Спосіб адсорбційного очищення питної води

Спосіб адсорбційного очищення питної води, що включає адсорбцію домішок сорбентом, який відрізняється тим, що як сорбент беруть природний дисперсний мінерал - глауконіт Карачаївського родовища Хмельницької області наступного хімічного складу: Si02 - 48,84, ТiО2 - 0,68, Аl2O3 - 8,45, Fe2O3 - 18,88, MgO - 3,76, СаО - 2,03, К2О - 6,14, H2O - 4,75, домішки - 6,16 у співвідношенні адсорбент : вода 1:10 - 1:40. Винахід відноситься до технології очищення води від небажаних домішок і може бути використана для адсорбційного очищення: господарськопитної води, води для сільськогосподарських цілей, стічних вод, у хімічній, нафтопереробній, харчовій промисловостях для підвищення біологічних та фізико-хімічних показників питної води. Відомий спосіб очищення води від неорганічних речовин викладений у книзі (Ю.И. Тарасевич "Природные сорбенты в процессах очистки воды." - К.: "Знание", 1981. - с.15-19). Суть способу полягає в адсорбції важких металів та домішок монтморилонітом та клиноптилолітом. Основним недоліком цього способу є набухаємість монтморилоніту, що утруднює процес розділення води і адсорбентів. Найбільш близьким аналогом до винаходу за технічною суттю і ефектом, що досягається є Патент на винахід RU 2191163C1, опуб.20.10.2002 "Композиция для дезинфекции воды", який полягає в тому, що воду очищають комбінованим сорбентом до складу якого входять біоцид, цеоліт, іони срібла, спиртовий розчин йоду, глауконіт або активоване вугілля, питна сода, органічна кислота, сірчанокислий алюміній, активована кремнієва кислота, високомолекулярний катіонний поліелектроліт ВПК-402. Недоліком зазначеного способу є незабезпечення технічного результату винаходу. Це зумовлено тим, що зазначена композиція є надзвичайно коштовною, містить велику кількість інгредієнтів, деякі з них є потенційними забруднювачами води, як наприклад, сірчанокислий алюміній, органічна кислота, яка може вступати в реакції етерифікації, що погіршить органолептику води. Ця композиція може призвести до корозії обладнання. В основу винаходу покладено завдання підвищити ступінь очищення питної води шляхом ефективних сорбційних процесів за рахунок іонообмінних властивостей природних мінералів. Поставлена задача досягається тим, що спосіб адсорбційного очищення питної води передбачає адсорбцію домішок тільки природним дисперсним мінералом. Згідно винаходу, як сорбент (19) UA (11) 88398 (13) C2 (21) a200802511 (22) 26.02.2008 (24) 12.10.2009 (46) 12.10.2009, Бюл.№ 19, 2009 р. (72) ТКАЧУК НАТАЛІЯ АНДРІЇВНА, МЕЛЬНИК ЛЮДМИЛА МИКОЛАЇВНА, МЕЛЬНИК ЗІНОВІЙ ПЕТРОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ (56) RU 95119183, 20.11.1997, A RU 2191163, 20.10.2002, C1 RU 2218616, 20.03.2003, C2 RU 2000100520, 10.03.2002, A JP 3024191, 01.02.1991, A JP 3024190, 01.02.1991, A 3 88398 використовується глауконіт Карачіївського родовища Хмельницької області у співвідношенні адсорбент:вода 1:10-1:40. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом полягає у наступному. Якість господарсько-питної води регламентується Міждержавним стандартом (ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством"). У водному середовищі розвиваються мікроорганізми. Питна вода, що містить надлишкові їх кількості, може зумовлювати виникнення різних інфекцій, що погіршують стан здоров'я населення. Фекальні забруднення питної води можуть зумовити надходження до неї різних кишкових патогенних організмів: бактеріальних, вірусних, паразитичних. Ці організми можуть зумовити захворювання людського організму. Наявність у воді радіонуклеїдів в дозах, які перевищують гранично допустимі концентрації, роблять воду непридатною для пиття. Одним із ефективних способів очищення питної води є використання природних дисперсних мінералів, зокрема глауконіту. Глауконіт - це мінерал, Карачіївського родовища Хмельницької області, який має наступний хімічний склад: SiO2 - 48,84, ТІО2 - 0,68, АІ2О3 8,45, Fe2O3 - 18,88, MgO - 3,76, CaO - 2,03, Na2O 0,31, K2O - 6,14, H2O - 4,75, інші - 6,16. Його твердість - 2÷3, питома вага - 2,2÷2,8г/см3, обмінна ємність - 60мг·екв/100г. Великі поклади глауконіту розташовані у Західно-Волинському регіоні та на Донбасі. Структурна формула мас вид K(Fe3+Al3+Fe2+Mg2+)2(OH)2[Al3+Si4+O2-10]n·H2O. За зовнішніми ознаками, структурними особливостями виділяють три типи глауконіту: чорні гладенькі 4 зерна із глянцевою поверхнею правильної форми, з дрібними тріщинами на