Вода: химия и экология

Данная статья освещает значимость каталитических систем в процессах конверсии при сжигании газообразного топлива и их влияние на экологическую эффективность и экономическую выгоду. Обсуждаются основные преимущества применения каталитических систем, такие как повышение эффективности сгорания, снижение выбросов вредных веществ, уменьшение потребления топлива и повышение надежности оборудования. Подчеркивается важность дальнейшего развития и внедрения инновационных каталитических технологий для достижения более экологически чистой и устойчивой энергетической системы.

Представлены результаты исследования адсорбционной очистки водных растворов от фосфатов с использованием в качестве адсорбента топливных зол, образующихся при сжигании твердого топлива (отходов переработки древесины, каменного угля) и взятого в качестве образца сравнения природного минерала шунгита Зажогинского месторождения. Экспериментально определены степень извлечения фосфат-ионов из водных растворов на представленных адсорбентах, площадь удельной поверхности, адсорбционная емкость. Исследована зависимость степени извлечения фосфат-ионов от продолжительности контакта раствора с адсорбентами и концентрации соли в исходном растворе. Установлено, что исследованные адсорбенты обладают адсорбционными свойствами по отношению к фосфатам. Приведена сравнительная оценка эффективности исследованных адсорбентов по извлечению фосфат-ионов из водных растворов. Показано, что в отношении фосфат-ионов зола древесная по сравнению с природным шунгитом и золой каменноугольной является более эффективным адсорбентом.

В целях обоснования «решений основанных на природе» (Nature-Based Solutions, NBS) исследованы механизмы регулирования низинными торфяниками состава стоковых вод. При фильтрации через хорошо разложившиеся торфа грунтовых вод с повышенным содержанием компонентов происходит их трансформация. Основными процессами являются: сорбция-десорбция органическими и органоминеральными комплексами торфов; взаимодействие с водами и минеральными взвесями поверхностного стока; биогеохимическое вовлечением компонентов в процессы торфообразования. В результате формируется ландшафтно-геохимический барьер с пространственной дифференциацией химического состава торфов – содержание Са, Mg, S, Fe и Mn фиксируют зону разгрузки грунтовых вод; содержание элементов силикатных минералов Si, Al, Ti, Na, K монотонно уменьшается по мере удаления от края болота. Ни по одному из элементов не достигнуто состояние насыщения ионообменных групп в торфе. Соотношение содержаний компонентов в водах до и после барьера, составляет для концентрирующихся элементов SAl~12÷10, SСа~8÷4, SFe~6÷4, SMn~4÷3, SS~2÷1,5; для не концентрирующихся элементов SCl, K, Na ~1,5÷0,8, SSi~1÷0,3.

В представленном исследовании рассматриваются вопросы очистки газовых выбросов, образующихся в технологической зоне охлаждения агломерационной машины, в процессе спекания рудного фосфатного материала. Приводятся технические решения для очистки газов процесса охлаждения агломерата, с учётом процесса конденсации влаги из газов внутри эксгаустеров. Установлено, что орошение пенных аппаратов, должно осуществляться осуществляется 3% раствором едкого натра, который непрерывно поступает в циркуляционный бак. Выявлены технологические параметры функционирования пенных аппаратов, циклонов, брызгоуловителей.

Научно обоснована последовательность стадий сухой и влажной очистки, газов, формирующихся в технологической зоне охлаждения агломерационной машины, и состоящая из двух параллельно расположенных пенных аппарата. А уловленную пыль в циклонах, следует возвращать в процесс агломерации. Представлена содержательная постановка задачи анализа, технологических особенностей очистки аспирационного воздуха в фосфорном производстве, отличающаяся учётом входной запылённости отделений подготовки шихты и агломерации и среднемедианный диаметр взвешенных частиц, что позволяет использовать пылеосадочные камеры в первой ступени очистки. Научно обоснована мокрая одноступенчатая очистка газов производства фосфора в пенных аппаратах, с учётом опыта работы аналогичных установок и физико-технических свойств газа и пыли. Обнаружено, что пенный аппарат для очистки аспирационного воздуха, должен обладать высокоразвитой поверхностью контакта газовой и жидкой фаз, в отличие от аппарата, рекомендованного для очистки газов процессов спекания и охлаждения фосфоритового агломерата. Предлагается аппаратный инжиниринг для перераспределения газо-воздушных потоков сложной системы очистки аспирационного воздуха фосфорного производства.

