ОЧИСТКА ПРИРОДНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ МЫШЬЯКА

1
Естественные и точные науки •••
УДК 002.8:546.19
© 2008
ОЧИСТКА ПРИРОДНЫХ ВОД
ОТ СОЕДИНЕНИЙ МЫШЬЯКА
Исаханова А.Т., Алиев З.М., Муташев Р.К.*, Шапиев Б.И.*
Дагестанский государственный университет
*Дагестанская государственная медицинская академия
Изучена возможность очистки природных вод от мышьяка методами сорбции и
электрокоагуляции. Получены удовлетворительные результаты.
The article deals with the possibility of cleaning natural water from arsenic by means of
sorption and electro-coagulation. Satisfactory results are received.
Ключевые слова: очистка от мышьяка, электрохимическая очистка от мышьяка,
сорбционные методы очистки, содержание мышьяка в подземных водах, метод электрокоагуляции
Keywords: purification from arsenic, electro-chemical purification from arsenic, sorptional
methods of purification, arsenic content in underground waters, method of electro-coagulation
Проблема питьевой воды всегда была
актуальной [2]. Водоснабжение населенных пунктов Северного Дагестана осуществляется, в основном, за счет подземных
артезианских вод. В настоящее время используются около 850 артезианских
скважин, водоносные горизонты которых
залегают на глубине от 300 до 600 м. В
Бабаюртовском, Хасавюртовском, Кизлярском, Тарумовском, Ногайском и других районах Северного Дагестана подземные воды артезианского бассейна содержат
повышенные
концентрации
мышьяка. Интенсивность загрязнения им
подземных вод Терско-Кумского бассейна по административным территориям и
отдельным населенным пунктам (среднегодовой показатель за 1996-2000 гг. в
процентах несоответствия) показана на
рис. 1 [1, 3].
Нами были сделаны анализы на содержание мышьяка из нескольких источников
водоснабжения г. Хасавюрта. Результаты
анализов приведены в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что содержание
мышьяка в этих источниках превышает
предельно допустимую концентрацию
(ПДК). Очистка природных вод от мышь-
яка может быть произведена сорбцией и
электрокоагуляцией. Работа проводилась
вначале на модельных растворах, а затем –
на природной воде.
Для очистки природных вод от мышьяка
был использован метод сорбции мышьяка
свежеосажденным гидроксидом железа, для
чего вводили различные дозы раствора
сульфата железа FeSO4 и гидрокарбоната
натрия NaHCO3 в обрабатываемую воду и
продували микрокомпрессором в течение 10
мин, до момента образования хлопьевидного гидроксида железа (III). После полного
осаждения мути воду профильтровывали.
Дозу FeSO4 подбирали так, чтобы соблюдалось стехиометрическое соотношение: [As]
= 20 [Fe]. В обработанной таким методом
воде определяли остаточное содержание
мышьяка. Данные исследования приведены
в табл. 2.
Как видно из таблицы, эффективность
коагуляции достигает 95%. Производилась
очистка природной воды от мышьяка по
данной методике. Эффективность адсорбции приближается к 100% ввиду того, что
содержание мышьяка в естественных условиях намного меньше, чем в модульных
растворах.
Таблица 1
Результаты анализов на содержание мышьяка из источников водоснабжения (г. Хасавюрт)
Место
Количество
Содержание
Соотношение
Дата
отбора проб
р. Ярыксу
р. Акташ
арт.скважина
Анд. Пос.
проб
2
2
As, мг/л
0,060
0,060
с ПДК
1,2
1,2
отбора
25.09.07 г.
25.09.07 г.
2
0,075
1,3
25.09.07 г.
