Закрыть
Авторизация
Логин:
Пароль:

Забыли пароль?
Регистрация

Title

В І С Н И К КИЇВСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ISSN 1728–2713

ГЕОЛОГІЯ 4(83)/2018

 

УДК 556.314:(628.1+631.6)

 

Д. Чарний, д-р техн. наук, старш. наук. співроб.,

гол. наук. співроб., E-mail: dmitriych10@gmail.com

Інститут водних проблем і меліорації НААНУ

вул. Васильківська, 37, м. Київ, 03022, Україна

О. Шевченко, д-р геол. наук, старш. наук. співроб., проф.,

E-mail: shevch62@gmail.com

В. Нестеровський, д-р геол. наук, проф.,

E-mail: v.nesterovski@ukr.net

Київський національний університет імені Тараса Шевченка,

ННІ "Інститут геології", вул. Васильківська, 90, м. Київ, 03022, Україна

 

СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ МІНЕРАЛЬНИХ НОВОУТВОРЕНЬ

НА ФІЛЬТРАЦІЙНОМУ СУБСТРАТІ ПРИ ОЧИЩЕННІ ПІДЗЕМНИХ ВОД

ВІД ЗАЛІЗА І МАРГАНЦЮ

 

Мета. Установити склад і властивості мінеральних новоутворень, сформованих на поверхні гранул зернистого фільтрувального завантаження в процесі очищення підземних вод від заліза і марганцю та визначити можливості їхнього використання для підвищення ефективності водоочищення.

Методика. Для встановлення речовинного складу новоутворених кірок використано рентгенівську дифрактометрію та рентген-флуоресцентну спектрометрію. Товщина новоутворених кірок визначалась методом механічної мікрометрії. Вміст заліза та марганцю встановлювався аналітичними методами шляхом вилуговування і визначення цих компонентів у розчині. Обробка отриманих результатів і графічна інтерпретація даних виконана із застосуванням пакетів LibreOffice Cacl, Gnumeric та PSPP.

Результати. Визначено мінеральний склад та основні фізико-хімічні властивості залізомарганцевих кірок, їхні метричні розміри та масу. Манганооксидоліти, що утворюють кірки, характеризуються дисперсністю. У багатьох випадках формується аморфна суміш, у кристалічній фазі утворюється водний оксид дво- і чотиривалентного марганцю – тодорокіт. Характер новоутворень визначається співвідношенням концентрацій Mn/Fe у воді. Результати вимірів кірок, що утворились на гранулах фільтрувального завантаження за 10–20-денний термін роботи станції водопідготовки у м. Узин такі: товщина 0,518±0,209 мм, маса 0,0039±0,0004 г, вміст загального Mn і загального Fe, відповідно, становить 115,59±4,33 мг/дм3 і

55,33±30,85 мг/дм3. Вміст марганцю і заліза, які були вилугувані з кірок фільтрувального завантаження станції очищення води в с. Червона Слобода, за той самий термін становив, відповідно: 55,067±10,946 мг/дм3 і 100,476±4,284 мг/дм3.

Наукова новизна. Уперше на станціях водопідготовки досліджено склад і параметри мінеральних новоутворень на поверхні фільтрувального завантаження. Вони являють собою каталітичні кірки (плівки) із залізомарганцевих сполук, серед яких у значній кількості присутні вищі оксиди марганцю. Доведено, що утворені кірки ще більше посилюють видалення з води

наднормового вмісту заліза та марганцю, а також інших низьковалентних катіонів, таких як Са2+ і Вr2+.

Практична значимість. Базуючись на відомих геобіохімічних циклах заліза та марганцю, отримано нову технологію водопідготовки, а також новий фільтруючий матеріал зі значним потенціалом подальшого вдосконалення та застосування, що на відміну від класичних технологій деманганації не вимагає залучення додаткових реагентів при окисненні Mn(II) → Mn(IV).

 

Ключові слова: підземні води, залізомарганцеві кірки, знезалізнення, деманганація, тодорокіт.

 

Engl. [Abstract] http://doi.org/10.17721/1728-2713.83.12

 

 

СОСТАВ И СВОЙСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ НА ФИЛЬТРУЮЩЕМ СУБСТРАТЕ

ПРИ ОЧИСТКЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА

 

Цель. Установить состав и свойства железомарганцевых корок, сформированных на поверхности гранул зернистой фильтрующей загрузки в процессе очистки подземных вод от Fe2+ и Mn2+, и определить границы применения и перспективные направления развития предложенной технологии водоподготовки, обусловленные свойствами этих корок.

Методика. Для анализа физико-химических свойств железо-марганцевых корок использованы аналитические методы на базе выщелачивания и определения содержания в растворе железа и марганца, а для уточнения качественного состава корки применено рентгенофлуоресцентную спектрометрию. Для определения кристаллического строения применено рентгеновскую дифрактометрию, а толщину пленки определяли с помощью механической микрометрии. Обработка полученной информации и графическая интерпретация данных выполнена с применением пакетов LibreOffice Cacl, Gnumeric и PSPP.

Результаты. Определены физико-химические характеристики железомарганцевой корки, образующейся на поверхности гранул зернистой фильтрующей загрузки, установлены метрические размеры пленки: толщина и масса, аналитически определены с помощью выщелачивания содержание железа и марганца в корке. Манганиты, образующие корку, характеризуются дисперсностью; в отдельных случаях формируется значительное количество рентгенаморфной фазы, а в других – превалирует кристаллическая форма в виде тодорокита. По нашему мнению, это определяется соотношением концентраций Mn/Fe в исходной воде. Результаты измерений корки на гранулах фильтрующей загрузки станции водоподготовки в г. Узин следующие: толщина 0,518±0,209 мм, масса 0,0039±0,0004 г, содержание марганца и общего железа, соответственно, 115,59±4,33 мг/дм3 и 55,33±30,85 мг/дм3. Содержание марганца и железа, которые были выщелочены из корок фильтрующей загрузки станции очистки воды в с. Червона Слобода, соответственно: 55,067±10,946 мг/дм3; 100,476±4,284 мг/дм3.

Научная новизна. Впервые экспериментально доказана возможность формирования на поверхности фильтровальной загрузки каталитической корки (или пленки) из железомарганцевых соединений, среди которых в значительных объемах присутствовали высшие оксиды марганца. Установлено их кристаллическое и химическое строение, доказано что они обеспечивают эффективное удаление сверхнормативного содержания железа и марганца из воды и в перспективе могут быть использованы для извлечения целого ряда низковалентных катионов, среди которых экспериментально подтверждено изъятие Са2+ и Вr2+.

Практическая значимость. Основываясь на известных геобиохимических циклах железа и марганца, получена новая технология водоподготовки, которая, в отличие от классических технологий деманганации, не требует привлечения дополнительных реагентов при окислении Mn (II) → Mn (IV), а также получен новый фильтрующий материал со значительным потенциалом дальнейшего совершенствования и применения.

 

Ключевые слова: подземные воды, железомарганцевая корка, обезжелезивание, деманганация, тодорокит.

 

 

PDF [Текст] - Мова статті : українська.

 

 

 

(Рекомендовано членом редакційної колегії д-ром геол. наук, проф. В.М. Гулієм)

 

 

 

© Чарний Д., Шевченко О., Нестеровський В., 2018

© Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет", 2018