Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною

Робота присвячена розробці деревних мембран, які можуть бути ефективною альтернативою мембранам з традиційних матеріалів — полімерів та кераміки. Деревні мембрани виготовляються з природної екологічно чистої, відновлюваної, недорогої, доступної сировини, що легко утилізується. Встановлено, що розм...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2019
Hauptverfasser:	Дульнева, Т.Ю., Кучерук, Д.Д., Ієвлєва, О.С., Гончарук, В.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2019
Schriftenreihe:	Доповіді НАН України
Schlagworte:	Екологія
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162695
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:	Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною / Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук, О.С. Ієвлєва, В.В. Гончарук // Доповіді Національної академії наук України. — 2019. — № 12. — С. 108-113. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-162695
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1626952025-02-23T18:25:51Z Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною Water purification from hydroxo com pounds of iron on wood membranes Очистка воды от гидроксосоединений железа древесной мембраной Дульнева, Т.Ю. Кучерук, Д.Д. Ієвлєва, О.С. Гончарук, В.В. Екологія Робота присвячена розробці деревних мембран, які можуть бути ефективною альтернативою мембранам з традиційних матеріалів — полімерів та кераміки. Деревні мембрани виготовляються з природної екологічно чистої, відновлюваної, недорогої, доступної сировини, що легко утилізується. Встановлено, що розмір пор деревини відповідає середньому розміру пор мікрофільтраційної мембрани. Досліджено процес очищення води від гідроксосполук Fe(ІІІ) деревною мембраною і показана його висока ефективність у випадку фільтрування води крізь зовнішню поверхню мікрофільтраційної трубчастої деревної мембрани, що обумовлено стеричним механізмом її дії та формуванням на її поверхні додаткового затримувального шару у вигляді динамічної мембрани із гідроксосполук Fe(ІІІ). Вивчено вплив різних фізико-хімічних факторів на затримувальну здатність мембрани та визначені її технологічні параметри. Найбільше значення коефіцієнта затримки Fe(ІІІ) (99,9 %) встановлено при вихідній концентрації Fe(ІІІ) до 340,2 мг/дм³, рНвих 7,0–8,0, робочому тиску 1,0 МПа і питомій продуктивності мембрани 0,05—0,08 м³/(м² • год). За цих умов значення концентрації пермеату Fe(ІІІ) було нижчим, ніж ГДК Fe(ІІІ) у питній воді. Додавання до розчину, що містить гідроксосполуки Fe(ІІІ), суміші іонів Cl⁻, HCO⁻₃ і SO²⁻₄ (по 200 мг/дм³ кожного) практично не впливало на розділові властивості мембрани. Відзначено, що у разі фільтрування розчину крізь внутрішню поверхню трубчастої деревної мембрани значення її питомої продуктивності різко зростало, однак зменшувалась її затримувальна здатність. The work is devoted to the development of wood membranes, which can be an effective alternative to membranes made of traditional materials — polymers and ceramics. Wood membranes are made from natural environmentally friendly, inexpensive, renewable and affordable raw materials that are easily recycled. It is established that the pore size of wood corresponds to the average pore size of the microfiltration membrane. We investigate the process of purification of water from Fe(III) hydroxo compounds with a wood membrane and show its high efficiency when filtering water through the outer surface of a microfiltration tubular wood membrane, which is due to the steric mechanism of its action and the formation on its surface of an additional retention layer in the form of a dynamic membrane of Fe(III) hydroxo compounds. The influence of various physicochemical factors on the retention capacity of the membrane is studied, and its technological parameters are established. It is shown that the membrane (99.9%) had the highest retention coefficient for Fe(III), when the initial concentration of Fe(III) showed up to 340.2 mg/dm3, pH 7.0-8.0, working pressure 1.0 MPa and specific membrane performance 0.05-0.08 m³/(m² · h). Under these conditions, the permeate Fe(III) concentration values were lower than the MPC of Fe(III) in drinking