СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ МІНЕРАЛЬНИХ НОВОУТВОРЕНЬ НА ФІЛЬТРАЦІЙНОМУ СУБСТРАТІ ПРИ ОЧИЩЕННІ ПІДЗЕМНИХ ВОД ВІД ЗАЛІЗА І МАРГАНЦЮ
DOI:
https://doi.org/10.17721/1728-2713.83.12Ключові слова:
підземні води, залізомарганцеві кірки, знезалізнення, деманганація, тодорокітАнотація
Мета. Установити склад і властивості мінеральних новоутворень, сформованих на поверхні гранул зернистого фільтрувального завантаження в процесі очищення підземних вод від заліза і марганцю та визначити можливості їхнього використання для підвищення ефективності водоочищення. Методика. Для встановлення речовинного складу новоутворених кірок використано рентгенівську дифрактометрію та рентген-флуоресцентну спектрометрію. Товщина новоутворених кірок визначалась методом механічної мікрометрії. Вміст заліза та марганцю встановлювався аналітичними методами шляхом вилуговування і визначення цих компонентів у розчині. Обробка отриманих результатів і графічна інтерпретація даних виконана із застосуванням пакетів LibreOffice Cacl, Gnumeric та PSPP. Результати. Визначено мінеральний склад та основні фізико-хімічні властивості залізомарганцевих кірок, їхні метричні розміри та масу. Манганооксидоліти, що утворюють кірки, характеризуються дисперсністю. У багатьох випадках формується аморфна суміш, у кристалічній фазі утворюється водний оксид дво- і чотиривалентного марганцю – тодорокіт. Характер новоутворень визначається співвідношенням концентрацій Mn/Fe у воді. Результати вимірів кірок, що утворились на гранулах фільтрувального завантаження за 10–20-денний термін роботи станції водопідготовки у м. Узин такі: товщина 0,518±0,209 мм, маса 0,0039±0,0004 г, вміст загального Mn і загального Fe, відповідно, становить 115,59±4,33 мг/дм3 і 55,33±30,85 мг/дм3. Вміст марганцю і заліза, які були вилугувані з кірок фільтрувального завантаження станції очищення води в с. Червона Слобода, за той самий термін становив, відповідно: 55,067±10,946 мг/дм3 і 100,476±4,284 мг/дм3. Наукова новизна. Уперше на станціях водопідготовки досліджено склад і параметри мінеральних новоутворень на поверхні фільтрувального завантаження. Вони являють собою каталітичні кірки (плівки) із залізомарганцевих сполук, серед яких у значній кількості присутні вищі оксиди марганцю. Доведено, що утворені кірки ще більше посилюють видалення з води наднормового вмісту заліза та марганцю, а також інших низьковалентних катіонів, таких як Са2+ і Вr2+. Практична значимість. Базуючись на відомих геобіохімічних циклах заліза та марганцю, отримано нову технологію водопідготовки, а також новий фільтруючий матеріал зі значним потенціалом подальшого вдосконалення та застосування, що на відміну від класичних технологій деманганації не вимагає залучення додаткових реагентів при окисненні Mn(II) → Mn(IV).
Посилання
A water-supply external networks and buildings fundamental designing statements. (2013). (DBN v.2.5-74:2013). [in Ukrainian]
Burns, R. G., Burns, V. M. (1976). Manganese oxide. Marine Minerals. Reviews in Mineralogy, 1–46.
Charnyi, D. V. (2011).Grounds to application expedience of the underwaters cleaning biological systems. Land-reclamation and water economy, 99, 222–233. [in Ukrainian]
Charnyi, D. V. (2012). Biological method of multicomponent underwaters cleaning application experience. Water and water-purifying technologies, 2(8), 17–29. [in Ukrainian]
Charnyi, D. V. (2017). Theoretical principles development and improvement of natural waters cleaning technologies in the agricultural water systems. Kyiv: Institute of Water Problems and Land Reclamation of NAASU. [in Ukrainian]
Chernova, N. M. (2014). Cleaning natural waters from composition of manganese with application of sorbent-catalyzer. К.: A.V. Dumansky Institute of Colloid and Water Chemistry of NASU. [in Ukrainian]
Conner, D. O. (1989). Removal of iron and manganese. Water Sewage Works, 28, 68.
