью уменьшения негативного воздействия на биосферу / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк // Вісник Харківського інституту соціального прогресу. Серія: Екологія, техногенна безпека і соціальний прогрес. – 2004. - №1(6). - С. 148-153.

8. Башевая Т. С. Повышение технологических характеристик процесса утилизации сернокислотных отходов отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк // Вісник ДонДАБА. Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. – 2005. - №2005 - 2 (50). - С. 58-61.

9. Башевая Т. С. Способы утилизации электролита отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, А. Б. Ступин // Збірник наукових праць Донецького державного університету управління: ”Проблеми управління природокористуванням”. Серія “Державне управління”. – 2005. – Т.6, вип.7. – С.194 - 204.

10. Башевая Т. С. Утилизация электролита свинцово-кислотных аккумуляторов / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, А. Б. Ступин // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. – 2006. - №59(82). - С. 110-116.

11. Башевая Т. С. Малоотходный способ утилизации отработанного сернокислого электролита аккумуляторных батарей / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк // Вісник ОДАБА. - №29. – Частина 1: Міжрегіональні проблеми екологічної безпеки. – Одеса: Зовнішрекламсервіс, 2008. – с.29 – 36.

12. Пат. 8093 Україна, МКИ Н01М10/06,С01В17/90. Спосіб утилізації електроліту відпрацьованих свинцево-кислотних акумуляторів: / Н. М. Червонцева, Т. С. Башевая, О. І. Сердюк, О. Г. Яценко ; заявник і патентовласник Дон дует ім. М. Туган – Барановського, ДонНАБА. - №u200500397 ; заявл. 17.01.2005; опубл. 15.07.2005, Бюл.№7.

13. Башевая Т. С. Проблема утилизации электролита свинцово-кислотных аккумуляторов / Т. С. Башевая // Будівлі та споруди із застосуванням нових конструкцій та матеріалів : міжнар. наук. конф. студентів, аспірантів та молодих вчених : зб. наук. праць . – Макіївка, 2000. - №4 (24). - С. 32.

14. Башевая Т. С. Разработка путей регенерации отработанного электролита свинцово-кислотных аккумуляторов / Т. С. Башевая // Будівлі та споруди із застосува та молодих вчених : зб. наук. праць . – Макіївка, 2001. - №3(28). - С. 40.

15. Башевая Т. С. Определение возможности очистки отработанной аккумуляторной кислоты от ионов меди / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, Д. В.Мосягин // Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів : ІІ міжнар. наук. конф. : зб. доповідей . – Донецьк, 2003. –Т.1. - С. 57 - 58.

16. Башевая Т. С. Очистка отработанной аккумуляторной кислоты с целью уменьшения нагрузки на окружающую среду / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк // Екологія. Людина. Суспільство : VІ міжнар. наук.-практ. конф. аспірантів, студентів та молодих вчених : зб. тез доповідей . – Київ, 2003. - С. 276.

17. Башевая Т. С. Особенности поведения ионов марганца и хлора в отработанной аккумуляторной кислоте в процессе очистки / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, Д. А. Дементьев // Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів : ІІІ міжнар. наук. конф. аспірантів та студентів : зб. доповідей . - Донецьк, 2004. – Т.1. - С. 48 - 49.

18. Башевая Т. С. Определение кинетических зависимостей осаждения взвешенного свинца в процессе регенерации отработанного аккумуляторного электролита / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, Р. Н. Тимофеев // На шляху до сталого розвитку регіонів. Екологічні та соціально-економічні аспекти : І міжнар. наук.-практ. конф. : зб. наукових праць . – Полтава : ПНУ, 2004.- С. 178 - 180.

19. Башевая Т. С. Решение вопроса утилизации газообразных веществ образующихся в процессе регенерации электролита СКА / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, Р. Н. Тимофеев // Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів : ІV міжнар. наук. конф. аспірантів та студентів : зб. доповідей. – Донецьк : ДонНТУ, 2005. –Т.1. - С. 39 - 40.