water. Adding, the mixtures of Cl⁻, HCO⁻₃ і SO²⁻₄ ions (200 mg/dm³ each) to the solution containing Fe(III) hydroxo complexes had practically no effect on the separation properties of the membrane. It is noted that, during the filtration of the solution through the inner surface of the tubular tree membrane, the value of its specific productivity increases sharply, but its retention capacity decreases. Работа посвящена разработке древесных мембран, которые могут быть эффективной альтернативой мембранам из традиционных материалов — полимеров и керамики. Древесные мембраны изготавливаются из природного экологически чистого, недорогого, возобновляемого и доступного сырья, которое легко утилизируется. Установлено, что размер пор древесины соответствует среднему размеру пор микрофильтрационной мембраны. Исследован процесс очистки воды от гидроксосоединений Fe(ІІІ) древесной мембраной и показана его высокая эффективность при фильтровании воды через внешнюю поверхность микрофильтрационной трубчатой древесной мембраны, что обусловлено стерическим механизмом ее действия и формированием на ее поверхности дополнительного задерживающего слоя в виде динамической мембраны из гидроксосоединений Fe(ІІІ). Изучено влияние различных физико-химических факторов на задерживающую способность мембраны и определены ее технологические параметры. Наибольшее значение коэффициента задерживания Fe(ІІІ) (99,9 %) установлено при исходной концентрации Fe(ІІІ) до 340,2 мг/дм³, рНисх 7,0—8,0, рабочем давлении 1,0 МПа и удельной производительности мембраны 0,05 – 0,08 м3/(м² · ч). При этих условиях значения концентрации пермеата Fe(ІІІ) было ниже, чем ПДК Fe(ІІІ) в питьевой воде. Добавление к раствору, содержащему гидроксокомплексы Fe(ІІІ), смеси ионов Cl⁻, HCO⁻₃ и SO²⁻₄ (по 200 мг/дм³ каждого) практически не влияло на разделительные свойства мембраны. Отмечено, что при фильтровании раствора через внутреннюю поверхность трубчатой древесной мембраны значение ее удельной производительности резко возрастало, однако уменьшалась ее задерживающая способность. 2019 Article Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною / Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук, О.С. Ієвлєва, В.В. Гончарук // Доповіді Національної академії наук України. — 2019. — № 12. — С. 108-113. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2019.12.108 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162695 628.161.2:546.72+66.081.6 uk Доповіді НАН України application/pdf 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 Дульнева, Т.Ю. Кучерук, Д.Д. Ієвлєва, О.С. Гончарук, В.В. Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною Доповіді НАН України
description	Робота присвячена розробці деревних мембран, які можуть бути ефективною альтернативою мембранам з традиційних матеріалів — полімерів та кераміки. Деревні мембрани виготовляються з природної екологічно чистої, відновлюваної, недорогої, доступної сировини, що легко утилізується. Встановлено, що розмір пор деревини відповідає середньому розміру пор мікрофільтраційної мембрани. Досліджено процес очищення води від гідроксосполук Fe(ІІІ) деревною мембраною і показана його висока ефективність у випадку фільтрування води крізь зовнішню поверхню мікрофільтраційної трубчастої деревної мембрани, що обумовлено стеричним механізмом її дії та формуванням на її поверхні додаткового затримувального шару у вигляді динамічної мембрани із гідроксосполук Fe(ІІІ). Вивчено вплив різних фізико-хімічних факторів на затримувальну здатність мембрани та визначені її технологічні параметри. Найбільше значення коефіцієнта затримки Fe(ІІІ) (99,9 %) встановлено при вихідній концентрації Fe(ІІІ) до 340,2 мг/дм³, рНвих 7,0–8,0, робочому тиску 1,0 МПа і питомій продуктивності мембрани 0,05—0,08 м³/(м² • год). За цих умов значення концентрації пермеату Fe(ІІІ) було нижчим, ніж ГДК Fe(ІІІ) у питній воді. Додавання до розчину, що містить гідроксосполуки Fe(ІІІ), суміші іонів Cl⁻, HCO⁻₃ і SO²⁻₄ (по 200 мг/дм³ кожного) практично не впливало на розділові властивості мембрани. Відзначено, що у разі фільтрування розчину крізь внутрішню поверхню трубчастої деревної мембрани значення її питомої продуктивності різко зростало, однак зменшувалась її затримувальна здатність.
