Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів

Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів

Показано високу ефективність процесів очищення води від гідроксосполук Fe(ІІІ) і Mn(ІІ) мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів та визначено їх основні закономірності. Встановлено, що використання мембрани дає змогу очистити воду від гідроксосполук Fe(ІІІ) до норм ГДК у питній...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2019
Автори: Гончарук, В.В., Дульнева, Т.Ю., Кучерук, Д.Д.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2019
Назва видання:Доповіді НАН України
Теми:
Екологія
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160137
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів / В.В. Гончарук, Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук // Доповіді Національної академії наук України. — 2019. — № 8. — С. 102-107. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-160137
record_format dspace
spelling irk-123456789-1601372019-10-25T01:26:08Z Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів Гончарук, В.В. Дульнева, Т.Ю. Кучерук, Д.Д. Екологія Показано високу ефективність процесів очищення води від гідроксосполук Fe(ІІІ) і Mn(ІІ) мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів та визначено їх основні закономірності. Встановлено, що використання мембрани дає змогу очистити воду від гідроксосполук Fe(ІІІ) до норм ГДК у питній воді при їх вихідній концентрації до ~ 170,0 мг/дм³, рНвих5,0—7,5 і Р = 1,0 МПа та питомій продуктивності мембрани 0,28 м³/(м² • год). Очищення від гідроксосполук Mn(ІІ) до ГДК у питній воді досягається при їх вихідній концентрації до 33,76 мг/дм³, рНвих 8,3—8,4, Р = 1,0 МПа і питомій продуктивності мембрани 0,27 м³/(м² • год). Для забезпечення високої ефективності такого процесу необхідно попередньо модифікувати керамічну мембрану протягом ~ 55,0 хв гідроксосполуками Mn(ІІ), що знаходяться у самій воді. The high efficiency of water purification processes from hydroxocompounds Fe(III) and Mn(II) by a microfiltration ceramic membrane of clay minerals is shown, and their main laws are determined. It is established that, with the initial concentration of Fe(III) up to ~ 170.0 mg/dm³, pH 5.0—7.5, and P = 1.0 MPa, water can be purified to MPC of iron in drinking water with a specific membrane productivity of 0.28 m³/(m² · h). So, the high retention capacity of the membrane can be explained by the steric mechanism of its action, which is associated with the difference in the pore sizes of the membrane and the particles of Fe(III) hydroxocompounds formed in the indicated pH range. Purified from hydroxocompounds of Mn(II) to MPC, water was obtained at their initial concentration of up to 33.76 mg/dm³, pH 8.3—8.4, P = 1.0 MPa and the achievement of the specific performance of the membrane 0.27 m³/(m² · h). To ensure the high efficiency of this process, it is necessary to premodify the ceramic membrane for ~ 55.0 min by hydroxîcompounds of Mn(II) in the water itself. Показана высокая эффективность процессов очистки воды от гидроксосоединений Fe(ІІІ) и Mn(II) микрофильтрационной керамической мембраной из глинистых минералов и определены их основные закономерности. Установлено, что использование мембраны позволяет очистить воду от гидроксосоединений Fe(ІІІ) до норм ПДК в питьевой воде при их исходной концентрации до ~ 170,0 мг/дм³, рНисх 5,0—7,5, Р = 1,0 МПа и удельной производительности мембраны 0,28 м³/(м² · ч). Очищение от гидроксосоединений Mn(II) до ПДК в питьевой воде достигается при их исходной концентрации до 33,76 мг/дм³, рНисх 8,3—8,4, Р = 1,0 МПа и удельной производительности мембраны 0,27 м³/(м² · ч). Для обеспечения высокой эффективности такого процесса необходимо предварительно модифицировать керамическую мембрану в течение ~ 55,0 мин гидроксосоединениями Mn(II), находящимися в самой воде. 2019 Article Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів / В.В. Гончарук, Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук // Доповіді Національної академії наук України. — 2019. — № 8. — С. 102-107. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2019.08.102 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160137 [628.161.2: 661.871+546.72]66.067.124 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Екологія
Екологія
spellingShingle Екологія
Екологія
Гончарук, В.В.
