МАГНІТНА АКТИВАЦІЯ ПРОЦЕСУ ІОННОГО ОБМІНУ ПРИ ДЕМІНЕРАЛІЗАЦІЇ ПРИРОДНИХ ВОД

PDF(УКРАЇНСЬКА)

 

Ковтун Давід Євгенович

Національний університет цивільного захисту України, Черкаси, Україна

https://orcid.org/0009-0001-8911-4148

 

Душкін Станіслав Сергійович

Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, Україна

https://orcid.org/0000-0002-9345-9632

 

DOI: 10.52363/2522-1892.2024.2.8

 

Ключові слова: демінералізація води, іонний обмін, магнітна активація, катіоніт, водопідготовка

 

Анотація

 

Процес демінералізації природних вод полягає у видаленні з неї іонів важких металів та інших забруднюючих речовин. Враховуючи сучасні екологічні тенденції, зокрема погіршення стану довкілля та забруднення водних ресурсів, виникає потреба у підвищенні ефективності методів водоочищення, мінімізуючи вплив на навколишнє середовище. Реагентні методи демінералізації широко застосовуються у системах водопідготовки, проте вони часто супроводжуються високими економічними і ресурсними витратами, а також додатковим забрудненням. Перспективним напрямком є комбіноване застосування реагентної обробки з іншими методами демінералізації, зокрема методом іонного обміну, який активно розвивається останніми роками. Цей метод ґрунтується на стехіометричному обміні іонами між іонообмінними матеріалами та водою.

У статті розглянуто питання магнітної активації процесу іонного обміну при демінералізації природних вод. Проведено аналіз існуючих систем водопідготовки з використанням методу іонного обміну та визначено параметри, які потребують удосконалення. Запропоновано математичну модель для оцінки ефективності магнітної активації катіоніту КУ-2х8. Аналіз підтверджує актуальність досліджень у сфері інтенсифікації іонообмінних процесів для покращення екологічної безпеки та ефективності демінералізації води. Результати демонструють вплив таких параметрів, як початкова жорсткість води та інтенсивність магнітного поля, на повну обмінну ємність катіоніту.

 

Посилання

  1. Аналіз та екологічна оцінка результатів моніторингу природних питних вод у малих громадах України: Звіт про науково-дослідну роботу / М. Л. Сорока та ін. Київ, 2022. 73 с. DOI: 10.13140/RG.2.2.11787.67360.

  2. Removal of hexavalent chromium from electroplating wastewater by ion-exchange in presence of Ni(II) and Zn(II) ions / P. Thiripelu et al. Journal of Water Process Engineering. 2024. Vol. 58. Art. 104815. DOI: 10.1016/j.jwpe.2024.104815.

  3. Jasim A. Q., Ajjam S. K. Removal of Heavy Metal Ions from Wastewater Using Ion Exchange Resin in a Batch Process with Kinetic Isotherms. South African Journal of Chemical Engineering. 2024. Vol. 49. P. 43–54. DOI: 10.1016/j.sajce.2024.04.002.

  4. Removal of Ca(II) and Mg(II) ions from solutions to sulfonic cation exchanger based on plasticized polyvinylchloride / D. Bekchanov, M. Mukhamediev, M. Juraev, R. Alosmanov. Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements. 2024. Vol. 199(3). P. 201–209. DOI: 10.1080/10426507.2024.2315530.

  5. Almoukayed A. A., Barhoum R. Chemical modification of keratin using Schiff bases to prepare cation exchangers and study their adsorption activity. Heliyon. 2023. Vol. 9(5). Art. e15567. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e15567.

  6. Valorization of keratin biofibers for removing heavy metals from aqueous solutions / H. Zhang, F. Carrillo, M. López-Mesas, C. Palet. Textile Research Journal. 2018. Vol. 89(7). P. 1153–1165. DOI: 10.1177/0040517518764008.

  7. Ковтун Д., Душкін С. (2024). Магнітна модифікація іонообмінних процесів. Техногенно-екологічна безпека. 2024. № 15(1/2024). С. 75–79. DOI: 10.52363/2522-1892.2024.1.8.

  8. Савченко В. В., Синявський O. Ю., Бунько В. Я. (2019). Вплив магнітного поля на воду. Енергетика і автоматика. 2019. № 2019(1). С. 6–15. DOI: 10.31548/energiya2019.01.006.

  9. Jawad S. I., Karkush M., & Kaliakin V. N. Alteration of physicochemical properties of tap water passing through different intensities of magnetic field. Journal of the Mechanical Behavior of Materials. 2023. Vol. 32(1). DOI: 10.1515/jmbm-2022-0246.

  10. Божедай П., Тютько С. М. Сучасні методи обробки води. Статті та тези – Фаховий коледж. Фаховий коледж Національного фармацевтичного університету, 2021. URL: https://college.nuph.edu.ua/wp-content/uploads/2021/04/%D0%91%D0%BE%D0%B6%D0%B5%D0
    %B4%D0%B0%D0%B9-%D0%A2%D1%8E%D1%82%D1%8C%D0%BA%D0%BE.pdf     (дата звернення: 12.10.2024).

  11. Dushkin S., Shevchenko T. Applying a modified aluminium sulfate solution in the processes of drinking water preparation. Eastern European Journal of Enterprise Technologies. 2020. Vol. 4 (10-106). P. 26-36. DOI: 10.15587/1729-4061.2020.210096.

  12. Mascolo M. C. Effect of magnetic field on calcium carbonate precipitated in natural waters with prevalent temporary hardness. Journal of Water Process Engineering. 2021. Vol. 41. Art. 102087. DOI: 10.1016/j.jwpe.2021.102087.

  13. Using fish scales as a new biosorbent for adsorption of nickel and copper ions from wastewater and investigating the effects of electric and magnetic fields on the adsorption process / S. M. J. Sajjadi Shourije et al. Chemosphere. 2023. Vol. 322. Art. 137829. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.137829

  14. Ahmaruzzaman M. Industrial wastes as low-cost potential adsorbents for the treatment of wastewater laden with heavy metals. Advances in Colloid and Interface Science. 2011. Vol. 166(1-2). P. 36–59. DOI: 10.1016/j.cis.2011.04.005.

  15. Dushkin S. Study of the process of activation of aluminum sulfate coagulant solutions during filtration on rapid filters. International Journal of Chemistry, Mathematics and Physics. 2023. Vol. 7(6). P. 01–06. DOI: 10.22161/ijcmp.7.6.1.

  16. Душкін С. С., Ковтун Д. Є. Інтенсифікація процесів іонного обміну в системах водопідготовки. Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки. 2024. № 46. P. 4–13. DOI: 10.32347/2524-0021.2024.46.4-13.

  17. Contaminants, mutagenicity and toxicity in the surface waters of Kyiv, Ukraine / K. T. Ho et al. Marine Pollution Bulletin. 2020. Vol. 155. Art. 111153. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2020.111153.

  18. Environment and health hazards due to military metal pollution: A review / S. Shukla et al. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 2023. Art. 100857. DOI: 10.1016/j.enmm.2023.100857.

  19. The influence of climate changes on heavy metals accumulation in Alosa immaculata from the Danube River Basin / N.-N. Lazăr et al. Marine Pollution Bulletin. 2024. Vol. 200. Art. 116145. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2024.116145.

  20. Assessment of heavy metals and radionuclides in groundwater and associated human health risk appraisal in the vicinity of Rooppur nuclear power plant, Bangladesh / T. R. Choudhury et al. Journal of Contaminant Hydrology. 2022. Vol. 251. Art. 104072. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2022.104072.