Д.х.н Алыков Н.М., аспирант Салахутдинова А.Р., к.х.н. Алыкова Т.В., к.х.н. Шачнева Е.Ю.

Астраханский государственный университет, Россия

Очистка воды с помощью нового сорбента

Целью данной работы является изучение возможности очистки воды с использованием простого и экологически сорбента на основе природных алюмосиликатов.

Сорбент получают следующим образом: смешивают 20 г опок [1] измельченных до размера 0,001 мм в поперечнике, 20 г активного угля БАУ - 4, 60 г портландцемента – 500, 10 г 10% - ного водного раствора хлорида натрия и 10 г 10 % водного раствора хлорида кальция, всю массу перемешивают до получения тестообразной массы, массу пропускают через шнековый измельчитель. Полученные гранулы высушивают при температуре 20-35 °С, после затвердевания массы, выдерживают в проточной воде до отрицательной реакции на хлорид-ион. Полученный сорбент обеспечивает поглощение из очищаемой воды большого ассортимента примесей.

Гигиеническая оценка сорбентов для очистки воды в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения проводилась согласно ТУ 2641-001-51652069-2001 с учетом методических указаний по гигиенической оценке материалов, реагентов, оборудования, технологий, используемых в системе водоснабжения МУ 2.1.4.783. Полученные результаты исследований приведены в табл.1

Таблица 1. Показатели качества воды (водных вытяжек) в статическом эксперименте. Вода водопроводная доочищенная с солесодержанием 160 мг/дм3; температура воды - (25±5)°С; время настаивания 1-30 суток (1-я серия исследований), сорбент для очистки воды

Показатели

Гигиенический норматив

Сутки наблюдения

Тотчас

1

3

5

10

20

30

Запах, баллы

≤2

 

 

 

 

 

 

 

Проба

 

-

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

Контроль

 

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

Привкус, баллы

≤1

 

 

 

 

 

 

 

Проба

 

-

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

Контроль

 

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

0-1

Цветность, градусы

≤20

 

 

 

 

 

 

 

Проба

 

-

0

0

0

1

0

0

Контроль

 

2

1

-

-

2

2

2

Мутность

1,5

 

 

 

 

 

 

 

Проба

 

-

0,6

0,28

-

0,1

0,12

0,1

Контроль

 

<0,1

<0,1

<0,1

-

<0,1

<0,1

<0,1

рH, условные единицы

<6:<9

 

 

 

 

 

 

 

Проба

 

-

7,3

7,32

7,3

7,34

7,32

7,34

Контроль

 

7,4

7,2

7,24

7,28

7,26

7,26

7,28

Пермагантная окисляемость, мг О2/дм3

<5

 

 

 

 

 

 

 

Проба

 

4,0

4,0

4,1

4,1

4,15

4,15

4,15

Контроль

 

3,9

3,9

4,0

4,12

4,16

4,16

4,16

Аммонийный азот, мг/дм3

<2

 

 

 

 

 

 

 

Проба

 

-

-

-

-

-

-

0,96

Контроль

 

0,1

-

-

-

-

-

0,2

Нитриты, мг/дм3

<3

 

 

 

 

 

 

 

Проба

 

-

-

-

-

-

-

0,44

Контроль

 

0,1

-

-

-

-

-

0,07

Нитраты, мг/дм3

<45 (50)

 

 

 

 

 

 

 

Проба

 

-

-

-

-

-

-

3,25

Контроль

 

1,3

-

-

-

-

-

3,5

 

Как видно из табл.1, исследуемый материал не ухудшает органолептических свойств воды (отсутствие постороннего запаха и привкуса водных вытяжек), практически не изменяется величина цветности по сравнению с контролем. В процессе контакта сорбента с водой водородный показатель практически не изменяется и соответствует рекомендуемому гигиеническому нормативу (>6:<9).

Анализ содержания неорганических примесей в водной вытяжке на

30-е сутки опыта показал (2-я серия исследований), что миграция неорганических веществ - токсичных металлов I и II класса опасности (алюминия, бария, кадмия, никеля, молибдена, кобальта, ванадия, титана, ниобия, стронция, свинца) практически отсутствовала, а также не выявлена миграция металлов, влияющих на органолептические свойства воды (железо, марганец, медь) (табл.2).

Таблица 2. Содержание неорганических примесей в водных вытяжках из сорбента для очистки воды. Вода дистиллированная, температура воды (37±2)°С, время настаивания 30 суток (2-я серия исследований). 

№ п/п

Наименование примесей

Гигиенический контроль, мг/дм3

Концентрация примесей, мг/дм

1.                    

Алюминий

<0,5

0,05

2.                    

Барий

<0,1

0,04

3.                    

Ванадий

<0,1

0,001

4.                    

Хром

<0,05

0,001

5.                    

Ниобий

<0,01

0,001

6.                    

Никель

<0,1

0,001

7.                    

Кадмий

<0,001

0,0001

8.                    

Стронций

7

0,001

9.                    

Свинец

<0,03

0,001

10.                 

Мышьяк

<0,05

0,0001

11.                 

Цинк

<3

0,001

12.                 

Кальций

<0,5

0,001

13.                 

Магний

<0,5

0,001

14.                 

Железо

<0,3

0,001

15.                 

Марганец

<0,1(0,5)

0,001

16.                 

Медь

<1

0,001

 

Анализ полученных данных показал, что водная вытяжка из сорбента практически не оказывает токсического действия на дафний (не изменялись сроки выживаемости дафний по сравнению с контролем), а также она не влияет на хемотоксическую и генеративную функцию инфузорий, что свидетельствует об отсутствии миграции вредных химических веществ из сорбента. Оценивая полученные результаты, можно говорить о практическом отсутствии токсического воздействия водных вытяжек из сорбента на функцию свечения бактерий Эколюм по сравнению с контрольной водой (табл.3).