format	Article
author	Дульнева, Т.Ю. Кучерук, Д.Д. Ієвлєва, О.С. Гончарук, В.В.
author_facet	Дульнева, Т.Ю. Кучерук, Д.Д. Ієвлєва, О.С. Гончарук, В.В.
author_sort	Дульнева, Т.Ю.
title	Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною
title_short	Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною
title_full	Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною
title_fullStr	Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною
title_full_unstemmed	Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною
title_sort	очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2019
topic_facet	Екологія
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162695
citation_txt	Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною / Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук, О.С. Ієвлєва, В.В. Гончарук // Доповіді Національної академії наук України. — 2019. — № 12. — С. 108-113. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT dulʹnevatû očiŝennâvodivídgídroksospolukferumuderevnoûmembranoû AT kučerukdd očiŝennâvodivídgídroksospolukferumuderevnoûmembranoû AT íêvlêvaos očiŝennâvodivídgídroksospolukferumuderevnoûmembranoû AT gončarukvv očiŝennâvodivídgídroksospolukferumuderevnoûmembranoû AT dulʹnevatû waterpurificationfromhydroxocompoundsofirononwoodmembranes AT kučerukdd waterpurificationfromhydroxocompoundsofirononwoodmembranes AT íêvlêvaos waterpurificationfromhydroxocompoundsofirononwoodmembranes AT gončarukvv waterpurificationfromhydroxocompoundsofirononwoodmembranes AT dulʹnevatû očistkavodyotgidroksosoedinenijželezadrevesnojmembranoj AT kučerukdd očistkavodyotgidroksosoedinenijželezadrevesnojmembranoj AT íêvlêvaos očistkavodyotgidroksosoedinenijželezadrevesnojmembranoj AT gončarukvv očistkavodyotgidroksosoedinenijželezadrevesnojmembranoj
first_indexed	2025-11-24T10:01:13Z
last_indexed	2025-11-24T10:01:13Z
_version_	1849665492267040768
fulltext	108 ОПОВІДІ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 12: 108—113 На сьогодні для очищення води набули широкого використання мембранні методи, що пов’язано з їх високою ефективністю й економічністю [1—3]. Для таких цілей застосовують переважно полімерні та керамічні мембрани. Однак останнім часом велика увага приділя- ється розробці деревних мембран, які можуть бути ефективною альтернативою мембранам з традиційних матеріалів. Вони виготовляються з природної екологічно чистої сировини, що відновлюється, є недорогими, доступними та легко утилізуються. Встановлено, що роз- мір пор деревини відповідає середньому розміру пор мікрофільтраційної мембрани [4]. © Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук, О.С. Ієвлєва, В.В. Гончарук, 2019 https://doi.org/10.15407/dopovidi2019.12.108 УДК 628.161.2:546.72+66.081.6 Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук, О.С. Ієвлєва, В.В. Гончарук Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України, Київ E-mail: t_dulneva@ukr.net Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною Представлено академіком НАН України В.В. Гончаруком Робота присвячена розробці деревних мембран, які можуть бути ефективною альтернативою мембра- нам з традиційних матеріалів — полімерів та кераміки. Деревні мембрани виготовляються з природної екологічно чистої, відновлюваної, недорогої, доступної сировини, що легко утилізується. Встановлено, що розмір пор деревини відповідає середньому розміру пор мікрофільтраційної мембрани. Досліджено процес очищення води від гідроксосполук Fe(ІІІ) деревною мембраною і показана його висока ефективність у випад- ку фільтрування води крізь