Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления
Исследованы возможности и основные закономерности очистки воды от нитратов обратным осмосом низкого давления. Показано отрицательное влияние хлоридов и сульфатов на характеристики процесса. Сделан вывод о целесообразности использования метода обратного осмоса низкого давления для очистки воды от нит...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Химия и технология воды |
|---|---|
| Datum: | 2013 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
2013
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130759 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления / В.В. Гончарук, В.О. Осипенко, М.Н. Балакина, Д.Д. Кучерук // Химия и технология воды. — 2013. — Т. 35, № 2. — С. 125-131. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-130759 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Гончарук, В.В. Осипенко, В.О. Балакина, М.Н. Кучерук, Д.Д. 2018-02-21T14:46:50Z 2018-02-21T14:46:50Z 2013 Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления / В.В. Гончарук, В.О. Осипенко, М.Н. Балакина, Д.Д. Кучерук // Химия и технология воды. — 2013. — Т. 35, № 2. — С. 125-131. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0204-3556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130759 628.1.032: 546.175: 66.081.63 Исследованы возможности и основные закономерности очистки воды от нитратов обратным осмосом низкого давления. Показано отрицательное влияние хлоридов и сульфатов на характеристики процесса. Сделан вывод о целесообразности использования метода обратного осмоса низкого давления для очистки воды от нитратов. Досліджено можливості та основні закономірності процесу очищення води від нітратів зворотним осмосом низького тиску. Показано негативний вплив хлоридів і сульфатів на характеристики процесу. Зроблено висновок про доцільність використання методу зворотного осмосу низького тиску для очищення води від нітратів. In this paper, the possibilities and the basic laws governing the process of water purification of nitrates by reverse osmosis low-pressure was studied. Was shown a negative effect of the presence in water of chlorides and sulfates on the characteristics of the process. The conclusion about the feasibility of using the method of reverse osmosis low-pressure for water cleaning of the nitrates. ru Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України Химия и технология воды Технология водоподготовки и деминерализация вод Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления Water purification of nitrates by reverse osmosis low-pressure Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления |
| spellingShingle |
Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления Гончарук, В.В. Осипенко, В.О. Балакина, М.Н. Кучерук, Д.Д. Технология водоподготовки и деминерализация вод |
| title_short |
Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления |
| title_full |
Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления |
| title_fullStr |
Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления |
| title_full_unstemmed |
Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления |
| title_sort |
очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления |
| author |
Гончарук, В.В. Осипенко, В.О. Балакина, М.Н. Кучерук, Д.Д. |
| author_facet |
Гончарук, В.В. Осипенко, В.О. Балакина, М.Н. Кучерук, Д.Д. |
| topic |
Технология водоподготовки и деминерализация вод |
| topic_facet |
Технология водоподготовки и деминерализация вод |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Химия и технология воды |
| publisher |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Water purification of nitrates by reverse osmosis low-pressure |
| description |
Исследованы возможности и основные закономерности очистки воды от нитратов обратным осмосом низкого давления. Показано отрицательное влияние хлоридов и сульфатов на характеристики процесса. Сделан вывод о целесообразности использования метода обратного осмоса низкого давления для очистки воды от нитратов.
Досліджено можливості та основні закономірності процесу очищення води від нітратів зворотним осмосом низького тиску. Показано негативний вплив хлоридів і сульфатів на характеристики процесу. Зроблено висновок про доцільність використання методу зворотного осмосу низького тиску для очищення води від нітратів.
In this paper, the possibilities and the basic laws governing the process of water purification of nitrates by reverse osmosis low-pressure was studied. Was shown a negative effect of the presence in water of chlorides and sulfates on the characteristics of the process. The conclusion about the feasibility of using the method of reverse osmosis low-pressure for water cleaning of the nitrates.
