ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСІВ ІОННОГО ОБМІНУ В СИСТЕМАХ ВОДОПОСТАЧАННЯ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.32347/2524-0021.2024.46.4-13

Ключові слова:

іонний обмін, сольовий склад, модифікація іонообмінників, коефіцієнт дифузії, гідратовані іони, магнітна обробка води

Анотація

У сучасних умовах особлива увага приділяється різним методам інтенсифікації процесів очищення природних та стічних вод, удосконаленню існуючих технологій очищення, а також впровадженню нових методів і технологічних заходів, що дозволяють підвищити якість очищення стічних вод і зменшити антропогенний вплив на екосистему. Важливо враховувати не лише ефективність очищення, але і його екологічність та відповідність сучасним стандартам та вимогам до збереження навколишнього природного середовища. Такий підхід дозволяє забезпечити стійкість екосистем та збереження водних ресурсів для майбутніх поколінь.

У статті висвітлені питання пов’язані з використанням фізичних методів водопідготовки в системах водопостачання. Для інтенсифікації процесів іонного обміну в системах водопостачання запропоновано спосіб коригування мінерального складу природних і стічних вод з використанням модифікованих іонообмінників, який передбачає одночасну дію магнітного поля на іонообмінник і воду, що очищується. Використання магнітної модифікації іонообмінників дозволяє підвищити продуктивність споруд водопідготовки, в середньому на 25-30%, з отриманням фільтрату необхідної якості, збільшити тривалість фільтроциклу, знизити витрати регенеративних розчинів, що свідчить про збільшення ефективності очищення води в наслідок застосування магнітної модифікації.

Встановлено збільшення динамічної об’ємної ємності іонообмінників на 15-20%, що свідчить про покращення іонообмінної здатності за рахунок інтенсифікації процесів іонного обміну в системах водопостачання. Інтенсифікація процесів іонного обміну під час коригування мінерального складу природних і стічних вод за допомогою магнітного поля визначається такими основними факторами: впливом магнітного поля на структуру і властивості води, що фільтруються через іоніт та впливом магнітного поля на активність і рухливість іонів, що обмінюються, дифузію і гідратацію їх, іонообмінну рівновагу та ін. фактори.

Посилання

Gupta, V. K., Islam, M. R., & Pradeep, T. (2019). Advances in Water Purification Techniques. https://doi.org/10.1016/c2017-0-01909-2

Veolia: Handbook of Industrial Water Treatment. Chapter 08- Ion Exchange, Water Demineralization & Resin Testing. Retrieved from https://www.watertechnologies.com/handbook/chapter-08-ion-exchange.

Alkhadra, M. A., Su, X., Suss, M. E., Tian, H., Guyes, E. N., Shocron, A. N., Conforti, K. M., de Souza, J. P., Kim, N., Tedesco, M., Khoiruddin, K., Wenten, I. G., Santiago, J. G., Hatton, T. A., & Bazant, M. Z. (2022). Electrochemical Methods for Water Purification, Ion Separations, and Energy Conversion. Chemical Reviews, 122(16), 13547–13635. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00396

Dushkin S., Martynov S., & Dushkin S. (2020) Тhe increasing efficiency of upflow clarifiers at the drinking water preparation. Acta Periodica Technologica, 50, 17-27. https://doi.org/10.2298/APT2051017D

Zelenko, Yu., Malovanyy, M., & Tarasova, L. (2019). Optimization of heat and plants water purification. Chem. Chem. Technol., 13(2). 218-223. https://doi.org/10.23939/chcht13.02.218

Veolia: Handbook of Industrial Water Treatment. Chapter 01 - Water Sources, Impurities in Water and Chemistry. Retrieved from https://www.watertechnologies.com/handbook/chapter-01-water-sources-impurities-and-chemistry

Koganovsky, A. M. (1983). Adsorption and ion exchange in water treatment and wastewater treatment processes. Kiev: Nauk. Dumka. [in Russian]

Gupta, V.K., Ali, I.; Saleh, T.A., Nayak, A. & Agarwal, S. (2012). Chemical treatment technologies for waste-water recycling–an overview. Rsc Advances 2, 6380–6388. https://doi.org/10.1039/c2ra20340e.

Manahan, S. E. (2022). Environmental Chemestry. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003096238

Kovtun, D. & Dushkin S. (2023). Analysis of existing methods for improving the physical and chemical conditions of the ion exchange process in water treatment. Technogenic and ecological safety, 14(2/2023), 92–97. Retrieved from http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/18865

Jaseliunaite, J., & Galdikas, A. (2020). Kinetic Modeling of Grain Boundary Diffusion: The Influence of Grain Size and Surface Processes. Materials, 13(5), 1051. https://doi.org/10.3390/ma13051051

Jakops, E. (2017). The Dependency of Diffusion Coefficients and Geometric Factor on the Size of the Diffusing Molecule: Observations for Different Clay-Based Materials. Geofluids, 2017. 1-16. https://doi.org/10.1155/2017/8652560

Ivanov, V. A., & Khamizov, R. Kh. (2024). Role of temperature in ion-exchange processes of separation and purification. Ion-Exchange Chromatography and Related Techniques: Handbooks in Separation Science, 591-614. https://doi.org/10.1016/b978-0-443-15369-3.00024-9

Mir, N. & Bicer, Y. (2021). Thermodynamic modeling of a combined photo-electrodialysis-chloralkali system for sustainable desalination. Desalination. 499. 114822. https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114822.

Zapolsky, A.K., Mishkova-Klimenko, N.A., Astrylin, I.M., et al. (2000). Physicochemical fundamentals of wastewater treatment technology. Kiev: Libra. [in Ukranian]

Arkhangelsky, L.K., Materova, E.A., Mikhailova, S.S., & Lepnev, G.P. (1968). Thermodynamics of ion exchange. Minsk. [in Russian]

Soldatov, V.S., & Novitskaya, L.V. (1968). Thermodynamics of ion exchange. Minsk: Nauka. [in Russian]

Dushkin, S.S. (2023). Study of the dynamics of ion exchange processes during water treatment. Proceedings of the International Scientific and Technical Conference "New and Unconventional Technologies in Resource and Energy Saving", December 6-7, 2023, Odessa, 101-102. [in Ukranian] http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/19007

Dushkin, S. (2023). Study of the process of activation of aluminum sulfate coagulant solutions during filtration on rapid filters. International Journal of Chemistry, Mathematics and Physics 7(6). 01-06. https://doi.org/10.22161/ijcmp.7.6.1

Lifshits, O.V. (1976). Handbook of water treatment for boiler plants. Moscow: Energoizdat. [in Russian]

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-03-30

Як цитувати

Душкін , С., & Ковтун , Д. (2024). ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСІВ ІОННОГО ОБМІНУ В СИСТЕМАХ ВОДОПОСТАЧАННЯ. Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки, (46), 4–13. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2024.46.4-13