УТИЛИЗАЦИЯ ОПАСНЫХ ШЛАМОВ ЛИТИФИКАЦИЕЙ ОПОКАМИ
Main Article Content
Аннотация
В современных технологиях водоочистки сорбционные методы играют ключевую роль, позволяя удалять токсичные компоненты из сточных вод. Наиболее часто используемым адсорбентом является активированный уголь, однако его высокая стоимость и сложность утилизации ограничивают применение в процессах с большой водоемкостью. Природные дисперсные кремнеземы, такие как опока, представляют собой эффективную и экологически безопасную альтернативу. Настоящая статья посвящена изучению безопасного способа утилизации отработанного адсорбента на основе кремнеземов методом литификации. Приводятся результаты анализа химического состава отработанных материалов, механизма капсулирования токсичных компонентов и их последующего использования в качестве вторичного материального ресурса (ВМР). Для повышения эффективности опоки как сорбента или компонента в процессах утилизации отходов, можно использовать различные добавки. Эти добавки улучшают сорбционные, механические и химические свойства материала. Рассматриваются международные подходы к решению данной задачи. Приводятся сравнительные данные с другими способами утилизации.
Предмет исследования: методы утилизации отработанных адсорбентов после очистки сточных вод. Исследование направлено на разработку экологически безопасного способа утилизации отработанного адсорбента на основе дисперсных кремнеземов отечественных месторождений, с акцентом на использование метода литификации для нейтрализации токсичных компонентов и получения вторичных материальных ресурсов.
Материалы и методы. Исследования проводились с опоками, Каменноярского месторождения, Астраханской области. Применялись как аналитические, так и расчетные методы, основанные на использовании формул процессов реагентного капсулирования. Расчетным методом определен класс опасности литифицированных образцов.
Результаты. Установлено, что дисперсные кремнеземы, в том числе опоки, широко применяются в качестве сорбционного материала для извлечения ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и других опасных экотоксикантов. Для повышения эффективности используются различные добавки, в частности, оксиды и гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Определен химический состав отработанного адсорбента и подобрана оптимальная рецептура компонентов смеси для снижения класса опасности отхода.
Выводы. Метод литификации позволяет эффективно утилизировать отработанный адсорбент, инкапсулируя токсичные компоненты в стабильных карбонатных и силикатных оболочках. Литифицированный материал может быть использован в строительной отрасли, для отсыпки дорог, котлованов, что снижает экологическую нагрузку и соответствует принципам устойчивого развития.
Article Details
Библиографические ссылки
Когановский, А. М., Клименко Н. А., Левченко Т. М., Рода И. Г. Адсорбция органических веществ из воды. Л.: Химия, 1990. 256 с.
Amari A, Noreen A, Osman H, Sammen S S, Al-Ansari N and Salman HM (2023). Investigation of the viable role of oil sludge-derived activated carbon for oily wastewater remediation. Front. Environ. Sci. 11:1138308. doi: 10.3389/fenvs.2023.1138308.
A. K. Strelkov, P. G. Bykova, M. A. Gridneva. Filtration materials of natural origin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2020. V. 962. №. 2. P. 022-038.
Климов Е. С., Бузаева М. С. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод. Ульяновск: УлГТУ, 2011. 201 с.
Убаськина Ю. А., Коростелева Ю. А. Исследование возможности практического применения диатомита для очистки сточных вод // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. №7. С.92-96. DOI: 10.12737/ article_5940f0199950b7.10091901.
Mullick A, Neogi S. Ultasound assisted synthesis of Mg-Mn-Zr impregnated activated carbon for effective fluoride adsorption from water. // Ultrasonics - Sonochemistry. 2019;50:126-137. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2018.09.010.
Pytka-Woszczyło A, Różańska-Boczula M, Gizińska-Górna M, Marzec M, Listosz A, Jóźwiakowski K. Efficiency of Filters Filled with Rockfos for Phosphorus Removal from Domestic Sewage. Advances in Science and Technology Research Journal. 2022;16(4):176-188. doi:10.12913/22998624/152527.
Shrestha, R.; Ban, S.; Devkota, S.; Sharma, S.; Joshi, R.; Tiwari, A.P.; Hak, Y.K.; Joshi, M. K. Technological trends in heavy metals removal from industrial wastewater. J. Environ. Chem. Eng. 2021, 9, 105688.
