К тяжелым металлам относится больше 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева.

Тяжелыми металлами являются хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец, висмут и другие.[1]

Сточные воды, содержащие тяжелые металлы (промышленные сточные воды), образуются в автомобильной и химической промышленности, при производстве гальванических элементов и обработке металлических поверхностей, в электронной промышленности, в типографии, на кожаных фабриках и других. Они представляют большую опасность для окружающей среды и для человека.[1]

Проблема удаления тяжелых металлов из сточных вод сейчас особенно актуальная. Плохо очищенные сточные воды поступают в природные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются в воде и донных отложениях, становясь таким образом источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по объему водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорбируются на минеральных и органических осадках. Вследствие чего содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно увеличивается, и когда адсорбционная способность осадков исчерпывается, тяжелые металлы поступают в воду, что и приводит к экологическому кризису. Штрафные санкции за сброс тяжелых металлов в воду становятся все жестче, но это не решает проблемы.[1]

Тяжелые металлы поступают в организм человека с едой и водой, накапливаются там, поскольку не выводятся из организма, и вызывают различные заболевания. В небольших дозах железо, цинк и другие металлы жизненно необходимые, потому что участвуют в разных формах метаболизма, переносе, синтезе веществ. Но в концентрациях превышающих предельно допустимые эти металлы становятся вредными, поэтому сточные воды необхио очищать от тяжелых металлов.

Была проведена работа по очистке искусственных образцов сточной воды от железа (Fe) и хрома Cr (VI), которые относятся к 3 классу опасности (опасные). Предельно – допустимая концентрация хрома общего (Cr) в питьевой воде не должна превышать 0,05 мг/дм³, а железа общего (Fe) – 0,2 мг/дм³ [2, приложение 2].

Соединения хрома Cr (VI) в больших концентрациях являются канцерогенными и могут вызывать онкологические заболевания, разные заболевания кожи [3].

Повышенное содержание железа в организме человека приводит к нарушению обмена веществ за счет того, что будучи биологически активным элементом образует хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами; взаимодействует с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость.

Существует много методов очистки воды от тяжелых металлов, к которым относятся химические, электрохимические, адсорбционные, ионообменные методы и другие. Важной задачей очистки сточных вод является применение наиболее энергосберегающих методов, а также возвращения извлеченных из сточных вод металлов обратно в производство.

Очистка искусственных образцов сточной воды от хрома Cr (VI) проводилась методами ультрафильтрации, адсорбции и ионного обмена, тога как очистка от железа (Fe) проводилась методом ультрафильтрации.

Метод мембранного разделения, а именно ультрафильтрация, является простым и энергосберегающим. Метод заключается в пропускании раствора под давлением через полупроницаемую мембрану. Вследствие чего над мембраной образуется концентрат, содержащий тяжелые металлы, а под мембраной – очищенный раствор (пермеат) [4, с. 326].

Работа по очистке искусственных образцов сточной воды от железа (Fe) и хрома Cr (VI) проводилась на мембранной установке типа УСФ-293. В процессе работы использовались обратноосмотические ацетатцеллюлозные мембраны типа МГА-90, МГА-100 с анизотропной структурой. В результате мембранного разделения был получен пермеат сточных вод, содержащий незначительную концентрацию железа (Fe) и хрома Cr (VI).

Определение концентрации железа (Fe) и хрома Cr (VI) проводилось по стандартным методикам.

Результаты проведенных опытов занесены в таблицы 1, 2.

Очистка искусственных образцов сточной воды от хрома Cr (VI) проводилась также на природных сорбентах, в качестве которых использовалась активированная глина Черкасского месторождения, и на катионите КУ – 2 – 8.

Результаты проведенных опытов занесены в таблицы 3, 4.

Таблица 1 – Результаты очистки сточных вод от железа (Fe) методом ультрафильтрации

Таблица 2 – Результаты очистки сточных вод от хрома Cr (VI) методом ультрафильтрации

Таблица 3 – Результаты очистки сточных вод от хрома Cr (VI) на активированных бентонитовых глинах

Таблица 4 – Результаты очистки сточных вод от хрома Cr (VI) на катионите КУ – 2 – 8

В результате проведенной работы установлено, что самая лучшая очистка сточных вод методом ультрафильтрации от хрома Cr (VI) проходила при пропускании раствора под давлением 3,5 МПа, степень очистки при этом составила 99,97%; самая лучшая очистка от железа (Fe) проходила при пропускании раствора под давлением 0,5 МПа, а степень очистки составила 97,3%.

При очистке сточных вод от хрома Cr (VI) на активированных бентонитовых глинах и катионите КУ – 2 – 8 было установлено, что самая лучшая очистка проходила на активированных бентонитовых глинах, средняя степень очистки которых составляет 99,89 %. Это позволяет предложить активированную бентонитовую глину в качестве промышленного сорбента, поскольку она дешевле, чем катионит КУ – 2 – 8.

1. Тяжелые металлы. Электронный ресурс. www. t-water.ru/index.php/ochistka-stochnykh-vod/91-tyazhelye-metally.
2. Государственные санитарные нормы и правила ДСаНПиН 2.2.4 – 171 – 10 (ДСаНПиН 2.2.4 – 400 – 10) Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для употребления человеком.
3. Что такое тяжелые металлы? Про хром, сурьму и цинк. Электронный ресурс. http://www.net-bolezniam.ru/publ/1-1-0-13.
4. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2000. 801 с.

Все статьи автора «Виталий»