Дульнева, Т.Ю.
Кучерук, Д.Д.
Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів
Доповіді НАН України
description Показано високу ефективність процесів очищення води від гідроксосполук Fe(ІІІ) і Mn(ІІ) мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів та визначено їх основні закономірності. Встановлено, що використання мембрани дає змогу очистити воду від гідроксосполук Fe(ІІІ) до норм ГДК у питній воді при їх вихідній концентрації до ~ 170,0 мг/дм³, рНвих5,0—7,5 і Р = 1,0 МПа та питомій продуктивності мембрани 0,28 м³/(м² • год). Очищення від гідроксосполук Mn(ІІ) до ГДК у питній воді досягається при їх вихідній концентрації до 33,76 мг/дм³, рНвих 8,3—8,4, Р = 1,0 МПа і питомій продуктивності мембрани 0,27 м³/(м² • год). Для забезпечення високої ефективності такого процесу необхідно попередньо модифікувати керамічну мембрану протягом ~ 55,0 хв гідроксосполуками Mn(ІІ), що знаходяться у самій воді.
format Article
author Гончарук, В.В.
Дульнева, Т.Ю.
Кучерук, Д.Д.
author_facet Гончарук, В.В.
Дульнева, Т.Ю.
Кучерук, Д.Д.
author_sort Гончарук, В.В.
title Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів
title_short Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів
title_full Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів
title_fullStr Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів
title_full_unstemmed Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів
title_sort очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate 2019
topic_facet Екологія
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160137
citation_txt Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів / В.В. Гончарук, Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук // Доповіді Національної академії наук України. — 2019. — № 8. — С. 102-107. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
series Доповіді НАН України
work_keys_str_mv AT gončarukvv očiŝennâvodivídspolukferumutamanganumíkrofílʹtracíjnoûkeramíčnoûmembranoûzglinistihmíneralív
AT dulʹnevatû očiŝennâvodivídspolukferumutamanganumíkrofílʹtracíjnoûkeramíčnoûmembranoûzglinistihmíneralív
AT kučerukdd očiŝennâvodivídspolukferumutamanganumíkrofílʹtracíjnoûkeramíčnoûmembranoûzglinistihmíneralív
first_indexed 2025-07-14T12:45:52Z
last_indexed 2025-07-14T12:45:52Z
_version_ 1837626454595076096
fulltext 102 ОПОВІДІ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ ISSN 1025­6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 8: 102—107 © В.В. Гончарук, Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук, 2019 Для очищення води від різних забруднень широко використовують баромембранні мето­ ди, що пов’язано з їх високою ефективністю [1]. Для реалізації цих процесів в основному застосовують полімерні мембрани. Однак значний інтерес для цієї мети становлять мем­ брани з оксидної кераміки [2, 3]. Вони мають низку переваг порівняно з полімерними мемб­ ранами, а саме: міцніші, стійкіші до дії агресивних середовищ і мікроорганізмів, високих температур, просто регенеруються потоком очищеної води (пермеатом), завдяки чому ма­ ють тривалий термін експлуатації. Особливо перспективними в цьому відношенні є кера­ мічні мембрани з дешевих природних матеріалів: кремнезему та глинистих мінералів. У ро­ боті [4] показано високу ефективність очищення води від сполук феруму мікрофільтрацій­ ною керамічною мембраною з кремнезему, а в роботі [5] наведено результати, що свідчать про можливість досягнення гранично допустимої концентрації (ГДК) сполук Al(ІІІ) у питній воді за допомогою трубчастих мікрофільтраційних керамічних мембран із гли­ нистих мінералів. У зв’язку з цим доцільно було дослідити можливості таких мембран для очищення води від інших забруднень, зокрема феруму та мангану, що найчастіше зустрі­ чаються в природних водах. https://doi.org/10.15407/dopovidi2019.08.102 УДК [628.161.2: 661.871+546.72]66.067.124 В.