Водоочистка техногенных растворов от ионов никеля (II) комбинированным процессом

Вариант комбинированной очистки водных растворов от ионов никеля (II) опирается на сорбционные технологии с применением электрогенерируемого гидроксида алюминия с аморфной пористой структурой в виде гидрогеля и развитой сорбирующей поверхностью. Такой гидроксид алюминия обладает мицелярным строением и может быть описан коллоидной частицей: {[m Al(OH)₃] nAl(OH)₂⁺ (n-x) OH^-}^x+ хOH^-. Очистка связана с явлением сорбции загрязняющего иона на поверхности сорбента за счет дисперсионного взаимодействия. Предельная величина адсорбции никеля при 298 К и рН 7,6 составила 8,3 ммоль/г, Расход количества электричества соответствовал 9,5 А^.ч при оптимальном времени электрокоагуляции десять минут и плотности тока 1,6 мА/см². Преимущества метода электрокоагуляции с применение алюминиевых электродов, в сравнении с другими методами очистки сточных вод, заключаются в простоте изготовления аппаратов и простоте их обслуживания. Эффективность очистки при электрокоагуляционной обработке составила 86 %. Доочистку техногенных водных растворов выполняли с использованием углеродных сорбентов в слабощелочной среде при рН 9,8. Величина сорбции никеля достигает 0,25 ммоль/г.  Особенностью комбинированной технологии извлечения никеля из водных растворов является обеззараживание воды с улучшением ее огранолептические показателей и возможностью избежать вторичного загрязнения очищаемых водных растворов вносимыми регентами.

1. Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Зайцева И.С. Антропогенные воздействия на мировые водные ресурсы // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2024. № 2. С. 67–79. https://doi.org/10.35567/19994508-2024-2-67-79. EDN: BELBFC.

2. Akbal F., Camci S. Copper, Chromium and Nickel Removal from Metal Plating Wastewater By Electrocoagulation // Desalination. 2011. Vol. 269. P. 214–222. http://doi.org/10.1016/j.desal.2010.11.001.

3. Li Chen, Mingxi Zhou, Jingzhe Wang, Zhiqin Zhang, Chengjiao Duan, Xiangxiang Wang et al. A Global Meta-Analysis of Heavy Metal(Loid)S Pollution in Soils Near Copper Mines: Evaluation Of Pollution Level And Probabilistic Health Risks // Science of The Total Environment. 2022. Vol. 835. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155441.

4. Чугунов А.Д., Филатова Е.Г. Тяжелые металлы: химические вопросы экологической безопасности. Монография. Иркутск: Изд-во Иркутского национального исследовательского технического университета, 2024. 180 с. EDN: APQDGW.

5. Гайдукова А.М., Колесников В.А., Похвалитова А.А. Очистка сточных вод гальванического производства от ионов металлов с применением сорбции в статическом режиме и электрофлотации // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 4. С. 160–166. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-4-160-166. EDN: EMPPDT.

6. Akbarpour M.R., Gharibi Asl F., Rashedi H. Anti-corrosion and Microstructural Properties of Nanostructured Ni-Co Coating Prepared by Pulse-Reverse Electrochemical Deposition Method // Journal of Materials Engineering and Performance. 2024. Vol. 33. P. 94–101. https://doi.org/10.1007/s11665-023-07969-4.

7. Keshtkar Z., Tamjidi S., Vaferi B. Intensifying Nickel (II) Uptake from Wastewater Using the Synthesized yAlumina: An Experimental Investigation of the Effect of Nano-Adsorbent Properties and Operating Conditions // Environmental Technology & Innovation. 2021. Vol. 22. P. 1–13. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101439.

8. Bilal M., Ihsanullah I., Younas M., Ul Hassan Shah M. Recent Advances in Applications of Low-Cost Adsorbents for the Removal of Heavy Metals from Water: A Critical Review // Separation and Purification Technology. 2021. Vol. 278. P. 1–28. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119510.

9. Mohammadpour Z., Zare H.R. Improving the Corrosion Resistance of the Nickel–Tungsten Alloy by Optimization of the Electroplating Conditions // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2020. Vol. 73. P. 937–944. https://doi.org/10.1007/s12666-020-01894-z.

10. Xinping He, Bing Yao, Yang Xia, Hui Huang, Yongping Gan, Wenkui Zhang Coal Fly Ash Derived Zeolite for Highly Efficient Removal of Ni2+ Inwaste Water // Powder Technology. 2020. Vol. 367. P. 40–46. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.11.037.

