Анотація до роботи:

Одноріг З. С. Сорбція йонів міді хімічно модифікованим природним клиноптилолітом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – Процеси та обладнання хімічної технології. – Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2001.

Дисертація присвячена дослідженню обміну йонів міді на клиноптилоліті. Встановлено вплив різних хімічних реагентів-модифікаторів та температурної активації, а також залежність йонообмінної ємності клиноптилоліту від режимних факторів. Розроблено математичну модель йонного обміну в апараті ідеального перемішування, що дає можливість прогнозувати кінетику процесу в реакторі з мішалкою. Визначено коефіцієнти внутрішньої дифузії йонів міді в порах мінералу у внутрішньодифузійній та змішаній областях кінетики для різних температурних умов реалізації процесу.

Запропоновано загальну технологічну схему очищення стічних вод ванн промивання деталей після міднення, яка апробована на ВАТ "Львівський автобусний завод".

Матеріали дисертації викладено в 15 друкованих працях.

1. В результаті проведених досліджень теоретично обгрунтовано та практично розроблено технологію сорбції йонів міді природним і модифікованим клиноптилолітом, та встановлено оптимальні режими цього процесу.

2. Досліджено вплив хімічних модифікаторів (HCl, NaCl, KCl, NaOH, KOH за різних концентраційних умов) та термічної активації на йонообмінну ємність клиноптилоліту щодо йонів перехідних металів (міді та цинку). Встановлено, що кислотна та термічна активації не приводять до покращання сорбційних властивостей мінералу, а переведення клиноптилоліту в Na⁺ форму призводить до збільшення йонообмінної ємності щодо йонів міді.

3. Експериментальними дослідженями рівноваги та динаміки йонного обміну міді на клиноптилоліті визначено, що ізотерма має виразний S–подібний характер. Показано, що метод йонного обміну раціонально проводити для концентрацій йонів міді у воді не вище 1 кг/м³.

4. Експериментально підібрано оптимальні параметри процесу сорбції йонів міді із стоків клиноптилолітом для умов роботи в апараті з мішалкою (температура в межах 2030⁰С, тривалість процесу - 1 година, співвідношення в системі Т : Р = 1 : 10, фракційний склад зерен клиноптилоліту 0,5 1 мм).

5. Розроблено математичну модель кінетики йонного обміну для апарату з мішалкою. На підставі аналізу моделі з використанням результатів експериментів встановлено, що процес в досліджуваній області зміни гідродинамічних умов проходить у внутрішньодифузійній (Ві = ) та змішаній (Ві = 0,8) областях. За результатами досліджень проведено перевірку моделі на адекватність. Встановлено, що розбіжність теоретичних розрахунків (як видно із рис. 7) за даною математичною моделлю та результатів експериментальних досліджень становить 9% максимальної відносної похибки.

6. Визначені коефіцієнти внутрішньої дифузії йонів міді в порах клиноптилоліту, чисельні значення яких відповідно склали для різних температурних режимів реагентного середовища (t = 20, 40, 60⁰С): D₂ ²⁰ = 1,2 10 ^–12 м²/с; D₂ ⁴⁰ = 3,86 10 ^–12 м²/с; D₂ ⁶⁰ = 5,6 10 ^–12 м²/с та для змішаної області D₂ = 1,18 10 ^–12 м²/с.

7. Розроблено технологію очищення стічних вод гальванічного цеху від йонів міді методом йонного обміну на клиноптилоліті. Показано, що показник очищення води у 83 рази є вищим у порівнянні із нормативним значенням ГДК. Результати роботи апробовані на дослідно-промисловій установці на ВАТ "Львівський автобусний завод" та на дослідній ділянці із вирощування озимої пшениці ТзОВ "Цеоліт" (м. Київ), що підтверджено відповідними актами..

Основний зміст дисертаційної роботи опубліковано в наступних роботах:

1. Мальований М., Одноріг З., Гузьова І. Модифікування природних цеолітів і перспективи їх використання. // Хімічна промисловість України. – 1999. - № 5. - С.10 – 12.

2. Мальований М.С., Санніков М.І., Одноріг З.С. Використання модифікованих природних дисперсних сорбентів для утилізації відходів хімічної промисловості. // Вісник Українського Будинку економічних та науково–технічних знань. – 1999. - № 4 – С. 84–87.

3. Мальований М.С., Одноріг З.С. Кислотна модифікація клиноптилоліту. // Вісник Державного ун–ту "Львівська політехніка". – Хімія, технологія речовин та їх застосування. - № 395, 2000 – С. 108 – 110.

4. Одноріг З.С., Мальований М.С. Вплив фізико–хімічних факторів на процес сорбції іонів міді клиноптилолітом". // Вісник Національного ун–ту "Львівська політехніка". – Хімія, технологія речовин та їх застосування. - № 414, 2000 – С. 108 – 110.

5. Одноріг З.С., Мальований М.С., Мацієвська О.О. Дослідження процесу сорбції міді на клиноптилоліті. // Науковий вісник Українського державного лісотехнічного ун-ту. – Розробка сучасних технологій деревообробки. – Львів. - Випуск 11.2. – 2000. – С. 138 – 140.