В. Гончарук, Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України, Київ E­mail: t_dulneva@ukr.net Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів Представлено академіком НАН України В.В. Гончаруком Показано високу ефективність процесів очищення води від гідроксосполук Fe(ІІІ) і Mn(ІІ) мікрофільтра­ ційною керамічною мембраною з глинистих мінералів та визначено їх основні закономірності. Встановлено, що використання мембрани дає змогу очистити воду від гідроксосполук Fe(ІІІ) до норм ГДК у питній воді при їх вихідній концентрації до ∼ 170,0 мг/дм3, рНвих5,0—7,5 і Р = 1,0 МПа та питомій продуктивності мембрани 0,28 м3/(м2 · год). Очищення від гідроксосполук Mn(ІІ) до ГДК у питній воді досягається при їх вихідній концентрації до 33,76 мг/дм3, рНвих 8,3—8,4, Р = 1,0 МПа і питомій продуктивності мембрани 0,27 м3/(м2 · год). Для забезпечення високої ефективності такого процесу необхідно попередньо модифіку­ вати керамічну мембрану протягом ∼ 55,0 хв гідроксосполуками Mn(ІІ), що знаходяться у самій воді. Ключові слова: очищення води, мікрофільтрація, керамічна мембрана, динамічна мембрана, сполуки фе­ руму та мангану. ЕКОЛОГІЯ 103ISSN 1025­6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 8 Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною... Ми ставили за мету дослідити ефек­ тивність очищення води від сполук фе­ руму та мангану вітчизняною мікрофіль­ траційною керамічною мембраною з гли­ нистих мінералів. Матеріали та методи. Дослідження проведені на дослідній баромембранній установці в проточно­рециркуляційному режимі [6]. Для очищення розчинів солей FeCl3 · 6H2O і MnCl2 · 4H2O використані трубчасті керамічні мембрани з глинистих мінералів (ТУ У 29.2—05417348—014 : 2014. Мембрани керамічні “Керама”), що розроблені в Інституті ко­ лоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України. Досліджувана мембрана мала робочу довжину 95 мм, зовнішній і внутрішній діаметри 11 і 5 мм відповідно. Вихідний роз­ чин подавали вздовж зовнішньої поверхні мембрани та фільтрували в її середину з виводом пермеату з торцевого боку фільтра. Постійну температуру розчинів (20 °C) підтри мували термостатом “Ultra­Thermostat Typ U 10”. Аналіз вмісту іонів Mn(ІІ) і Fe(ІІІ) у вихідних та очищених розчинах проводили від­ повідно методами атомно­абсорбційної спектрофотометрії на приладі С­115М [7] та ко­ лориметрії з сульфосаліциловою кислотою за допомогою фотоелектроколориметра КФК­ 2МП [8]. Величину рН рочинів визначали за допомогою рН­метра И­160МИ. Як розділові параметри мембрани розраховували коефіцієнт затримки іонів (R) і її пи­ тому продуктивність ( Jv) [9]: R = (1–Спер /Свих) · 100 %, де Свих — вихідна концентрація іонів, мг/дм3; Спер — концентрація іонів в очищеному роз­ чині (пермеаті), мг/дм3; Jv = Qпер /S · τ, м3/(м2 · год), де Qпер — об’єм пермеату, м3; S — робоча площа мембрани, м2; τ — тривалість експери­ менту, год. Результати та їх обговорення. На рис. 1, крива 1, показано, що протягом всього часу (τ = 120 хв) процесу очищення розчину солі FeCl3·6H2O керамічною мембраною при вихідній концентрації іонів феруму (СвихFe(ІІІ)) 58,31 мг/дм3, рНвих7,2 і робочому