Анотація до роботи:

Глушко О.В. Комплексна маловідходна іонообмінна технологія очистки стічних вод від іонів важких металів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – екологічна безпека. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2007.

Досліджено процеси іонообмінного очищення води від іонів важких металів з використанням сильнокислотного (КУ-2-8) та слабокислотного (Lewatit TP-207) катіонітів та високоосновного аніоніту (АВ-17-8). Показано, що катіоніти в Na⁺-формі характеризуються високою обмінною ємністю по катіонах важких металів. Слабокислотний катіоніт є більш селективним по іонах важких металів в порівнянні з іонами жорсткості. Аніоніт АВ-17-8 характеризується високою ємністю по хроматах. Вивчено процеси регенерації сильнокислотного катіоніту КУ-2-8 розчинами сульфату натрію. Показано, що ефективність процесу зростає з підвищенням концентрації сульфату натрію і мало залежить від рН=5-9. Досліджено процеси електрохімічного відновлення важких металів з регенераційних розчинів. Показано, що регенераційні розчини отримані при десорбції іонів міді з катіоніту КУ-2-8, придатні для використанні при травленні плат. Вивчено кінетику та динаміку процесів десорбції і хромат-аніонів з аніоніту АВ-17-8 в залежності від складу розчинів та рН середовища.

Запропоновано маловідходні схеми очистки води від іонів важких металів, які забезпечують створення замкнутих циклів промивки деталей.

1. Вперше вивчено процеси десорбції іонів цинку з катіоніту КУ-2-8 в нейтральному середовищі розчинами сульфату натрію. Показано, що ефективність десорбції зростає із підвищенням концентрації сульфату натрію. При питомій витраті регенераційних розчинів до 10 см³/см³ ступінь регенерації сягає 100 % при концентраціях сульфату натрію 50-150 г/дм³.

2. Показано, що при використанні розчинів сульфату натрію для регенерації слабокислотного іоніту від іонів цинку, кадмію та нікелю ефективність десорбції іонів важких та кольорових металів дуже низька. Ефективно проходить десорбція іонів вказаних металів при використанні розчинів сірчаної кислоти. Включення в склад розчину сірчаної кислоти сульфату натрію на ефективність регенерації слабокислотного катіоніту Lewatit ТР-207 не впливає.

3. Визначено вплив реакції середовища, концентрації сульфату натрію та питомої витрати розчину на ефективність десорбції іонів кадмію та нікелю з катіоніту КУ-2-8. Встановлено, що ефективність регенерації іоніту зростає із підвищенням концентрації сульфату натрію та питомої витрати реагентів. Реакція середовища при рН < 10 практично не впливає на ступінь регенерації іоніту.

4. На прикладі сумісної сорбції іонів кадмію та кальцію на слабокислотному іоніті Lewatit ТР-207 показано, що даний іоніт є більш селективним по іонах кадмію. Проте за високих концентрацій іонів кальцію у воді ефективність вилучення іонів кадмію з води знижується на 20-40 %.

5. Встановлено, що іонообмінний метод дозволяє ефективно вилучати іони міді з травильних розчинів, одночасно з іонами амонію та хлорид-аніонами при використанні катіоніту КУ-2-8 та аніоніту АН-31. Показано, що регенераційні розчини, отримані при десорбції іонів міді з катіоніту КУ-2-8 придатні для використання при травленні плат.

6. Визначено вплив концентрації сульфату натрію та питомої витрати регенераційного розчину на ефективність десорбції іонів міді з катіоніту КУ-2-8. Встановлено, що при концентрації сульфату натрію 100-150 г/дм³ ступінь десорбції перевищує 90 %.

7. Вивчено кінетику та динаміку процесів десорбції хромат-аніонів з аніоніту АВ-17-8. Встановлено вплив складу регенераційних розчинів та рН середовища на ефективність регенерації аніоніту. Показано, що процес десорбції інтенсифікується при підвищенні рН середовища при застосуванні значного надлишку лугу та в присутності хлорид-аніонів в розчині. Сульфат аніони в концентрації ~ 68 г/дм³ на ефективність регенерації аніоніту практично не впливають.