зовнішню поверхню мікрофільтраційної трубчастої деревної мембрани, що обумовлено стеричним механізмом її дії та формуванням на її поверхні додаткового затримувального ша- ру у вигляді динамічної мембрани із гідроксосполук Fe(ІІІ). Вивчено вплив різних фізико-хімічних факторів на затримувальну здатність мембрани та визначені її технологічні параметри. Найбільше значення кое- фі цієн та затримки Fe(ІІІ) (99,9 %) встановлено при вихідній концентрації Fe(ІІІ) до 340,2 мг/дм3, рНвих 7,0–8,0, робочому тиску 1,0 МПа і питомій продуктивності мембрани 0,05—0,08 м3/(м2 · год). За цих умов значення концентрації пермеату Fe(ІІІ) було нижчим, ніж ГДК Fe(ІІІ) у питній воді. Додавання до розчину, що містить гідроксосполуки Fe(ІІІ), суміші іонів Cl–, HCO3 – і SO4 2– (по 200 мг/дм3 кожного) практично не впливало на розділові властивості мембрани. Відзначено, що у разі фільтрування розчину крізь внутрішню поверхню трубчастої деревної мембрани значення її питомої продуктивності різко зростало, однак змен- шувалась її затримувальна здатність. Ключові слова: очищення води, деревна мембрана, мікрофільтрація, динамічна мембрана, гідроксоспо- луки феруму(ІІІ). ЕКОЛОГІЯ 109ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 12 Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною Деревні мембрани використовують для знезараження води, зниження її каламутності та кольоровості [5]. Показано високу ефективність використання деревної мембрани для очищення води від гідроксосполук Al(ІІІ) [6] та для сумісного очищення води від алюмі- нію і фтору [7]. Тому доцільно було вивчити можливість використання деревної мембрани для очищення води від інших сполук. Ми ставили за мету дослідження ефективності процесу очищення води від гідроксо - с полук (ГС) Fe(ІІІ) деревною мембраною. Матеріали і методи. Дослідження проведені на дослідній баромембранній установці про- точно-рециркуляційного типу, в якій використовували мікрофільтраційну трубчасту деревну мембрану з робочою довжиною 95 мм, зовнішнім і внутрішнім діаметром 11,0 і 5,0 мм відпо- відно. Волокна деревини цієї мембрани спрямовані перпендикулярно до осі фільтрування. У дослідженнях використовували модельні розчини, які готували на основі солі FeCl3 · 6H2O з концентрацією іонів Fe(ІІІ) у діапазоні 6,5—344,52 мг/дм3. Перерахунок крис- талогідратів здійснювали на суху речовину, а рН розчинів регулювали додаванням NaOH. Аналіз на вміст іонів Fe(ІІІ) у вихідному та очищеному (пермеаті) розчинах проводили методом колориметрії з сульфосаліциловою кислотою [8]. На основі експериментальних результатів розраховували коефіцієнт затримки (R, %) іонів Fe(ІІІ) і питому продуктив- ність (Jv, м3/(м2 · год)) мембрани [9]. Після кожного експерименту мембрану регенерували шляхом промивання зворотним потоком дистильованої води, а після 8—10 фільтроцик- лів — регенераційним розчином. Температура підтримувалася постійною за допомогою термостата “Ultra-Thermostat Typ U 10” і становила 20,0 C. Результати та обговорення. Спочатку досліджували затримувальну здатність мембра- ни, що виготовлена з кімнатно-сухої заболоневої деревини (вологість 17—18 %), фільтрую- чи розчини крізь її зовнішню поверхню. Як видно із рис. 1, за умов очищення розчину FeCl3 · 6H2O з вихідною концентрацією іонів феруму СвихFe(ІІІ)  9,17 мг/дм3 при рНвих7,1 і робочому тиску (Р) 1,0 МПа зі збіль- шенням тривалості процесу () від 30 до 90 хв значення коефіцієнта затримки (R) Fe(ІІІ) (крива 1), а також СперFe(ІІІ) (крива 2) підвищувалися і знижувалися, а потім (в інтервалі 90—120 хв) залишалися практично постійними і становили 99,9 % та 