тиску (Р) 1,0 МПа їх концентрація в пермеаті (СперFe(ІІІ)) становила <0,1 мг/дм3, що нижче ГДК за цими іонами у питній воді (0,2 мг/дм3) [10]. Таку високу затримувальну здатність мембрани мож­ на пояснити стеричним механізмом її дії, який пов’язаний з різницею розмірів пор мем­ брани і частинок гідроксосполук Fe(ІІІ), що утворювалися при рНвих7,2.. У результаті цього спочатку відбувався кольматаж пор керамічної мембрани гідроксосполуками Fe(ІІІ), а по­ Рис. 1. Значення концентрації .Fe(ІІІ) і. Mn(ІІ) в пермеаті (1 — СперFe(ІІІ), 1′ — СперMn(ІІ), а також питомої продуктивності Jv мембрани (2, 2′) за­ лежно від тривалості τ процесу. Горизонтальні штрихові лінії відповідають ГДК Fe(ІІІ) і. Mn (ІІ) у питній воді 104 ISSN 1025­6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 8 В.В. Гончарук, Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук тім на її поверхні формувалася самоутво­ рювана динамічна мембрана (ДМ) із цих сполук. Про це свідчать спочатку різке зменшення питомої продуктивності ( Jv) мембрани, а потім (після 60 хв) вихід на стаціонарний режим (див. рис. 1, крива 2). Практично постійні значення Jv мембрани вказували на закінчення процесу форму­ вання ДМ. За результатами очищення керамічною мембраною розчину солі MnCl2·4H2O зі значен­ ням СвихMn(ІІ) = 4,24 мг/дм3, яке є характерним для підземних вод, рНвих = 8,4 і Р = 1,0 МПа встановлено (див. рис. 1, крива 1′), що спочатку концентрація Mn(ІІ) у пермеаті (СперMn(ІІ)) різко зменшувалася і тільки після ∼ 53 хв експерименту досягала ГДК за цими іонами у пит­ ній воді (0,05 мг/дм3) [10]. Слід зазначити, що досліджуваний розчин містив також як су­ путні 100,0 мг/дм3 іонів Са2+ при загальній концентрації хлоридів 182,36 мг/дм3. Отри­ мані результати свідчать про те, що для очищення підземних вод, які містять різні іони, від гідроксосполук Mn(ІІ) до їх ГДК у питній воді необхідно попередньо ними модифікувати керамічні мембрани протягом певного часу. У цьому експерименті значення Jv мембрани були дещо більшими (див. рис. 1, крива 2′), ніж у попередньому (див. рис. 1, крива 2), оче­ видно, внаслідок меншої початкової концентрації гідроксосполук Mn(ІІ) у розчині і, відпо­ відно, менш інтенсивного формування додаткового затримувального шару у вигляді ДМ. Постійне зменшення значення Jv мембрани (див. рис. 1, крива 2′) свідчить про те, що фор­ мування ДМ за час кожного експерименту не завершувалося. На рис. 2, крива 1 показано, що зі збільшенням робочого тиску (Р) в інтервалі 0,3– 1,15 МПа при СвихFe(ІІІ) = 55,52 мг/дм3, рНвих = 7,2 і τ = 120,0 хв значення коефіцієнта за­ тримки R Fe(ІІІ) підвищувалося від 98,4 до 99,8 %. Як видно з рис. 2, крива 1′, для розчину з СвихMn(ІІ) = 4,24 мг/дм3, рНвих = 8,4 і τ = 120,0 хв у цьому ж інтервалі Р значення R Mn(ІІ) спочатку було дещо більшим, що пов’язано з меншою концентрацією Mn(ІІ). В обох експе­ риментах значення Jv мембрани спочатку (до Р ∼ 1 МПА) практично лінійно зростало, а по­ тім цей процес уповільнювався, що свідчило про усадку її модифікаційного шару (див. рис. 2, криві 2, 2′). У випадку розчину солі MnCl2 · 4H2O (див. рис. 2, крива 2′) значення Jv мембрани було більшим, ніж у попередньому, що можна пояснити меншою товщиною і, від­ повідно, меншим гідравлічним опором її модифікаційного шару. Виходячи з отриманих ре­ зультатів, за робочий було прийнято тиск Р = 1,0 МПа. Відомо [11], що розміри частинок гідроксосполук Fe(ІІІ) і Mn(ІІ) залежать від значень рН розчинів. Тому доцільно було дослідити їх вплив на розділові