ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСІВ ІОННОГО ОБМІНУ В СИСТЕМАХ ВОДОПОСТАЧАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2026.53.18-26Ключові слова:
іонний обмін, сольовий склад, модифікація іонообмінників, коефіцієнт дифузії, гідратовані іони, магнітна обробка водиАнотація
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 прийомів, що дозволяють підвищити якість очищення стічних вод і зменшити антропогенний вплив на екосистему. Важливо враховувати не лише ефективність очищення, але й 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 гідротацію їх, іонообмінну рівновагу та ін. фактори.
Посилання
Gupta, S.S., Islam, M.R., & Pradeep, T. (2018). Advances in Water Purification Techniques: Meeting the Needs of Developed and Developing Countries. Elsevier.
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). The increasing efficiency of upflow clarifiers at the drinking water preparation. Acta Periodica Technologica, 51, 17–27. https://doi.org/10.2298/apt2051017d
Zelenko, Y., Malovanyy, M., & Tarasova, L. (2019). Optimization of Heat-and-Power Plants Water Purification. Chemistry & Chemical Technology, 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(16), 6380. https://doi.org/10.1039/c2ra20340e
Manahan, S. E. (2022). Environmental Chemistry. 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), 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
Jacops, E., Aertsens, M., Maes, N., Bruggeman, C., Swennen, R., Krooss, B., Amann-Hildenbrand, A., & Littke, R. (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, 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). Physico-chemical fundamentals of wastewater treatment technology. Kyiv: Libra. 552. [in Ukrainian]
Arkhangelsky, L. K., Materova, E. A., Mikhailova, S. S., & Lepnev, G. P. (1968). Thermodynamics of ion exchange. Minsk. 230. [in Russian]
Soldatov, V. S., & Novitskaya, L. V. (1968). Thermodynamics of ion exchange. Minsk: Nauka. 212. [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. Retrieved from http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/19007 [in Ukranian]
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
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Давід Ковтун, Станіслав Душкін
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).