Ellis, D., Bouchard, C., Lantagne, G. (2000). Removal of iron and manganese from groundwater by oxidation and microfiltration. Desalination, 130, 255–264.
Greven, A.-C. (2016). Polycarbonate and polystyrene nanoparticles act as stressors to the innate immune system of fathead minnows (pimephales promelas, rafinesque 1820). lmu.
Hem, J. D. (1963). Chemical equilibria and rates of manganese oxidation. U.S. Geol. Surv. Water Supply, 1667А, 63.
Hem, J. D. (1977). Reactions of metal ions at surfaces of hydrous iron oxide.
Khoruzhiy, P. D., Khomutetstka, T. P., Khoruzhiy, V. P. (2008). Resourcesaving technologies of water-supply. Kyiv. [in Ukrainian]
Kulskii, L. A., Strokach, P.P. (1986). Natural waters cleaning technology. Kyiv: Vischa shk. [in Russian]
Kvartenko, A. N. (2009). Iron bacteria's in the underwaters of Ukraine and their role in oxidization of iron and manganese compounds. Hydromelioration and hydrotechnical construction, 34, 180-186. [in Russian]
Machekhina, K. I., Shiian, L. N., Svarovskii, A. Ya. (2013). Underwaters cleaning technology from colloid compounds of iron by the temporal lowering of рН. Fundamental researches, 8–3. [in Russian]
Mushe, P., Gerasimov, G. N. (2006). Biological water iron removal: ground and realization, 12, 35–39. [in Russian]
Nikoladze, G. I. (1978). Iron removal of natural and circulating waters. Moscow. [in Russian]
Orlov, V.O. (2008) Iron removal of underwaters by simplified aeration and filtration: monograph. Rivne: National University of Water and Environmental Engineering. [in Ukrainian]
Post, J.E., Heaney, P.J., Hanson, J. (2003). Synchroton x-ray diffraction study of the structure and dehydratation behavior of todorokite. American Mineralogist, 88, 142–150.
SanPiN 2.2.4-171-10 (2010). "Hygienical requirements to water drinkable, intended for a consumption by man". [in Ukrainian]
Shevchenko, A.L. Gudzenko, V.V., Spasenova, L.N. (2005). Application of inorganic and biological methods of natural waters decontamination in the Chernobyl Exclusion Zone. Promlems of the Chernobyl Exclusion Zone, 8, 131–144. [in Russian]
Shevchenko, O.L., Tsyhankov, M.Ya. (2006). Radionuclides accumulation on foam polystyrene filters during decontamination of surface-water: Theses papers of "Chernobyl zone radioecology" International scientific workshop. Slavutych, 27-29 September, 2006, 207-210. [in Ukrainian]
Stashuk, V.A. (2009). Scientific basis of management the water industry - land-reclamation complex of Ukraine. Institute of Hydrotechnics and Land Reclamation of NAASU. [in Ukrainian]
Suchkov, I.A. (2017). To the mineralogy of ferromanganese formations of the Indian Ocean. Geology and minerals of the oceans. [in Russian]
Yudovich, Ya. E. (2007). Why do fe-mn-concretions have cores? Vestnik of the Institute of Geology of the Komi Science Centre UB RAS, 8, 7–10. [in Russian]
Yudovich, Ya. E., Ketris, M. P. (2014). Manganese geochemistry. Syktyvkar : Institute of Geology of the Komi Science Centre UB RAS.
Yudovich, Y. E., Ketris, M. P. (2013). Manganese geochemistry in supergene processes. a review. Biosphere, 5, 1.
Zhurba, M. G., Govorova, Zh. M., Kvartenko, A. N. (2006). Biochemical iron and manganese removal of underwaters. Water-supply and sanitary engineering, 9, 17-23. [in Russian]
Zolotova, E. F., Ass, G. U. (1975). Water cleaning from iron, manganese, fluorine and hydrogen sulfide. Moscow. [in Russian]
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Геологія
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Ознайомтеся з політикою за посиланням: https://geology.bulletin.knu.ua/licensing