властивості керамічної мемб­ рани. Із рис. 3, криві 1,1′ видно, що значення R Fe(ІІІ) і R Mn(ІІ) збільшувалися відповідно від 93,2 до 99,8 % і від 43,4 до 99,9 % з підвищенням рН розчинів від 3,9 до 7,6 та від 5,5 до 8,4 при СвихFe(ІІІ) = 51,7 мг/дм3 і СвихMn(ІІ) = 5,63 мг/дм3, Р = 1,0 МПа, τ = 120,0 хв (для Рис. 2. Вплив робочого тиску Р на значення кое­ фіціентів затримки R Fe(ІІІ) (1), Mn(ІІ) (1′) та Jv (2, 2′) мембрани 105ISSN 1025­6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 8 Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною... розчину солі FeCl3 · 6H2O) і τ = 150,0 хв (для розчину солі MnCl2 · 4H2O). Модель­ ний роз чин солі FeCl3·6H2O містив також 80,3 мг/дм3 супутніх іонів Са2+ при загаль­ ній концентрації іонів Cl− 240,34 мг/дм3. Отримані результати показали, що в очищених за даних умов розчинах концен­ трації Fe(ІІІ) і Mn(ІІ) були на рівні їх ГДК (відповідно 0,2 і 0,05 мг/дм3) у питній воді [10] при рНвих відповідно 5,0—7,5 і 8,2—8,4. Такі залежності можна пояснити більшим роз­ міром частинок гідроксосполук Fe(ІІІ) порівняно з Mn(ІІ) при однакових значеннях рН розчинів. Од нак цей факт практично не впливав в обох випадках на величину Jv мембрани: при однакових рНвих розчинів їх значення були близькими (див. рис. 3, криві 2, 2′). Важливо було визначити межі СвихFe(ІІІ) і СвихMn(ІІ), коли доцільно використову­ вати керамічні мембрани (досягти ГДК за цими іонами у питній воді). Із табл. 1 видно, що у разі збільшення СвихFe(ІІІ) в інтервалі 10,52—169,20 мг/дм3 (рНвих 7,1—7,2, Р = 1,0 МПа і τ = 120,0 хв) значення СперFe(ІІІ) постійно було нижче (<0,1 мг/дм3), ніж ГДК феруму в питній воді. При цьому значення Jv мембрани зменшувалося внаслідок збільшення товщи­ ни модифікаційного шару і його гідравлічного опору. З підвищенням СвихMn(ІІ) від 2,53 до 33,76 мг/дм3 (рНвих 8,3–8,4, Р = 1,0 МПа і τ = 120,0 хв) дещо зростало значення СперMn(ІІ), при цьому воно постійно залишалося нижче ГДК мангану в питній воді (табл. 2). Як і в попередньому експерименті, значення Jv мембрани послідовно зменшувалося, що можна пояснити тією ж причиною. Таким чином, показана висока ефективність процесів очищення води від гідроксоспо­ лук Fe(ІІІ) і Mn(ІІ) мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів, що пов’язано зі стеричним механізмом її дії. Досліджено вплив різних технологічних параме­ трів на роздільні властивості мембрани. Встановлено, що застосування мембрани дає змогу очистити воду від гідроксосполук Fe(ІІІ) до ГДК у питній воді, якщо їх вихідна концен­ Taлиця 1. Вплив вихідної концентрації СвихFe(ІІІ) на значення концентрації в пермеаті СперFe(ІІІ) і питому продуктивність Jv мембрани СвихFe(ІІІ), мг/дм3 СперFe(ІІІ), мг/дм3 Jv, м3/(м2 · год) 10,52 22,74 59,31 132,63 169,20 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,43 0,41 0,31 0,30 0,28 Taлиця 2. Залежність значень концентрації Mn(ІІ) у пермеаті СперMn(ІІ) і питомої продуктивності Jv мембрани від вихідної концентрації СвихMn(ІІ) СвихMn(ІІ), мг/дм3 СперMn(ІІ), мг/дм3 Jv , м3/(м2 · год) 2,53 5,21 17,00 27,50 33,76 0,001 0,002 0,005 0,007 0,008 0,40 0,35 0,30 0,28 0,27 Рис. 3. Залежність R Fe(ІІІ) (1), Mn(ІІ) (1′) і Jv (2, 2′) від рН вихідних розчинів (рНвих) 106 ISSN 1025­6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 8 В.