20. Башевая Т. С. Утилизация сернокислотных отходов свинцовых аккумуляторов с целью уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, А. Г. Яценко // Безпека життя і діяльності людини – освіта, наука, практика : V наук.-метод. конф. з міжнар. участю : матеріали конф. – Харків: ХНАДУ, 2006. – С. 67 - 68.

21. Башевая Т. С. Утилізація сірчанокислотних відходів відпрацьованих свинцево-кислотних акумуляторів / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, Є. Н. Мельник // Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів : V міжнар. наук. конф. аспірантів та студентів : зб. доповідей. - Донецьк: ДонНТУ, 2006. –Т.1. - С. 84 - 85.

22. Башевая Т. С. Электрохимический метод регенерации сернокислых отходов отработанных аккумуляторных батарей / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, А. Г. Яценко // І всеукраїнській з’їзд екологів : міжнар. наук.-практ. конф. : зб. доповідей . – Вінниця, 2006. – С. 18.

23. Башевая Т. С. Эколого-экономические основы современных проблем обращения с сернокислыми отходами аккумуляторных батарей / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, А. Г. Яценко // Екологічні проблеми регіонів України : ІХ всеукр. наук. конф. студ., магістр. і аспірантів : матеріали . – Одеса, ОДЕКУ, 2007. – С. 15-16.

24. Башевая Т. С. Малоотходный способ утилизации отработанного сернокислого электролита аккумуляторных батарей / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк // Міжрегіональні проблеми екологічної безпеки : міжнар. симпозіум : матеріали. – Одеса, ОДАБА, 2007. – С. 39.

25. Башевая Т. С. Социально-экономические и экологические аспекты современных проблем обращения с сернокислыми отходами аккумуляторных батарей / Т. С. Башевая, А. И. Сердюк, А. Г. Яценко // Стратегія якості в промисловості й освіті : ІІІ міжнар. конф. : зб. доповідей . – Варна, Болгария, 2007. – С. 3.

26. Токарев П. О. Утилизация жидких отходов образующихся в процессе реутилизации электролита свинцовых аккумуляторов / П. О. Токарев, Т. С. Башевая // Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів : VII міжнар. наук. конф. аспірантів та студентів : зб. доповідей . - Донецьк: ДонНТУ, 2008. –Т.1. - С. 111 – 112.

27. Фроль А. С. Сернокислые отходы аккумуляторных батарей – государственная экологическая проблема Украины / А. С. Фроль, Т. С. Башевая, А. Г. Яценко // Екологічна безпека держави : всеукр. наук. конф. студентів та аспірантів : матеріали конф. – К.: Вид-во Нац.авіац.ун-ту «НАУ-друк», 2009. – С. 6 – 7.

28. Башевая Т. С. Характеристика влияния сернокислых отходов аккумуляторных батарей на окружающую среду / Т. С. Башевая // Підвищення ефективності використання водних, теплових та енергетичних ресурсів та охорона навколишнього середовища: міжнар. наук.-практ. конф. молодих вчених і студентів : зб. тез. – КНУБА, 2009. – С. 60 – 63.

Усі теоретичні і експериментальні дані, наведені у публікаціях, здобувачем здобуті самостійно. У публікаціях зі співавторами здобувачем: встановлено вплив рідких відходів СКА на навколишнє середовище [27], проведено критичний аналіз способів поводження з сірчанокислими відходами АБ, що існують в Україні та в світі[9,21,23,25], розроблена теоретична модель процесу реутилізації[1,10] проаналізовано експериментальні дослідження щодо вивчення закономірностей поводження іонів домішок, які входять до складу відпрацьованого акумуляторного електроліту[2,3,5,15,16,17,18], розроблена маловідхідна технологія реутилізації [7,8,11,12,20,22,24], проведена оцінка впливу розробленого способу реутилізації на навколишнє середовище[16,19,26].