АНАЛІЗ ФЕРИТИЗАЦІЙНОЇ ОЧИСТКИ СТІЧНИХ ВОД ВІД ІОНІВ НІКЕЛЮ: ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ ТА МЕТОДІВ АКТИВАЦІЇ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2025.51.60-68Ключові слова:
гальванічні виробництва, стічні води, іони нікелю, феритизація, активаціяАнотація
Гальванічні виробництва формують значні обсяги стічних вод із підвищеним вмістом іонів нікелю (Ni²⁺), що вирізняється токсичністю, біоакумуляцією та стійкістю у водному середовищі. Це зумовлює потребу в технологіях, здатних не лише ефективно знижувати концентрацію забруднювача, а й переводити його у хімічно стабільну, маловилуговувану тверду фазу. Традиційні методи (гідроксидне осадження, іонний обмін, мембранні та електрохімічні процеси) часто потребують значних витрат реагентів/енергії та генерують нестійкі осади, чутливі до коливань складу стічних вод. На цьому тлі феритизація – цілеспрямоване формування шпінельних феритів NiFe2O4 за участю сполук заліза – є перспективним підходом, що поєднує високий ступінь вилучення Ni²⁺, утворення малорозчинної феромагнітної фази та спрощене відокремлення (магнітна сепарація/ущільнення). Систематизовано дані про вплив ключових параметрів (співвідношення іонів заліза та нікелю, рівень pH, температура, тривалість контакту, аерація/окисники) на ефективність процесу та властивості отриманих продуктів феритизації (феритних осадів); узагальнено відомості про зовнішні фізичні впливи, що інтенсифікують процес (ультразвук, ультрафіолет, електромагнітна обробка). Показано, що «класична» феритизація часто вимагає підвищених температур (>60–70 °C), тоді як застосування методів інтенсифікації потенційно знижують енерговитрати й скорочує тривалість досягнення цільового ступеня очистки без втрати стабільності продуктів феритизації. Окрему увагу приділено інженерним засадам масштабування (каскад реакторів безперервного перемішування (РБП), статичні міксери, контроль рівня pH та окисно-відновного потенціалу (ОВП), режим аерації, вбудована магнітна сепарація) та питанням довготривалої екологічної безпечності осадів. У результаті критичного аналізу джерел виявлено науково-практичні прогалини, а саме: уніфікацію технологічних режимів очистки для різних типів стічних вод, верифікацію енергобалансів на пілотному рівні масштабування та оцінку вилуговування продуктів феритизації перед утилізацією/ресурсним використанням.
Посилання
Qasem, N. A. A., Mohammed, R. H., & Lawal, D. U. (2021). Removal of heavy metal ions from wastewater: a review. npj Clean Water, 4, 36. https://doi.org/10.1038/s41545-021-00127-0
Duque, L., Gutierrez, L., Menendez, N., Herrasti, P., & Mazario, E. (2021). Novel, simple, and environmentally safe method for wastewater pollutant removal. Journal of Environmental Chemical Engineering, 42, 102181. ttps://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102181
Kochetov, G. M., & Samchenko, D. M. (2020). Resursooshchadna ferytyzatsiina pererobka halvanichnykh vidkhodiv [Resource-saving ferritization processing of galvanic wastes]. Kyiv: KNUBA. 150 p. [in Ukrainian]
Wen, D., You, Z., Tian, K., & Wang, Z. (2023). Recovery of NiFe2O4 from wastewater containing nickel citrate complexes and its ap-plication to active peroxymonosulfate. Journal of Environmental Chemical Engineering, 11(2), 109422. https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.109422
Arumugham, N., Mariappan, A., Eswaran, J., Daniel, S., Kanthapazham, R., & Kathirvel, P. (2022). Nickel ferrite-based composites and its photocatalytic applications: a review. Journal of Hazardous Materials Advances, 8, 100156. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2022.100156
Wang, J., Liu, Y., Feng, L., Wang, Y., & Jia, H. (2022). New insights on UV-activated transformation of polynuclear Fe-hydroxide and iron(III) (hydr)oxide for enhanced removal of natural organic matter by ferrate. Journal of Water Process Engineering, 49, 103183. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.103183
Kaur, M., & Kaur, N. (2016). Ferrites: Synthesis and Applications for Environmental Remediation. Ferrites and Ferrates: Chemistry and Applications in Sustainable Energy and Environmental Remediation, 113–136. https://doi.org/10.1021/bk-2016-1238.ch004
Zatovskyi, I. V., Kochetov, H. M., Samchenko, D. M., & Tuhai, A. M. (2014). Ochyshchennia stichnykh vod, yaki mistiat nikel, ferytyzatsiieiu: vplyv elektromahnitnoi obrobky [Treatment of nickel-containing wastewater by ferritization: influence of electromagnetic treatment]. Komunalne hospodarstvo mist [Municipal Economy of Cities], 114, 114–117. Retrieved from https://khg.kname.edu.ua/index.php/khg/uk/article/view/4484/4453 [in Ukrainian]
Pakhomov, D., Kochetov, G., & Samchenko, D. (2021). Ferritative wastewater treatment from chromium (VI) compounds using electromagnetic pulse activation. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulic, (37), 65–73. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2021.37.65-73
Puzanov, A., Samchenko, D., Kochetov, H.M., Sosedko, A., & Yemchura, B. (2023). Study on the treatment of rinse wastewater containing zinc ions using magnetic sorbents: influence of aeration rates. Problems of Water Supply, Drainage and Hydraulics, (43), 64–76. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2023.43.64-73
Sosedko, A., Puzanov, A., & Kochetov, G. (2024). Development of integrated wastewater treatment for galvanic zinc-plating lines (ultrasound and magnetite). Conference abstracts “Ecology. Resources. Energy”, KNUBA, Kyiv. [in Ukrainian]
Peng, Y., Xia, C., Cui, M., Yao, Z., & Yi, X. (2021). Effect of reaction condition on microstructure and properties of (NiCuZn)Fe2O4 nanoparticles synthesized via co-precipitation with ultrasonic irradiation. Ultrasonics Sonochemistry, 71, 105369. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105369
Zhang, L., Zhang, R., Wang, W., Han, S., & Xiao, P. (2021). UV-enhanced nano-nickel ferrite-activated peroxymonosulfate for the degradation of chlortetracycline hydrochloride in aqueous solution. RSC Advances, 11(33), 20580–20590. https://doi.org/10.1039/d1ra02358f
Wang, Y., Luo, X., Ma, X., Kemacheevakul, P., Qu, S., Huang, J., Chea, T. G., Sun, P., Zhao, L., Zhang, Y., & Yang, Y. (2025). The Effect and Adjustment of Ferrate Species in Ferrate-Based Advanced Oxidation Processes for Wastewater Treatment: A Systematic Review. Water, 17(9), 1343. https://doi.org/10.3390/w17091343
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Михайло Фортуненко, Геннадій Кочетов
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