Boelsing, F. Remediation of toxic waste sites – DCR technology in the field of
immobilization and fixation of hazardous compounds. Hannover, Germany: Ministry of Economics, Technology and Traffic, Federal Republic of Germany.1988.
Shiqing Gu, Xiaonan Kang, Lan Wang, Eric Lichtfouse, Chuanyi Wang. Clay mineral adsorbents for heavy metal removal from wastewater: a review. Environmental Chemistry Letters, 2019, 17 (2), pp.629-654. 10.1007/s10311-018-0813-9. hal-02142607.
Tran Huyen Vu, Nadarajah Gowripala. Mechanisms of Heavy Metal Immobilisation using Geopolymerisation Techniques. // Journal of Advanced Concrete Technology, 2018, Volume 16, Issue 3, рр. 124-135. https://doi.org/10.3151/jact.16.124,
Katri Piekkari, Hoang Nguyen, Katja Kilpimaa, Mirja Illikaine., Ladle slag–based binder for the solidification/stabilization of heavy-metal-rich industrial waste // Journal of Environmental Management, V. 367, 2024,121956, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.121956.
D. Boriskov., S. Efremova, N. Komarova, E. I. Tikhomirova, A. Bodrov. (2021). Applicability of the modified diatomite for treatment of wastewater containing heavy metals. E3S Web Conf., 247 (2021) 01052. 247:01052. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202124701052
ElSayed, E. E. (2018). Natural diatomite as an effective adsorbent for heavy metals in water and wastewater treatment (a batch study). // Water Science, 32(1), рр. 32–43. https://doi.org/10.1016/j.wsj.2018.02.001.
Вурдова Н. Г. Исследование применения дисперсных кремнеземов для сорбционной очистки сточных вод // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. -2024. №2(95). -С.126-133.
El-Eswed, B. I., Yousef, R. I., Alshaaer, M., Hamadneh, I., Al-Gharabli, S. I., Khalili, F., (2015). Stabilization/solidification of heavy metals in kaolin/zeolite based geopolymers. International Journal of Mineral Processing, 137, 34-42. http://dx.doi.org/10.1016/j.minpro.2015.03.002.
Рудник М. И., Гаврилов Ю. Л., Резанова Е. Е. Технологии и оборудование ТЭК: Технологически-аппаратурные условия создания и применения комплексной переработки опасных отходов с использованием технологии «DCR процесс» // Экологический вестник России. 2012. №2. С. 36-43.
Шпинькова М. С., Мещеряков С. В. Реагентное капсулирование нефтяных отходов с применением конечных продуктов технологии в качестве товарной продукции // Экология и промышленность России. 2013. № 12. С. 20–23.
Bayar, S., Talinli, İ. Solidification/stabilization of hazardous waste sludge obtained from a chemical industry. Clean Techn Environ Policy 15, 157–165 (2013). https://doi.org/10.1007/s10098-012-0494-1
Falayi, T. Sustainable solidification of ferrochrome slag through geopolymerisation: a look at the effect of curing time, type of activator and liquid solid ratio. // Sustain Environ. Res/ 29, 21 (2019). https://doi.org/10.1186/s42834-019-0022-7.
Boelsing, F. Remediation of toxic waste sites – DCR technology in the field of
immobilization and fixation of hazardous compounds. Hannover, Germany: Ministry of Economics, Technology and Traffic, Federal Republic of Germany.1988.
Shiqing Gu, Xiaonan Kang, Lan Wang, Eric Lichtfouse, Chuanyi Wang. Clay mineral adsorbents for heavy metal removal from wastewater // Environmental Chemistry Letters, 2019, 17 (2), pp.629-654. 10.1007/s10311-018-0813-9. hal-02142607.
Tran Huyen Vu, Nadarajah Gowripalan, Mechanisms of Heavy Metal Immobilization using Geopolymerisation Techniques. // Journal of Advanced Concrete Technology, 2018, Volume 16, Issue 3, рр 124-135. https://doi.org/10.3151/jact.16.124/
Bin Guo, Bo Liu, Jian Yang, Shengen Zhang, The mechanisms of heavy metal immobilization by cementitious material treatments and thermal treatments. // Journal of Environmental Management, V. 193, 2017, рр 410-422, https://doi.org/ 10.1016/j.jenvman.2017.02.026.