Рис. 1. Интенсивность загрязнения мышьяком подземных вод Терско-Кумского бассейна
по административным территориям и отдельным населенным пунктам
(среднегодовой показатель за 1996-2000 гг., в % несоответствия)
Данные по эффективности коагуляции на модельных растворах
Исходная концентрация
As, мг
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
Остаточная концентрация As, мг
0,21
0,125
0,10
0,08
0,30
0,32
0,20
0,15
0,125
0,086
Мышьяк, осажденный на гидроксиде
железа, десорбировали растворами гидроксида натрия различных концентраций: от
Таблица 2
Эффективность коагуляции, %
86,0
92,0
93,4
94,6
80,0
78,0
80,0
85,0
88,0
91,4
0,05 до 0,2 М. Результаты приведены в
табл. 3.
Как видно из таблицы, наибольший
эффект вымывания мышьяка достигается
при 0,1 М концентрации раствора щелочи
при объеме элюента 90-100 мл.
Для очистки воды от мышьяка также
был применен метод электрокоагуляции.
В качестве растворимого анода использовались твердые отходы – железная стружка, ограниченная капроновой сеткой, а
катодом служила медная пластинка.
Вследствие растворения железной
стружки при электролизе вода обогащается соответствующими ионами железа, образующими затем в нейтральной или сла-
бощелочной среде гидроксид железа (II),
переходящего под воздействием растворенного в воде и подаваемого компрессором кислорода в гидроксид железа (III),
имеющего большую максимальную емкость по отношению к ионам мышьяка.
Процесс проводился в режимах электролиза: а) стационарном, время выдержки
0,5-10 мин; б) проточном, при скорости 5
л/час. Сила тока составляла 0,05 А, масса
стружки – 25 г.
Таблица 3
Результаты десорбции мышьяка с осадка гидроксидом натрия
Исходная концентрация
As, мг
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Концентрация элюента,
моль/л
0,05
0,05
0,1
0,1
0,2
0,05
0,05
0,05
0,1
0,1
0,2
0,2
Объем пропускаемого
элюента, мл
70
70
90
90
100
120
120
120
75
90
100
100
Эффективность вымывания, %
45
46
90
85
89
25
41
44
84
77
54
60
Таблица 4
Результаты электрокоагуляции мышьяка в природной воде (стационарный режим),
артезианская скважина Анд. Пос. mстружки = 25 г; Сисх. As = 0,075 мг/л; I = 0,05 А, U = 14 В
Время, мин
Остаточное содержание мышьяка,
мг/л
0,5
1,0
3,0
5,0
10,0
0,040
0,030
0,020
0,010
< 0,005
Таблица 5
Результаты электрокоагуляции в природной воде (проточный режим) в зависимости от скорости
протекания воды. Вода р. Ярыксу. mстружки = 25 г; Сисх. As = 0,075 мг/л; I = 0,05 А, U = 14 В
Скорость протекания, л/ч
Остаточное содержание
мышьяка, мг/л
0,4
0,8
5,0
< 0,005
0,010
0,015
Из таблицы 4 видно, что с подачей воздуха уже через полминуты содержание
мышьяка становится ниже ПДК, а через 10
мин он не обнаруживается ГОСТовским
методом.
В ходе электролиза образующиеся гидроксиды железа (II и III) сорбируют находящиеся в растворе соединения мышьяка,
что позволяет снизить содержание последних до концентраций ниже ПДК.
Этим методом можно решить также
проблему утилизации отвальных твердых
отходов – железных стружек, образующихся при обработке металлических изделий. Растворение 1 г металлического железа эквивалентно введенному в воду 4,8 г
FeCI3.6H2O или 4,9 г FeSO4.7H2O.
Примечания
1. Государственный доклад о санитарно-эпидемиологической обстановке в РД за 2000 г. Раздел 1. – Махачкала: ГУП Дезинфекционист, 2001. – С. 8-14. 2. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. –
М: Гидрометеоиздат, 1984. – 560 с. 3. Омариева Э.Я., Пантина Л.Ю. Гигиенические проблемы водоснабжения и состояние здоровья населения регионов Северного Кавказа // Тез. докл. 4-ой Международн. конф.: Вода.
Экология и технология. – М., 2000. – С. 65-66.