0,1 мг/дм3 відповідно, що було нижче ГДК іонів Fe(ІІІ) у питній воді (0,2 мг/дм3) [10]. Спостережуваний ефект можна пояснити стеричним механізмом дії деревної мембрани, який ґрунтується на різниці розмірів пор і частинок ГС Fe(ІІІ), що утворилися при вказаному значенні рНвих розчину. При цьому питома продуктивність ( Jv) мембрани знижувалася від 0,27 до 0,08 м3/(м2 · год), а після набувала практично стаціонарних значень, що було зумовлено модифікуванням її поверхні частинками ГС Fe(ІІІ) і формуванням на ній додаткового затримувального шару у вигляді так званої самоутворюваної динамічної мембрани (ДМ) (крива 3). Як відомо [11], формування ДМ закінчується, коли досягаються постійні значення Jv мембрани. Показано, що у випадку фільтрування розчину з СвихFe(ІІІ)  58,65 мг/дм3 (див. рис. 1, криві 1—3) протягом усього експерименту за аналогічних умов досліджувані парамет- ри були високими і практично постійними (R Fe(ІІІ)  99,9 %, СперFe(ІІІ)  0,1 мг/дм3 і Jv  0,07 м3/(м2 · год)). При цьому норму ГДК Fe(ІІІ) у питній воді досягали вже при   30 хв, тоді як у попередньому випадку тільки після 52 хв, що обумовлено більш інтенсивним формуванням ДМ в останньому експерименті. 110 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 12 Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук, О.С. Ієвлєва, В.В. Гончарук Зі збільшенням СвихFe(ІІІ) до 344,52 мг/дм3 при рНвих 7,1, Р  0,1 МПа і   120 хв мемб- рана виявляла високу затримувальну здатність до ГС Fe(ІІІ), досягаючи ГДК іонів Fe(ІІІ) у питній воді протягом усього часу фільтрування (рис. 2, крива 1). За аналогічних умов значення Jv мембрани постійно зменшувалося (див. рис. 2, крива 2), що можна пояснити збільшенням товщини ДМ, а отже, і її гідравлічного опору. Оскільки розмір частинок ГС Fe(ІІІ) залежить від значення рНвих розчину, доцільно було дослідити його вплив на властивості мембрани. Показано (рис. 3, крива 1), що чим вище рНвих розчину при Р  1,0 МПа,   120 хв і СвихFe(ІІІ)  58,34 мг/дм3, тим менше СперFe(ІІІ), однак тільки при рНвих > 5,8 значення СперFe(ІІІ) досягало ГДК .Fe(ІІІ) у пит- ній воді, що обумовлено утворенням крупніших частинок ГС Fe(ІІІ). При цьому значення Jv мембрани практично лінійно зростало, що пов’язано з утворенням ДМ з крупнішими по- рами (див. рис. 3, крива 2). Враховуючи, що робочий тиск є рушійною силою баромембранних процесів, ми визна- чали значення Р, яке необхідне для очищення води від ГС Fe(ІІІ) модифікованою деревною мембраною. Згідно з даними, наведеними на рис. 4, крива 1, зі збільшенням Р при СвихFe(ІІІ)  58,43 мг/дм3, рНвих  7,2 і   120 хв підвищувалася затримувальна здатність мембрани і при Р  0,8 МПа досягала практично постійного значення (СперFe(ІІІ)  0,1 мг/дм3), що бу ло нижче ГДК феруму в питній воді. При цьому значення Jv мембрани практично лінійно зростало зі збільшенням Р до 1,0 МПа, а потім це зростання уповільнювалося (див. рис. 4, крива 2), що пов’язано з усадженням пористої структури модифікаційного шару у вигляді ДМ. Вихо дячи з отриманих результатів, за робочий був прийнятий тиск 1,0 МПа. Як вже відзначалося, наведені результати були отримані у випадку подавання вихід- них розчинів ГС Fe(ІІІ) на зовнішню поверхню трубчастої деревної мембрани. В разі пода- вання розчинів на її внутрішню поверхню розділові властивості однієї й тієї ж мембрани різко відрізнялися. Рис. 1. Вплив тривалості () процесу очищення води на коефіцієт затримки (R) Fe(ІІІ) (1, 1), концент- рацію Fe(ІІІ) в пермеаті СперFe(ІІІ) (2, 2) і питому продуктивність ( Jv) мембрани (3, 3) при СвихFe(ІІІ), мг/дм3: 9,17 (1—3) і 58,65 (1—3) Рис. 2. Залежність СперFe(ІІІ) (1) і Jv мембрани (2) від СвихFe(ІІІ) 111ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 12 Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною З аналізу даних табл. 1 випливає, що з підвищенням робочого тиску від 0,02 до 0,1 МПа за умов очищення розчину з СвихFe(ІІІ)  6,5 мг/дм3 і рНвих7,1 протягом 120 хв питома про- дуктивність мембрани різко підвищувалася завдяки розширенню пор її внутрішньої по- верхні. За цих умов ГДК Fe(ІІІ) у питній воді було досягнуто при Р  0,08 МПа, що нижче, ніж у попередньому експерименті, та більшій питомій продуктивності: Jv  2,6 м3/(м2 · год). Однак при цьому збільшувалася тривалість процесу очищення розчину від ГС Fe(ІІІ), що необхідно для досягнення ГДК Fe(ІІІ) у питній воді. Як видно із табл. 2, при СвихFe(ІІІ)  6,54 мг/дм3, рНвих 7,1 і Р  1,0 МП значення ГДК було досягнуто після 150 хв від початку експерименту. Очевидно, це обумовлено тим, що в результаті розширення пор деревної мембрани виникла необхідність збільшення тривалості модифікування мембрани частинками ГС Fe(ІІІ) для досягнення ГДК Fe(ІІІ) у питній воді. Таким чином, показана висока ефективність процесу очищення води від ГС Fe(ІІІ) у результаті її фільтрування крізь зовнішню поверхню мікрофільтраційної трубчастої дерев- ної мембрани, що обумовлено стеричним механізмом її дії та формуванням на її поверхні додаткового затримувального шару у вигляді ДМ із ГС Fe(ІІІ). Досліджено вплив різних фізико-хімічних факторів на затримувальну здатність мембрани та визначені її техноло гічні параметри. Найбільше значення R Fe(ІІІ) (99,9 %) встановлено при СвихFe(ІІІ) до 340,2 мг/дм3, Taлиця 1. Залежність коефіцієнта затримки (R) Fe(ІІІ), концентрації пермеату (СперFe(ІІІ)) і питомої продуктивності (Jv) мембрани від робочого тиску (Р) Р, МПа R Fe(ІІІ), % Спер Fe(ІІІ), мг/дм3 Jv, м3/(м2 · год) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 87,8 94,2 96,3 97,4 98,5 0,79 0,38 0,24 0,17 0,10 1,78 2,15 2,23 2,60 2,73 Taлиця 2. Вплив тривалості () процесу очищення води на коефіцієнт затримки (R) Fe(ІІІ), концентрацію пермеату (СперFe(ІІІ)) і питому продуктивніть (Jv) мембрани , хв R Fe(ІІІ), % Спер Fe(ІІІ), мг/дм3 Jv, м3/(м2 · год) 30 60 90 120 150 180 76,2 87,5 93,7 96,2 97,5 98,5 1,56 0,82 0,41 0,25 0,16 0,10 3,06 2,92 2,81 2,78 2,74 2,73 Рис. 3. Залежність СперFe(ІІІ) (1) і Jv мембрани (2) від рНвих розчину Рис. 4. Вплив робочого тиску (Р) на СперFe(ІІІ) (1) та Jv (2) мембрани 112 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 12 Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук, О.С. Ієвлєва, В.В. Гончарук рНвих 7,0—8,0, Р  1,0 МП і Jv 0,05—0,08 м3/(м2 · год). За цих умов значення СперFe(ІІІ) було нижчим, ніж ГДК Fe(ІІІ) у питній воді. Додавання до розчину, що містив ГС Fe(ІІІ), суміші іонів Cl–, HCO3 – и SO4 2–(по 200 мг/дм3 кожного) практично не впливало на розділові влас- тивості мембрани. У разі фільтрування розчину крізь внутрішню поверхню трубчастої де- ревної мембрани питома продуктивність Jv мембрани різко зростала, однак зменшувалась її затримувальна здатність, що обмежує використання цього варіанта на практиці. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Тверской В.А. Мембранные процессы разделения. Полимерные мембраны. Москва: МИТХТ им. М.В. Ло- моносова, 2008. 59 с. 2. Baker R.W. Membrane technology and applications. Chichester: Wiley, 2004. 552 p. 3. Advanced membrane technology and applications: Li N.N., Fane A.G., Ho W.S.W., Matsuura T. (Eds.). Hoboken: Wiley, 2008. 994 р. 4. Sens M.L., Emmendoerfer M.L., Muller L.C. Water filtration through wood with helical cross-flow. Desalin. Water Treat. 