8. Вивчено процеси електрохімічного виділення іонів цинку, кадмію, нікелю та міді з нейтральних регенераційних розчинів, що містять сульфат натрію в концентрації 50-150 г/дм³. Показано, що іони кадмію та міді легко виділяються в однокамерних електролізерах, іони цинку, кадмію та міді – в електролізерах з електродним простором розділеним аніонною мембраною. Іони нікелю виділяються в електролізері з аніонообмінною мембраною лише при щільності струму до 0.4 А/дм².

9. Встановлено, що при застосуванні аніонообмінної мембрани зростає вихід за струмом при електрохімічному відновленні цинку, кадмію та міді. Швидкість відновлення металів зростає в 1.5-2 рази при підвищенні щільності струму з 0.8 до 2.5 А/дм² для іонів цинку та міді і з 1.6 до 4 А/дм² для іонів кадмію.

10. Визначено умови реагентного видалення з відпрацьваних регенераційних розчинів іонів цинку, нікелю, кадмію та амонію.

11. Розроблено технологічні схеми для вилучення іонів цинку, кадмію, нікелю та міді з гальваностоків, що передбачають повернення очищеної води у виробництво та багаторазове використання регенераційних розчинів, котрі застосовуються для десорбції важких металів. При цьому іони цинку, кадмію та міді виділяються з розчинів електрохімічним відновленням, нікель виділяють реагентним методом.

Публікації автора:

1. Гомеля М.Д., Глушко О.В., Радовенчик В.М. Вивчення процесів очистки води від хроматів на аніоніті АВ-17-8// „Экотехнологии и ресурсосбережение”. –2002. – № 4. – С.41-45. Внесок здобувача: експериментальні дослідження по визначенню впливу рН середовища на процес виділення хроматів з води в динамічних та статичних умовах, аналіз результатів.

2. Гомеля М.Д., Глушко О.В., Радовенчик В.М. Видалення іонів амонію із стічних вод хімічним осадженням // „Экотехнологии и ресурсосбережение” – 2004. – № 5. – С.55-58. Внесок здобувача: вивчення впливу концентрації, дози реагентів, рН та температури на процес видалення іонів амонію із стічних вод у вигляді магній-амоній фосфату, аналіз та оцінка отриманих результатів.

3. Гомеля М.Д., Глушко О.В., Желібо Є.П. Радовенчик В.М. Іонообмінне очищення води від хроматів.// „Химия и технология воды” – 2003, Т. 25.– № 5. – С.438. Внесок здобувача: експериментальні дослідження по іонообмінному очищенню води від хроматів, аналіз та оцінка результатів.

4. Глушко О.В., Радовенчик В.М. Вилучення нікелю з промивних вод гальванічних виробництв // „Наукові вісті НТУУ „КПІ”” – 2006. – № 6 С.123-127. Внесок здобувача: вивчення впливу концентрації сульфату натрію та рН на процес десорбції іонів нікелю з катіоніту КУ-2-8, оцінка отриманих результатів.

5. Глушко О.В., Радовенчик В.М. Малоотходная ионообменная технология очистки гальваностоков от ионов цинка // „Экотехнологии и ресурсосбережение” – 2006. – № 5. – С.60-63. Внесок здобувача: експериментальні дослідження по визначенню впливу концентрації регенераційного розчину та рН середовища на ефективність регенерації катіоніту КУ-2-8 в Zn²⁺ - формі, аналіз результатів, обґрунтування технологічної схеми.

6. Гомеля Н.Д., Глушко О.В., Радовенчик В.М. Очистка гальваностоков от ионов кадмия ионообменным методом // „Екологія і ресурси” – 2007. №16. – С.57-62. Внесок здобувача: обґрунтування принципової технологічної схеми очищення промивних вод процесів кадмування іонообмінним методом.

7. Патент №18747 Україна, МПК С 01G9/00, C 02F1/42. Спосіб очищення води від іонів цинку / Гомеля М.Д., Глушко О.В., Радовенчик В.М. (Україна). –№200606033; Заявл. 31.05.2006; Опубл. 15.11.2006, Бюл. №11 – 2с. Внесок здобувача: обґрунтування принципової технологічної схеми іонообмінного очищення води від іонів цинку.