11. Смирнов А.В., Смирнов В.Н., Смирнов К.В. Очистка шахтных вод с использованием природных сорбентов в условиях стационарных очистных сооружений предприятий металлургии // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2024. № 2. С. 62–76. https://doi.org/10.24866/2227-6858/2024-2/62-76. EDN: CAQCFK.

12. Kruszelnicka I., Ginter-Kramarczyk D., Gora W., Staszak K., Baraniak M., Lota G. et al. Removal of Nickel(II) from Industrial Wastewater Using Selected Methods: A Review // Chemical and Process Engineering. 2022. Vol. 43. Iss. 4. P. 437–448. https://doi.org/10.24425/cpe.2022.142284.

13. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. М.: Глобус, 2002. 352 с.

14. Kumara A., Baloucha A., Pathanb A.A., Abdullaha, Jagirania M.S., Ali Muhammad Mahar et al. Remediation of Nickel Ion from Wastewater by Applying Various Techniques: A Review // Acta Chemica Malaysia. 2019. Vol. 3. Iss. 1. P. 1–16. https://doi.org/10.2478/acmy-2019-0001.

15. Домрачева В.А., Васильковская Д.В. Обоснование ферментно-кавитационной обработки осадка сточных вод // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2024. № 3. С. 114–122. https://doi.org/10.35567/19994508-2024-3-114-122. EDN: UPZYBG.

16. Ястребов К.Л., Дружинина Т.Я., Надршин В.В., Карлина А.И. Подготовка и очистка природных и сточных вод. Иркутск: Изд-во Иркутского национального исследовательского технического университета, 2014. 564 с. EDN: TJNFUX.

17. Серпокрылов Н.С., Вильсон Е.В., Гетманцев С.В., Марочкин А.А. Экология очистки сточных вод физико-химическими методами. М.: Ассоциация строительных вузов, 2009. 261 с. EDN: QNOEEN.

18. Веденяпина М.Д., Курмышева А.Ю., Кулайшин С.А., Кряжев Ю.Г. Адсорбция некоторых тяжелых металлов на активированных углях (обзор) // Химия твердого топлива. 2021. № 2. С. 18–41. https://doi.org/10.31857/S0023117721020092. EDN: UOOLVP.

19. Филатова Е.Г., Дударев В.И. Оптимизация электрокоагуляционной очистки сточных вод гальванических производств. Иркутск: Изд-во Иркутского национального исследовательского технического университета, 2013.140 с. EDN: TJNHKV.

20. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточных вод. М.: Химия, 1974. 336 c.

21. Дударев В.И., Филатова Е.Г. Углеродные адсорбенты на основе природных углей для извлечения металлов из растворов // Успехи в химии и химической технологии. 2021. Т. 35. № 13. С. 28–30. EDN: OOVWUJ.

22. De Gisi S., Lofrano G., Grassi M., Notarnicola M. Characteristics and Adsorption Capacities of Low-Cost Sorbents for Wastewater Treatment: A Review // Sustainable Materials and Technologies. 2016. Vol. 9. P. 10–40. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2016.06.002.

23. Браяловский Г.Б., Никифоров А.Ф., Насчетникова О.Б., Мигалатий Е.В. Экология водных систем: применение ингибиторов коррозии для очистки сточных вод // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2023. № 3. С. 114–123. https://doi.org/10.35567/19994508_2023_3_8. EDN: BMFUGK.

24. Dudarev V.I., Filatova E.G. A Study of the Adsorption of Toxic Ions by Electrogenerated Gibbsite // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2021. Vol. 57. P. 283–288. https://doi.org/10.1134/S2070205121020052.

25. Дударева Г.Н., Иринчинова Н.В., Дударев В.И. Адсорбционное извлечение никеля (II) из водных растворов техногенного характера // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. № 1. С. 133–139. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-1-133-139. EDN: AFTXBO.

26. Фомкин А.А. Синтез, свойства и применение углеродных адсорбентов. М.: Граница, 2021. 312 с.

27. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. СПб.: Химия, 1982. 168 с.

28. Цивадзе А.Ю., Русанов А.И., Фомкин А.А. Физическая химия адсорбционных явлений. М.: Граница, 2011. 301 с.

29. Тимощук И.В., Горелкина А.К., Иванова Л.А. К вопросу о возможности использования адсорбции при очистке карьерных сточных вод // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2021. № 3. С. 59–63. EDN: BCZQVT.

30. Леонов С.Б., Елшин В.В. Дударев В.И., Рандин О.И., Ознобихин Л.М., Домрачева В.А. Углеродные сорбенты на основе ископаемых углей. Иркутск: Изд-во Иркутского национального исследовательского технического университета, 2000. 268 с. EDN: TZLQAD.