|
| issn |
0204-3556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130759 |
| citation_txt |
Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса низкого давления / В.В. Гончарук, В.О. Осипенко, М.Н. Балакина, Д.Д. Кучерук // Химия и технология воды. — 2013. — Т. 35, № 2. — С. 125-131. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT gončarukvv očistkavodyotnitratovmetodomobratnogoosmosanizkogodavleniâ AT osipenkovo očistkavodyotnitratovmetodomobratnogoosmosanizkogodavleniâ AT balakinamn očistkavodyotnitratovmetodomobratnogoosmosanizkogodavleniâ AT kučerukdd očistkavodyotnitratovmetodomobratnogoosmosanizkogodavleniâ AT gončarukvv waterpurificationofnitratesbyreverseosmosislowpressure AT osipenkovo waterpurificationofnitratesbyreverseosmosislowpressure AT balakinamn waterpurificationofnitratesbyreverseosmosislowpressure AT kučerukdd waterpurificationofnitratesbyreverseosmosislowpressure |
| first_indexed |
2025-11-27T02:23:33Z |
| last_indexed |
2025-11-27T02:23:33Z |
| _version_ |
1850793891550199808 |
| fulltext |
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, № 2 125
В.В. ГОНЧАРУК, В.О. ОСИПЕНКО, М.Н. БАЛАКИНА, Д.Д. КУЧЕРУК, 2013
ТЕХНОЛОГИЯ ВОДОПОДГОТОВКИ И ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИЯ ВОД
УДК 628.1.032: 546.175: 66.081.63
В.В. Гончарук, В.О. Осипенко, М.Н. Балакина, Д.Д. Кучерук
ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ НИТРАТОВ МЕТОДОМ
ОБРАТНОГО ОСМОСА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
Институт коллоидной химии и химии воды
им. А.В. Думанского НАН Украины, г. Киев
Исследованы возможности и основные закономерности очистки воды от нит-
ратов обратным осмосом низкого давления. Показано отрицательное влия-
ние хлоридов и сульфатов на характеристики процесса. Сделан вывод о
целесообразности использования метода обратного осмоса низкого давления
для очистки воды от нитратов.
Ключевые слова: нитраты, обратный осмос низкого давления, пермеат,
питьевая вода, природная вода, сульфаты, хлориды.
Введение. Источником загрязнения воды нитратами является про-
никновение в почвенные воды промышленных отходов: сточных вод жи-
вотноводческих предприятий, удобрений, отходов военной промышлен-
ности и др. Содержание нитратов в воде, используемой для централизо-
ванного водоснабжения с поверхностным или артезианским водозабо-
ром, обычно не превышает 10 мг/дм3. Однако в воде мелководных арте-
зианских скважин (колодцев) оно может достигать 300 мг/дм3 и более.
Поэтому содержание нитратов в питьевой воде, регламентируемое тре-
бованиями нормативных документов для большинства стран, в том чис-
ле и для Украины, не должно превышать 50 мг/дм3 [1, 2]. Кроме того, в
природной воде вместе с нитратами присутствуют другие ионы, в частно-
сти хлориды и сульфаты, концентрация которых в питьевой воде не долж-
но превышать 250 мг/дм3 [2].
Для очистки воды от нитратов используют ионный обмен, биологи-
ческие и другие методы [3, 4]. Однако при ионном обмене возникает не-
обходимость утилизации регенерационных растворов, что значительно
удорожает этот процесс. Биологическая денитрификация требует боль-
ших рабочих площадей.
На протяжении последних лет альтернативой традиционным мето-
дам очистки воды стали баромембранные методы. Благодаря своей эф-
фективности, экономичности, компактности и достаточно высокой сте-
пени автоматизации мембранные установки приобрели широкое
126 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №2
практическое применение в технологии водоочистки во многих промыш-
ленно развитых странах [5 – 8]. Однако научному обоснованию процес-
са очистки воды от нитратов обратным осмосом низкого давления не уде-
лялось достаточного внимания.
В связи с этим цель данной работы – определение основных законо-
мерностей очистки воды от нитратов обратным осмосом низкого давле-
ния.
Методика эксперимента. Опыты по обратноосмотической обработке
модельных растворов, содержащих нитраты, проводили в непроточной ("ту-
пиковой") цилиндрической ячейке емкостью 300 см3, площадь мембраны в
ней составляла 16,6 см2. Перемешивание раствора в ячейке осуществляли
при помощи магнитной мешалки, рабочее давление создавали сжатым азо-
том и контролировали манометром с точностью ± 0,05 МПа. Концентра-
цию нитратов, хлоридов и сульфатов в растворах определяли, соответствен-
но, фотометрически с салицилатом натрия, титрованием нитратом ртути в
присутствии индикатора дифенилкарбазона и титрованием растворимыми
солями бария в присутствии индикатора нитхромазо [9 –11].
Результаты и их обсуждение. Коэффициент задерживания ионов
R (%) определяли по формуле
,100
исх
перисх
С
СC
R
где С
исх
и С
пер
(мг/дм3) – концентрации ионов соответственно в исходном
растворе и пермеате (очищенном растворе); I
v
– удельная производитель-
ность мембраны (дм3/(м2·ч)).
Коэффициент отбора пермеата К (%) определяли следующим образом:
пер
исх
100,
Q
K
Q
где Q
пер
и Q
исх
– объемы соответственно пермеата и исходного раствора.
Как видно из рис.1, кривая 1, коэффициент задерживания 3NO с по-
вышением давления увеличивался от 89,2 % при 0,5 МПа до 93,7 % при
2,0 МПа; последующее повышение давления несколько уменьшало зна-
чение R. При этом удельная производительность мембраны практически
линейно возрастала (см. рис.1, кривая 2).