8. Пат. 22853 Україна, МПК С 02F1/42. Спосіб очищення води від іонів нікелю / Гомеля М.Д., Глушко О.В., Радовенчик В.М. (Україна). – №200613908; Заявл. 27.12.2006; Опубл. 25.04.2007, Бюл. №5 – 2с. Внесок здобувача: підготовка документації до оформлення патенту на корисну модель, обґрунтування вибору іонообмінного очищення води від іонів нікелю.

9. Глушко О.В. Вивчення процесів очистки води від хроматів на аніоніті АВ-17-8. // Збірка тез доповідей учасників V Міжнар. науково-практичної конф. студентів, аспірантів та молодих вчених. „Екологія. Людина. Суспільство.” (м. Київ, 13 – 15 травня 2002р.). – К.: НТУУ „КПІ”, 2002. – С. 392. Внесок здобувача: визначення ефективності процесів іонообмінного очищення води від хроматів на аніоніті АВ-17-8.

10. Глушко О.В. Вивчення процесів вилучення нікелю з промивних вод гальванічних виробництв. // Збірка тез доповідей учасників IX Міжнар. науково-практичної конф. студентів, аспірантів та молодих вчених. „Екологія. Людина. Суспільство.” (м. Київ, 17–19 травня 2006р.). – К.: НТУУ „КПІ”, 2006. – С. 68. Внесок здобувача: порівняльний аналіз впливу рН на процес десорбції іонів нікелю.

11. Глушко О.В., Радовенчик В.М. Іонообмінне очищення гальваностоків від іонів цинку // Збірка тез доповідей учасників IX Міжнар. науково-практичної конф. студентів, аспірантів та молодих вчених. „Екологія. Людина. Суспільство.” (м. Київ, 17–19 травня 2006р.). – К.: НТУУ „КПІ”, 2006. – С. 69. Внесок здобувача: отримання експериментальних даних по ефективності регенерації катіоніту КУ-2-8 від іонів цинку розчинами сульфату натрію та електрохімічній переробці відпрацьованих регенераційних розчинів.

12. Гомеля М.Д., Глушко О.В., Радовенчик В.М. Очистка стічних вод гальванічних виробництв від іонів цинку іонообмінним методом // Тези доповідей Міжнар. науково-практичної конф. „I-й Всеукраїнський з’їзд екологів.”(м. Вінниця, 4 – 7 жовтня, 2006 р.). – УНІВЕРСУМ – Вінниця, 2006. – С. 198. Внесок здобувача: обґрунтування вибору регенерації катіоніту КУ-2-8 в Zn²⁺-формі розчинами сульфату натрію.

13. Гомеля Н.Д., Глушко Е.В., Радовенчик В.М. Очистка гальваностоков от ионов цинка ионообменным методом. // 7-й Международный конгресс „Вода: Экология и технология.”, ЭКВАТЭК- 2006, (Москва,30 мая – 2 июня 2006 г.). – М.: ЭКВАТЭК, 2006. – С. 132. Внесок здобувача: аналіз та оцінка отриманих експериментальних даних, підготовка матеріалу до виступу на конференції.

14. Гомеля Н.Д., Глушко О.В., Радовенчик В.М. Іонообмінне очищення стічних вод гальванічних виробництв від іонів кадмію // Тр. міжнар. науково-практичної конф. „Сучасні проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів та очистки природних і стічних вод.” – К.: товариство „Знання України”, 2007 р. – С. 62-64. Внесок здобувача: експериментальні дослідження ефективності застосування розчинів сульфату натрію для регенерації катіоніту КУ-2-8 в Cd²⁺-формі в діапазоні рН=2.2-9.0, аналіз отриманих результатів.

15. Глушко О.В., Юй Цзя. Вивчення процесів електрохімічного вилучення іонів кадмію з відпрацьованих регенераційних розчинів // Збірка тез доповідей учасників X Міжнар. науково-практичної конф. студентів, аспірантів та молодих вчених. „Екологія. Людина. Суспільство.” (м. Київ, 16–20 травня 2007р.). – К.: НТУУ „КПІ”, 2007. – С. 89. Внесок здобувача: експериментальні дані по електрохімічній переробці відпрацьованих кислих та нейтральних регенераційних розчинів, що містять іони кадмію, аналіз та оцінка отриманих результатів.