В. Гончарук, Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук трація становить до 170,0 мг/дм3, рНвих 5,0—7,5 і Р = 1,0 МПа. При цьому питома продук­ тивність мембрани становила 0,28 м3/(м2 · год). Очищення від гідроксосполук Mn(ІІ) до ГДК у питній воді можна досягти, якщо їх вихідна концентрація становить до 33,76 мг/дм3, рНвих 8,3—8,4 і Р = 1,0 МПа. Для забезпечення високої ефективності останнього процесу необхідно попередньо модифікувати керамічну мембрану протягом ∼ 55,0 хв гідроксосполу­ ками Mn(ІІ), що знаходяться у самій воді. Питома продуктивність мембрани у цьому ви­ падку досягала 0,27 м3/(м2 · год). ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Пантелеев А.А., Рябчиков Б.Е., Хоружий О.В., Громов С.Л., Сидоров А.Р. Технологии мембранного разделения в промышленной водоподготовке. Москва: ДеЛи плюс, 2012. 429 с. 2. Baker R.W. Membrane technology and applications. Chichester: Wiley, 2004. 552 p. 3. Park S.H., Park Y., Lim J.­L., Kim S. Evaluation of ceramic membrane applications for water treatment plants with a life cycle cost analysis. Desalin. Water. Treat. 2015. 54. P. 973—979. 4. Ратько А.И., Иванец А.И., Сахар И.О., Давыдов Д.Ю., Торопова В.В., Радкевич А.В. Задерживающая способность керамических микрофильтрационных мембран по отношению к ионам трехвалентного железа. Физикохимия поверхности и защита материалов. 2012. № 5. С. 470—473. 5. Дульнева Т.Ю., Чіркова К.М., Кучерук Д.Д., Гончарук В.В. Очищення води від барвників модифіко­ ваними керамічними мембранами із глинистих мінералів. Допов. Нац. акад. наук. Укр. 2016. № 1. С. 110—116. https://doi.org/10.15407/dopovidi2016.01.110 6. Дульнева Т.Ю., Титорук Г.Н., Кучерук Д.Д., Гончарук В.В. Очистка сточных вод от прямых красителей ультра­ и нанофильтрационными керамическими мембранами. Химия и технология воды. 2013. 35, № 4. С. 298—306. 7. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. Москва: Химия, 1973. 376 с. 8. Алемасова А.С., Рокун А.Н., Шевчук И.А. Аналитическая атомно­абсорбционная спектроскопия. Донецк, 2003. 327 с. 9. Кочаров Р.Г. Теоретические основы обратного осмоса. Москва: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. 143 с. 10. ДСТУ 7525: 2014. Вода питна. Вимоги та методи контролювання якості. Київ, 2014. 26 с. 11. Ковалев В.В., Ковалева О.В. Теоретические аспекты электрохимической обработки воды. Кишинэу: ИПЦ Молдавского госуниверситета, 2003. 415 с. Надійшло до редакції 01.06.2019 REFERENCES 1. Panteleev, A. A., Ryabchikov, B. E., Khoruzhy, O. V, Gromov, S. L. & Sidorov, A. R. (2012). Membrane separation technologies in industrial water treatment. Moscow: DeLi Plus (in Russian). 2. Baker, R. W. (2004). Membrane technology and applications. Chichester: Wiley. 3. Park, S. H., Park, Y., Lim, J.­L. & Kim, S. (2015). Evaluation of ceramic membrane applications for water treatment plants with a life cycle cost analysis. Desalin. Water. Treat., 54, pp. 973­979. 4. Ratko, A. I., Ivanets, A. I., Sakhar, I. O., Davydov, D. Yu., Toropova, V. V. & Radkevich, A. V. (2012). The retention capacity of ceramic microfiltration membranes with respect to ferric ions. Fizikohimiya poverh­ nosti i zaschita materialov, No. 5, pp. 470­473 (in Russian). 5. Dulneva, T. Yu., Chirkova, E. N., Kucheruk, D. D. & Goncharuk, V. V. (2016). Water purification from dyes with modified ceramic clay mineral membranes. Dopov. Naс. аkad. nauk Ukr., No. 1, pp. 110­116 (in Uk rai ni an). https://doi.org/10.15407/dopovidi2016.01.110 6. Dulneva, T. Yu., Titoruk, G. N., Kucheruk, D. D. & Goncharuk, V. V. (2013). Сleaning of waste water from direct dyes by the ultra­ and nanofiltration ceramic membranes. J. Water Chem. Technol., 35, No. 4, pp. 298­ 306 (in Russian). 