При повышении концентрации 3NO от 50 до 1000 мг/дм3 значе-
ние R изменялось в диапазоне 97,3 – 98,9 % (рис. 2, кривая 1), а зна-
чение I
v
мембраны постепенно снижалось с 125,3 до 96,4 дм3/(м2·ч)
(см. рис.1, кривая 2), что можно объяснить влиянием концентрацион-
ной поляризации. Интервал исследованных концентраций нитратов
был выбран в соответствии с возможным содержанием поллютанта в
природных источниках.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, № 2 127
В таблице показано, что с увеличением коэффициента отбора пермеата
и исходной концентрации нитратов задерживание последних уменьшалось
с 98,9 до 89,9 %, а удельная производительность – с 125,3 до 82,9 дм3/(м2·ч),
что также связано с влиянием концентрационной поляризации.
50
70
90
0,5 1 1,5 2 2,5
P , МПа
R,%
20
90
160
230
I v , дм3/(м2.ч)
1
2
37,7 33,5 32,7 30,7
22,0
34,5
Рис. 1. Зависимость коэффициента задерживания нитратов (1) и
удельной производительности мембраны ( 2) от рабочего давления
(исходная концентрация 3NO – 350 мг/дм3; коэффициент отбора
пермеата – 70 %). Цифры на кривой 1 (рис. 1 – 4) соответствуют
концентрации нитратов в пермеате.
90
94
98
50 250 450 650 850
С исх, мг/дм
3
R,%
50
90
130
170
1
2
0,6
1,5
4,3 6,7 10,0 12,6 17,3
27
I v , м
3
/(м
2.
ч)
Рис. 2. Зависимость коэффициента задерживания нитратов, их
концентрации в пермеате (1) и удельной производительности мембраны
(2) от содержания 3
NO в исходном растворе (Р – 2 МПа; коэффициент
отбора пермеата – 20 %).
128 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №2
Зависимость коэффициента задерживания нитратов R (%),
,
их
содержания в пермеате С
пер
(мг/дм3) и удельной производительности
мембраны I
v
(дм3/(м2.ч)) от концентрации 3NO в исходном растворе
С
исх
(мг/дм3) и коэффициента отбора пермеата К (%) при давлении
2 МПа
К
Сисх Показатель
20 40 60 70 80 90
R 98,9 97,6 95,0 94,5 90,6 89,9
Iv 125,3 123,7 122,4 120,1 118,3 111,2 50
Спер 0,6 1,2 2,5 2,8 4,7 5,25
R 98,5 94,8 93,9 93,6 90,5 89,9
Iv 121,3 118,8 115,7 113,6 112,6 109,5 100
Спер 1,5 5,2 6,1 6,4 9,5 11,1
R 98,3 98,2 96,1 93,4 93,2 91,6
Iv 115,4 111,3 109,8 108,7 107,6 106,7 250
Спер 4,3 4,5 9,7 16,5 17,0 21,0
R 98,1 97,1 94,5 93,1 91,5 90,7
Iv 108,1 104,6 104,0 102,3 95,9 101,5 350
Спер 6,7 10,5 19,2 24,1 29,7 32,5
R 98,0 96,1 94,8 92,7 92,7 92,1
Iv 104,5 103,7 100,7 97,9 94,9 93,1 500
Спер 10,0 19,5 26,0 36,5 37,0 39,5
R 97,7 95,5 95,3 92,5 91,8 89,8
Iv 99,2 98,5 97,9 97,5 93,3 88,0 750
Спер 17,3 33,7 35,2 56,2 61,6 76,5
R 97,3 96,7 95,4 92,3 91,9 89,9
Iv 96,4 93,8 92,1 90,8 88,5 82,9 1000
Спер 27,0 33,0 46,0 77,0 81,0 101,0
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, № 2 129
Кроме того, представленные в таблице данные свидетельствуют,
что методом обратного осмоса низкого давления можно очистить воду,
содержащую нитраты, до питьевых кондиций в интервале исходных
концентраций 50 – 500 мг/дм3 при отборе пермеата до 90 % и в интер-
вале 600; 750 и 1000 мг/дм3 при отборе пермеата соответственно до
70; 60 и 40 %.
При наличии в исходном растворе ионов хлора с концентрацией от
100 до 1000 мг/дм3 коэффициент задерживания нитратов и удельная про-
изводительность мембраны уменьшились соответственно с 93,6 до 89,4 %
(рис. 3, кривая 1) и с 99,6 до 83,4 дм3/(м2·ч) (кривая 2). Концентрация
хлоридов в пермеате при этом не превышала норм СанПиНа [2] и нахо-
дилась в диапазоне 2,1 – 37,0 мг/дм3.
85
89
93
100 300 500 700 900
С, мг/дм
3
R,%
80
100
120
I v , дм
3
/(м
2.