На автодорожных мостах система водоотведения представляет собой продольные и поперечные уклоны или водоотводные трубки с целью водосброса под пролетное строение. Проведенные аналитические и натурные исследования мостовых сооружений показали, что большинство объектов подобной дорожной инфраструктуры не отвечают требованиям законодательства и нормативов в данном направлении. Водные стоки с дорожных мостов, как правило сбрасываются в открытый водоем без очистки, что приводит к значительному загрязнению окружающей среды нефтепродуктами, свинцом и другими токсичными веществами. Проблема очистки сточных вод является актуальной для подобных объектов во всем мире. В работе представлен анализ загрязняющих веществ, содержащихся в поверхностных сточных водах, и методы очистки и обезвреживания водных ресурсов от загрязнений техногенного характера. Сделан вывод о том, что одним из эффективных методов решения этой проблемы является применение в качестве очистных сооружений баромембранных процессов

В работе предложен вариант получения феррита меди при помощи спекания порошков оксалат железа (II) и основного карбоната меди. Методом рентгеноструктурного анализа показано, что в первом случае получается феррит в модификации кубической шпинели с высоким содержанием примеси оксида меди, а во втором - тетрагональной шпинели. Измеренные спектры комбинационного рассеяния подтвердили структуру образца, полученного цитратным методом, и показали неоднородность образца, полученного спеканием порошков. Возможность использования полученных ферритов для каталитической водоочистки продемонстрирована на модельной реакции окисления метиленового синего пероксидом водорода в водном растворе. Показано, что в присутствии феррита меди наблюдается полное окисление в течении 12 часов, без катализатора убыли концентрации красителя практически не наблюдается.

В работе предложен вариант получения феррита меди при помощи спекания порошков оксалат железа (II) и основного карбоната меди. Методом рентгеноструктурного анализа показано, что в первом случае получается феррит в модификации кубической шпинели с высоким содержанием примеси оксида меди, а во втором - тетрагональной шпинели. Измеренные спектры комбинационного рассеяния подтвердили структуру образца, полученного цитратным методом, и показали неоднородность образца, полученного спеканием порошков. Возможность использования полученных ферритов для каталитической водоочистки продемонстрирована на модельной реакции окисления метиленового синего пероксидом водорода в водном растворе. Показано, что в присутствии феррита меди наблюдается полное окисление в течении 12 часов, без катализатора убыли концентрации красителя практически не наблюдается.

Данная работа посвящена минералогической характеристике и оценке сонофотокаталитической активности природного вольфрамита с Холтосонского месторождения Республики Бурятия под действием высокочастотного ультразвукового (1,7 МГц) и ультрафиолетового (365 нм) излучения светодиодов без и в присутствии окислителя Н2О2. Установлен элементный и фазовый состав, получены СЭМ-снимки и определена удельная площадь поверхности по БЭТ. Результат РФА показал, что вольфрамит представляет собой гюбнерит состава Mn0.88Fe0.12WO4, марганцевый член изоморфного ряда со следовым количеством железа. Методом химической дозиметрии с использованием 4-хлорбензойной кислоты как ловушки гидроксильных радикалов установлено, что гюбнерит активируется только при одновременном облучении ультрафиолетом и ультразвуком. В присутствии Н2О2 эффективность такой сонофотокаталитической системы увеличивается на 35%. Полагаем, что природный гюбнерит может найти применение в разработке сонофотокаталитического метода обработки воды на базе высокочастотного ультразвука и более коротковолнового УФ излучения.