7. Lurie, Yu. Yu. (1973). Unified methods of water analysis. Moscow: Khimiya (in Russian). 8. Alemasova, A. S., Rokun, A. N. & Shevchuk, I. A. (2003). Analytical atomic absorption spectroscopy. Donetsk (in Russian). 107ISSN 1025­6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 8 Очищення води від сполук феруму та мангану мікрофільтраційною керамічною мембраною... 9. Kocharov, P. G. (2007). Theoretical Foundations of reverse osmosis. Moscow: RHTU im. D. I. Mendeleeva (in Russian). 10. DSTU 7525: 2014. Drinking water. Requirements and methods of quality control. Kyiv, 2014 (in Uk rai ni an). 11. Kovalev, V. V. & Kovaleva, O. V. (2003). Theoretical aspects of electrochemical water treatment. Chisinau: IPTS Moldavskogo gosuniversiteta (in Russian). Received 01.06.2019 В.В. Гончарук, Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского НАН Украины, Киев E­mail: t_dulneva@ukr.net ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА МИКРОФИЛЬТРАЦИОННОЙ КЕРАМИЧЕСКОЙ МЕМБРАНОЙ ИЗ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ Показана высокая эффективность процессов очистки воды от гидроксосоединений Fe(ІІІ) и Mn(II) ми­ крофильтрационной керамической мембраной из глинистых минералов и определены их основные зако­ номерности. Установлено, что использование мембраны позволяет очистить воду от гидроксосоединений Fe(ІІІ) до норм ПДК в питьевой воде при их исходной концентрации до ∼ 170,0 мг/дм3, рНисх 5,0—7,5, Р = 1,0 МПа и удельной производительности мембраны 0,28 м3/(м2 · ч). Очищение от гидроксосоединений Mn(II) до ПДК в питьевой воде достигается при их исходной концентрации до 33,76 мг/дм3, рНисх 8,3—8,4, Р = 1,0 МПа и удельной производительности мембраны 0,27 м3/(м2 · ч). Для обеспечения высокой эф фек­ тивности такого процесса необходимо предварительно модифицировать керамическую мембрану в тече­ ние ∼ 55,0 мин гидроксосоединениями Mn(II), находящимися в самой воде. Ключевые слова: очистка воды, микрофильтрация, керамическая мембрана, динамическая мембрана, со­ единения железа и марганца. V.V. Goncharuk, T.Yu. Dulneva, D.D. Kucheruk A.V. Dumansky Institute of Colloidal Chemistry and Water Chemistry of the NAS of Ukraine, Kyiv E­mail: t_dulneva@ukr.net WATER PURIFICATION FROM IRON AND MANGANESE BY A MICROFILTRATION CERAMIC MEMBRANE OF CLAY MINERALS The high efficiency of water purification processes from hydroxo­compounds Fe(III) and Mn(II) by a microfil­ tration ceramic membrane of clay minerals is shown, and their main laws are determined. It is established that, with the initial concentration of Fe(III) up to ∼ 170.0 mg/dm3, pH 5.0—7.5, and P = 1.0 MPa, water can be puri­ fied to MPC of iron in drinking water with a specific membrane productivity of 0.28 m3/(m2 · h). So, the high retention capacity of the membrane can be explained by the steric mechanism of its action, which is associated with the difference in the pore sizes of the membrane and the particles of Fe(III) hydroxo­compounds formed in the indicated pH range. Purified from hydroxo­compounds of Mn(II) to MPC, water was obtained at their initial concentration of up to 33.76 mg/dm3, pH 8.3—8.4, P = 1.0 MPa and the achievement of the specific performance of the membrane 0.27 m3/(m2 · h). To ensure the high efficiency of this process, it is necessary to pre­modify the ceramic membrane for ~ 55.0 min by hydroxо­compounds of Mn(II) in the water itself. Keywords: water purification, microfiltration, ceramic membrane, dynamic membrane, iron and manganese com­ pounds.

Схожі ресурси