Таблица 3. Динамика качества воды в процессе длительного контакта с сорбентом по данным биотестирования на гидробионтах - дафниях, инфузориях, светящихся бактериях Эколюм (настаивание на доочищенной водопроводной воде, температура воды  25±2°С, время настаивания 1 -30 суток)

 

№ п/п

Периоды наблюдения, сутки

Дафнии. Время

выживаемости,

час. (Гигиенический норматив >96)

Инфузории, коэффициент токсичности (Гигиенический норматив >0,5<1)

Эколюм. Изменение свечения, % (Гигиенический норматив <50)

Контроль

Опыт

Контроль

Опыт

Контроль

Опыт

1.                    

1

>96

>96

0.60

0,57

17

16

2.                    

3

>96

>96

0,60

0,60

15

15

3.                    

5

96

>96

0.62

0,62

15

14

4.                    

10

<96

>96

0,59

0,6

19

20

5.                    

20

<96

>96

0,60

0,60

19

19

6.                    

30

<96

>96

0,60

0,60

11

12

 

Анализ полученных данных показал, что водная вытяжка из сорбента  практически не оказывает токсического действия на дафний (не изменяется сроки выживаемости дафний по сравнению с контролем), а также она не влияет на хемотоксическую и генеративную функцию инфузорий, что свидетельствует об отсутствии миграции вредных химических веществ из сорбента. Оценивая полученные результаты, можно говорить о практическом отсутствии токсического воздействия водных вытяжек из сорбента на функцию свечения бактерий Эколюм по сравнению с контрольной водой (табл.3). Экспериментальные исследования по изучению влияния исследованных образцов сорбента на рост и развитие микрофлоры проведены на указанном сорбенте, предварительно тщательно промытым и залитым дехлорированной водопроводной водой после термостатирования в течение суток, с последующим внесением естественного микробиоценоза загрязненных водоемов. Для контроля также использовалась дехлорированная водопроводная вода с внесением естественного микробиоценоза загрязненных водоемов. Пробы воды из сосуда с сорбентом и контролем исследовались согласно Сан-ПиН 2.1.4.1074-01.

Таблица 4. Влияние сорбента на рост микрофлоры в воде

Экспозиции

Вариант опыта

ОКБ/100 см3

ТКБ/100см3

ОМЧ (37°С)

1 час

Контроль

150

110

120

 

Опыт

140

110

100

1 сут

Контроль

10

0

0,9х104

 

Опыт

0

0

0,7x104

2сут

Контроль

0

0

2,0х104

 

Опыт

0

0

1,7х104

3сут

Контроль

0

0

3,2x104

 

Опыт

0

0

2,5x104

20 сут

Контроль

0

0

0,5x104

 

Опыт

0

0

0,7х104

30 сут

Контроль

0

0

0,7х104

 

Опыт

0

0

0.8х104

 

Как видно из полученных данных (табл.4), через одни сутки происходит снижение содержания микроорганизмов (общие колиформные бактерии (ОКБ), термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ)) как в контроле, так и в опыте. Интенсивный рост микробного числа (ОМЧ) на исследованном сорбенте наблюдался на третьи сутки, причем в опыте наблюдался более значительный пик, что подтверждают и данные по

увеличению содержания аммонийного азота в опыте по сравнению с контролем. На двадцатые и тридцатые сутки наблюдалось естественное отмирание микрофлоры, причем сорбент замедлял процесс отмирания. Развитие микрофлоры на исследованном образце в процессе биообрастания подтверждает целесообразность при необходимости периодического или на постоянной основе обеззараживания обработанной на нем воды одним из общепринятых дезинфекционных методов.

Проверка эффективности очистки воды от токсичных ионов металлов и органических соединений показала, что сорбент обладает высокой поглотительной способностью к токсичным металлам и органическим соединениям (табл. 5).

Таблица 5. Эффективность очистки воды от токсичных ионов металлов и органических соединений сорбентом

Определяемый показатель

Содержание в мг/дм3

Эффективность очистки, %

До сорбции

После сорбции

Токсичные металлы:

Свинец

10,0

0,01

99,90

Кадмий

5,0

0,005

99,90

Цинк

3,0

0,004

99,87

Ртуть

10,0

0,001

99,9

Медь

3,0

0,003

99,9

Кобальт

3,0

0,003

99,9

Хром (III)

2,0

0,010

99,5

Хром (VI)

2,0

0,010

99,5

Органические загрязнители:

Дизельное топливо

5,0

0,01

99,8

Мазут

5

0,01

99,8

Бенз (а)пирен

0,25

0,00025

99,9

Фенол

1,00

0,001

99,9

о, м, п - хлорфенолы

1,00

0,001

99,9

2, 4 - Дихлорфенол

0,5

0,0005

99,9

2,4 - Динитрофенол

0,5

0,0005

99,9

Диоксины

0,005

Не обнаружено

100

 

Таким образом, на основании проведенных органолептических, физико-химических, экспресс - токсикологических и радиологических исследований можно сделать заключение о возможности применения сорбента в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения для доочистки питьевой воды.

Использование заявляемого способа получения природного сорбента на основе опок Астраханской области для очистки воды в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения позволяет:

1)       повысить качество очищаемой воды;

2)       расширить область применения природного адсорбционного сырья.

 

 

Список литературы:

1.                 Алыков Н.М., Алыков Е.Н., Яворский Н.И., Алыкова Т.В. Способ получения природного сорбента для очистки воды в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения. Патент RU 2 370 312 С2, МПК B01J20/16, C02F1/28,  заявл. 2007.08.10., опубл. 2009.02.20.