2015. 53. Р. 15—26. 5. Müller L.C. Filtração de água com escoamento tangencial helicoidal em madeira da Espécie Tabebuia cassinoides (Lam.) DC. Florianópolis, SC. 2013. 83 р. 6. Дульнева Т.Ю., Деремешко Л.А., Билык Ю.С., Кучерук Д.Д., Гончарук В.В. Очистка воды от алюминия древесной мембраной. Химия и технология воды. 2018. 40, № 4. С. 453—462. 7. Дульнева Т.Ю., Деремешко Л.А., Кучерук Д.Д., Гончарук В.В. Сумісне очищення води від алюмінію і фтору деревною мембраною. Біоресурси і природокористування. 2018. 10, № 3—4. С. 105—112. 8. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. Москва: Химия, 1973. 376 с. 9. Свитцов А.А. Введение в мембранную технологию. Москва: ДеЛи принт, 2007. 208 с. 10. ДСТУ 7525: 2014. Вода питна. Вимоги та методи контролювання якості. Київ, 2014. 26 с. 11. Дульнева Т.Ю. Мікрофільтраційне очищення від іонів Fe3+ промивних вод станцій знезалізнювання. Наук. вісті НТТУ “КПІ”. Проблеми хімії та хімічної технології. 2013. № 3. С. 119—122. Надійшло до редакції 27.06.2019 REFERENCES 1. Tverskoj, V. A. (2008). Membrane separation processes. Polymer membranes. Moscow: MITHT im. M.V. Lo- monosova (in Russian). 2. Baker, R. W. (2004). Membrane technology and applications. Chichester: Wiley. 3. Li, N. N., Fane, A. G., Ho, W. S. W. & Matsuura, T. (Eds.). (2008). Advanced membrane technology and applications. Hoboken: Wiley. 4. Sens, M. L., Emmendoerfer, M. L. & Muller, L. C. (2015). Water filtration through wood with helical cross- flow. Desalin. Water Treat., 53, рр. 15-26. 5. Müller, L. C. (2013). Filtração de água com escoamento tangencial helicoidal em madeira da Espécie Tabebuia cassinoides (Lam.). DC. Florianópolis, SC (in Brazilian). 6. Dulneva, T. Yu., Deremesko, L. A., Bilyk, Yu. S., Kucheruk, D. D. & Goncharuk, V. V. (2018). Water purification from aluminum with a wood membrane. Himiya i tehnologiya vody, 40, No. 4, pp. 453-462 (in Russian). 7. Dulnevа, T. Yu., Deremeshko, L. A., Kucheruk, D. D. & Goncharuk, V. V. (2018). Compatible water puri- fication from aluminum and fluorine with a wood membrane. Bіoresursi і prirodokoristuvannya, 10, No. 3-4, рр. 105-112 (in Ukrainian). 8. Lurie, Yu. Yu. (1973). Unified methods of water analysis. Moscow: Khimiya (in Russian). 9. Svitcov, A. A. (2007). Introduction to membrane technologi. Moscow: DeLi print (in Russian). 10. DSTU 7525: 2014 (2014). Drinking water. Requirements and methods of quality control. Kyiv (in Uk rai nian). 11. Dulnevа, T. Yu. (2013). Microfiltrations cleaning from the ions of Fe3+ stations of deferrization the scourages. Naukovі vіstі NTTU “KPI”. Problemy hіmіyi ta hіmіchnoyi tehnologiyi, No. 3, рр. 119-122 (in Ukrainian). Received 27.06.2019 113ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 12 Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук, О. С. Иевлева, В.В. Гончарук Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского НАН Украины, Киев E-mail: t_dulneva@ukr.net ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ ГИДРОКСОСОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА ДРЕВЕСНОЙ МЕМБРАНОЙ Работа посвящена разработке древесных мембран, которые могут быть эффективной альтернативой мемб- ранам из традиционных материалов — полимеров и керамики. Древесные мембраны изготавливаются из природного экологически чистого, недорогого, возобновляемого и доступного сырья, которое легко ути- лизируется. Установлено, что размер пор древесины соответствует среднему размеру пор микрофильтра- ционной мембраны. Исследован процесс очистки