ч)
1
2
16 16,2
19,3
21,7
24,6
26,6
Рис. 3. Зависимость коэффициента задерживания нитратов, их
концентрации в пермеате (1) и удельной производительности мембраны
(2) от концентрации хлоридов в исходном растворе (содержание
нитратов в исходном растворе – 250 мг/дм3; Р–2 МПа; коэффициент
отбора пермеата – 70 %).
При введении в исходный раствор сульфат-ионов в количестве от 550
до 1500 мг/дм3 коэффициент задерживания 3NO уменьшился с 91,2 до
83,7 % (рис. 4, кривая 1), а удельная производительность мембраны – с
82,4 до 75,3 дм3/(м2·ч) (кривая 2). При этом количество 3NO в пермеате
увеличилось от 22,0 до 40,8 мг/дм3; количество сульфат-ионов в пермеа-
те находилось в диапазоне от 5 до 14,5 мг/дм3, что не превышало норм
СанПиНа [2].
130 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №2
75
80
85
90
95
550 750 950 1150 1350
С, мг/дм
3
R,%
70
80
90
100
1
2
I v , м
3
/(м
2
.ч)
22
32,4
35
38,2
40,8
Рис. 4. Зависимость коэффициента задерживания нитратов,
,
их
концентрации в пермеате (1) и удельной производительности мембраны
(2) от концентрации сульфатов в исходном растворе (содержание
нитратов в исходном растворе – 250 мг/дм3; Р – 2 МПа; коэффициент
отбора пермеата – 70 %).
Выводы. Таким образом, на основании полученных данных показа-
на высокая эффективность очистки воды от нитратов обратным осмосом
низкого давления. Определены параметры исследуемого процесса для
достижения норм ПДК нитратов в питьевой воде. Выявлено отрицатель-
ное влияние на эти параметры наличия в растворе других ионов, в част-
ности хлоридов и сульфатов. Сделан вывод о целесообразности исполь-
зования метода обратного осмоса низкого давления для очистки воды от
нитратов.
Резюме. Досліджено можливості та основні закономірності процесу
очищення води від нітратів зворотним осмосом низького тиску. Показа-
но негативний вплив хлоридів і сульфатів на характеристики процесу.
Зроблено висновок про доцільність використання методу зворотного ос-
мосу низького тиску для очищення води від нітратів.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, № 2 131
V.V. Goncharuk, V.O. Osipenko, D.D. Kucheruk, M.N. Balakina
WATER PURIFICATION OF NITRATES
BY REVERSE OSMOSIS LOW-PRESSURE
Summary
In this paper, the possibilities and the basic laws governing the process of
water purification of nitrates by reverse osmosis low-pressure was studied.
Was shown a negative effect of the presence in water of chlorides and sulfates
on the characteristics of the process. The conclusion about the feasibility of
using the method of reverse osmosis low-pressure for water cleaning of the
nitrates.
Список использованной литературы
[1] Войтенко А.М., Петренко Н.Ф., Шутько М.В. и др. // Материалы
Междунар. науч.-практ. конф. "Вода и здоровье – 98" (Одесса, 1998). –
Одесса, 1998. – С. 76 – 79.
[2] ДСанПін 2.2.4-171-10. Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для
споживання людиною. – Затверд. наказом Мін-ва охорони здоров’я України
від 12.05.2010, № 400.
[3] Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды. – К.: Наук.думка, 1991. –
586 с.
[4] Митченко Т.Е., Макарова К.В., Федотова Л.П. // Вода і водоочисні
технології. – 2002. – №2/3. – С. 61 – 65.
[5] Запольський А.К., Мешкова-Клименко Н.А., Астрелін І.М. та ін. Фізико-
хімічні основи технології очищення стічних вод. – К.: Лібра, 2000. – 552 с.
[6] Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. – М.: Химия,
1978. – 351 с.
[7] Гончарук В.В., Балакіна М.М., Кучерук Д.Д. та ін. // Доп. НАН України. –
2005. – №2. – С. 174 – 178.
[8] Хванг С.Т., Коммермейер К. Мембранные процессы разделения / Пер. с
англ. Е.П. Моргуновой, Ю.Н Жимена; под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.:
Химия, 1981. – 436 с.
[9] Новиков Ю.В., Ласточкина К.О., Болдина З.Н.//Методы исследования
качества воды водоемов / Под ред. А.П. Шицковой. – М.: Медицина, 1990. –
С. 84 – 85.
[10] ГОСТ 4245-72. Вода питьевая. Методы определения содержания
хлоридов. – Утв. постановлением Гос. комитета СССР по стандартам от
09.10.1972 г.
[11] ГОСТ 23268.4-78. Воды минеральные питьевые, лечебные, лечебно-
столовые и природные столовые. Метод определения сульфат-ионов. –
Утв. постановлением Гос. комитета СССР по стандартам от 01.09.1978 г.
Поступила в редакцию 31.05.2012 г.
|