поверхні; зелені, матові зерна з помітними тріщинами на поверхні, нерівномірно забарвлені; коричнево-зелені з тріщинами, нерівномірно забарвлені. Основною кристалічною структурною одиницею Карачіівського глауконіту є пакет, що складається із двох кремнекисневих тетраедрів з октаедричним шаром між ними. Вершини всіх тетраедрів у кожному кремнекисневому шарі повернуті до центру структурної одиниці і зв'язані з октаедричним шаром в елементарний пакет шляхом відповідного заміщення гідроксилів атомами кисню. Спосіб полягає у наступному: Карачіївський глауконіт піддавали попередній термоактивації при t=180°С, протягом 3год, оскільки ці параметри є оптимальними для видалення сторонніх домішок і підвищення екологічної безпеки мінерала. Визначення числа бактерій в 1см3 досліджуваної води проводили згідно ГОСТ 18963-73. Рівень радіаційної безпеки питної води проводили згідно ДСан ПІН №136/1940. Запропонований спосіб адсорбційного очищення питної води ілюструється такими прикладами: Приклад 1 Для дослідження бактерицидної дії глауконіту при адсорбційному очищенні води було взято воду із свердловини, внесено глауконіт Карачіївського родовища у співвідношенні адсорбент:вода 1:101:40 суміш витримували 60хв. при постійному перемішуванні, потім її фільтрували. У зразках води до та після очищення Карачіївським глауконітом визначали число бактерій в 1см3 досліджуваної води. Отримані результати представлені в табл.1. Таблиця 1 3 Вміст бактерій в 1см води до та після очищення Карачіївським глауконітом (колонії утворюючі одиниці (мікроорганізми) КУО/см3) Співвідношення адсорбент: вода 1:10 1:20 1:30 1:40 Вода до очищення глау- Вода після очищення конітом, КУО/см3 глауконітом, КУО/см3 300 12 300 14 300 25 300 107 Аналізуючи дані, представлені в табл.1, бачимо, що Карачіївським глауконіт, дякуючи своїм бактерицидним властивостям, зменшує вміст бактерій у початковій воді у 12-25 разів. Співвідношення адсорбент:вода 1:40 використовувати недоцільно, оскільки не досягається очищення питної води згідно стандарту. З метою економії адсорбенту до впровадження слід рекомендувати співвідношення адсорбент:вода 1:30. Активність адсорбційної поверхні Карачіївського глауконіта щодо бактерій можна пояснити наявністю на ній гідроксильних груп, які здатні утворювати водневі зв'язки з частинками органічних речовин, в тому числі і з бактеріями за рахунок сил Нормативи Не більше 100 Ван-дер-Ваальса-Лондона, не виключається утворення полімерних містків іонних пар за участю катіонів Са2+, Mg2+, водневих зв'язків адсорбенту з карбоксильними групами поверхні клітин. Адсорбовані Карачіївським глауконітом мікроорганізми видаляються разом з осадом. Приклад 2 Воду, взяту із свердловини, обробляли Карачіївським глауконітом у співвідношенні адсорбент:вода 1:30 протягом 60хв. при безперервному перемішуванні. Суміш фільтрували, а у фільтраті визначали вміст Cs137 та Sr90. Усереднені дані представлені в таблиці 2. 5 88398 6 Таблиця 2 Показники радіаційної безпеки питної води до та після очищення Карачіївським глауконітом Ізотоп Cs137 Sr90 Вміст ізотопів у воді, призначеній для пиття Після очищення До очищення глаглауконітом, 3 уконітом, Бк/дм Бк/дм3 2,2 1,3 2,1 1,7 Як видно із результатів, представлених у табл.2, Карачіївський глауконіт може успішно використовуватися для дезактивації води. Природний мінерал зменшує вміст в очищуваній воді Cs137 на 41%, Sr90 - на 19%. Механізм дії між адсорбентом і адсорбтивом є складним і включає в себе поряд із іонообмінним поглинанням радіоактивних елементів адсорбційну їх взаємодію із поверхнею адсорбента. Вибірковість адсорбції Карачіївського глауконіта щодо Cs137 та Sr90 базується на іонообмінних властивостях глини. Підводячи підсумки, можна сказати, що на сьогоднішній день в технології очищення води від Комп’ютерна верстка О. Рябко Нормативні показники, Бк/дм3 2,0 2,0 шкідливих мікроорганізмів і радіоактивних забруднень доцільно використовувати природний дисперсний мінерал-глауконіт Карачіївського родовища. Це пов'язано не тільки з його дешевизною і доступністю, що дозволяє його одноразове використання, а й з підвищеною вибірковою спроможністю до бактерій і радіоактивних елементів, що без сумніву сприятиме підвищенню безпеки води для пиття. Відпрацьовані природні адсорбенти можуть бути використані для будівництва доріг, закладки відпрацьованих пустот в гірничо-хімічній промисловості, як наповнювачі будівельних матеріалів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601