6. Одноріг З.С., Мальований М.С., Мацієвська О.О. Дослідження процесу сорбції міді на природній та Н⁺-формі клиноптилоліту. // Вісник Національного ун–ту "Львівська політехніка". – Хімія, технологія речовин та їх застосування. - № 426, 2001 – С. 168-171.

7. Одноріг З.С., Мальований М.С. Застосування природних цеолітів для адсорбції іонів металів з відпрацьованих промислових розчинів. // Тези докладів науково-технічної конференції "Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов" (1-5 червня 1998 р., м. Кирилівка, Запорізька обл.) – С. 89.

8. Зоряна Одноріг, Мирослав Мальований. Застосування природних цеолітів в природоохоронних технологіях. // Тези доповідей Х Міжнародної конф. “Вдосконалення процесів та апаратів хімічних та харчових виробництв” (ІССЕ-99), (21-23 вересня 1999 р., м. Львів).– С. 143-144.

9. Мальований М.С., Санніков М.І., Одноріг З.С., Ларін В.А. Раціональні технології модифікування природних дисперсних сорбентів та застосування цих продуктів в природоохоронних цілях. // Праці науково-техн. конф. "Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов" (7-11 червня 1999 р., м. Щолкіно, АР Крим). – Харків-1999 – с.78-80.

10. Мирослав Малеваный, Зоряна Однориг, Николай Санников, Вячеслав Ларин. Совмещение процессов в технологиях модификации природных дисперсных сорбентов. // XLII Zjazd Naukowy Polskiego towarzystwa Chemicznego i stowarzysrenia inzynierow i technikow Przemysly chemicznego (Rzeszow, 6 - 10 wrzesnia 1999) - S. 203.

11. Мальований М.С., Ларін В.А., Санніков М.І., Одноріг З.С. Енергозберігаючі технології активації природних дисперсних сорбентів. // Тези докл. Міжнародної науково-техн. конф. “Региональные проблемы энергосбережения в производстве и потреблении энергии” (25 - 29 жовтня 1999 р., Київ). – С. 134.

12. Мальований М.С., Манк В.В., Марцін І.І., Санніков М.І., Одноріг З.С., Пістолькорс В.О. Методи збільшення обмінної ємності природних дисперсних сорбентів для застосування їх в технологіях очищення промислових стоків та в харчових технологіях. // Праці науково-технічної конференції "Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов" (12-16 червня 2000 р., м. Щолкіно, АР Крим), т. 3 – Харків-2000 – С.617 – 619.

13. М.С. Мальований, З.С.Одноріг, М.І.Санніков. Використання природних дисперсних сорбентів для очищення стоків технологій неорганічних сполук. // Тези доп. ХУ Української конф. з неорганічної хімії за міжнародною участю (3–7 вересня 2001 р., Київ) – С. 290.

14. Мальований М.С., Одноріг З.С., Троцький В.І., Петрушка І.М., Чайка О.Г. Очищення виробничих стоків від міді шляхом адсорбції на природних цеолітах. // Збірник праць міжнародної науково-технічної конференції "Современные проблемы химической технологии неорганических веществ", т. 1. – Одеса "Астропринт" – С. 86 – 88.

15. Мальований М.С., Санніков М.І., Одноріг З.С., Петрушка І.М., Чайка О.Г. Адсорбційні технології забезпечення техногенної безпеки шляхом використання природних дисперсних сорбентів. // Збірник матеріалів ІІІ Міжнародної науково-практ. конф. "Проблеми економії енергії" (Львів. 10-14 жовтня, 2001 р.). - С. 246 – 247.

Умовні позначення. Г – тангенс кута нахилу дотичної, проведеної до ізотерми; b – об’єм аліквоти, м³; С₁₀ - початкова концентрація йонів міді в розчині, кг/м³; С₁ - біжуче значення концентрації йонів міді в розчині, кг/м³; С₂ - біжуче значення концентрації йонів міді в порах цеоліту, кг/м³; - усереднена концентрація йонів міді в порах клиноптилоліту, кг/м³; D₂ – коефіцієнт внутрішньої дифузії, м²/с; Е – катіонообмінна ємність цеоліту, мг-екв Cu²⁺/г цеоліту; g_поч і g_кінц – вміст йонів міді в аліквотах вихідного розчину і фільтрату після сорбції, кг; М - наважка цеоліту, кг; P – кратність розведення; r – біжуче значення радіусу зерна сорбенту, м; R – радіус зерна сорбенту, м; V - об’єм розчину сульфату міді, м³; b - коефіцієнт масовіддачі, м²/с; e_a - пористість зерна сорбенту, м³/м³; e - пористість шару сорбенту, м³/м³; m - корінь характеристичного рівняння; r_a - густина сорбенту, що здається, кг/м³; w - приведена довжина шару сорбенту; w^* = w (1 + Г); 31,77 – еквівалентна маса йонів міді.