воды от гидроксосоединений Fe(ІІІ) древесной мембра- ной и показана его высокая эффективность при фильтровании воды через внешнюю поверхность микро- фильтрационной трубчатой древесной мембраны, что обусловлено стерическим механизмом ее действия и формированием на ее поверхности дополнительного задерживающего слоя в виде динамической мемб- раны из гидроксосоединений Fe(ІІІ). Изучено влияние различных физико-химических факторов на за- держивающую способность мембраны и определены ее технологические параметры. Наибольшее значе- ние коэффициента задерживания Fe(ІІІ) (99,9 %) установлено при исходной концентрации Fe(ІІІ) до 340,2 мг/дм3, рНисх 7,0—8,0, рабочем давлении 1,0 МПа и удельной производительности мембраны 0,05 – 0,08 м3/(м2 · ч). При этих условиях значения концентрации пермеата Fe(ІІІ) было ниже, чем ПДК Fe(ІІІ) в питьевой воде. Добавление к раствору, содержащему гидроксокомплексы Fe(ІІІ), смеси ионов Cl–, HCO3 – и SO4 2– (по 200 мг/дм3 каждого) практически не влияло на разделительные свойства мембраны. Отмечено, что при фильтровании раствора через внутреннюю поверхность трубчатой древесной мембраны значение ее удельной производительности резко возрастало, однако уменьшалась ее задерживающая способность. Ключевые слова: очистка воды, древесная мембрана, микрофильтрация, динамическая мембрана, гидроксо- соединения железа(ІІІ). T.Yu. Dulneva, D.D. Kucheruk, O.S. Ievleva, V.V. Goncharuk A.V. Dumansky Institute of Colloidal Chemistry and Water Chemistry of the NAS of Ukraine, Kyiv E-mail: t_dulneva@ukr.net WATER PURIFICATION FROM HYDROXO COMPOUNDS OF IRON ON WOOD MEMBRANES The work is devoted to the development of wood membranes, which can be an effective alternative to membra- nes made of traditional materials — polymers and ceramics. Wood membranes are made from natural environ- mentally friendly, inexpensive, renewable and affordable raw materials that are easily recycled. It is established that the pore size of wood corresponds to the average pore size of the microfiltration membrane. We investi- gate the process of purification of water from Fe(III) hydroxo compounds with a wood membrane and show its high efficiency when filtering water through the outer surface of a microfiltration tubular wood membrane, which is due to the steric mechanism of its action and the formation on its surface of an additional retention layer in the form of a dynamic membrane of Fe(III) hydroxo compounds. The influence of various physicochemical factors on the retention capacity of the membrane is studied, and its technological parameters are established. It is shown that the membrane (99.9%) had the highest retention coefficient for Fe(III), when the initial concen- tration of Fe(III) showed up to 340.2 mg/dm3, pH 7.0-8.0, working pressure 1.0 MPa and specific membrane performance 0.05-0.08 m3/(m2 · h). Under these conditions, the permeate Fe(III) concentration values were lower than the MPC of Fe(III) in drinking water. Adding, the mixtures of Cl–, HCO3 – and SO4 2– ions (200 mg/dm3 each) to the solution containing Fe(III) hydroxo complexes had practically no effect on the sepa- ration properties of the membrane. It is noted that, during the filtration of the solution through the inner surface of the tubular tree membrane, the value of its specific productivity increases sharply, but its retention capacity decreases. Keywords: water purification, wood membrane, microfiltration, dynamic membrane, iron (III) hydroxo compounds.

Очищення води від гідроксосполук феруму деревною мембраною

Institution

Ähnliche Einträge