Диссертация (1151749), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

– на 7,2%. Такое снижение концентрациинаблюдается в отсутствии сорбента Агроионит. Для дальнейших исследованийиспользовали известь-пушонку дозой 12 г на пробу.В ходе повторного эксперимента было выяснено, что доза сорбента 12% вприсутствии извести снижает концентрацию цинка до ПДК (табл.

2.5, рис. 13).Таблица 2.5 – Сорбция цинка из слабощелочной среды№/пп1.2.3.4.Доза собента,%Контроль81216ПДК, мг/кгрН, ед.8,128,158,108,101 проба60,6533,5422,5719,32Концентрация цинка, мг/кг2 проба3 пробасреднее60,2460,8160,5733,2933,6833,5023,0522,8522,8218,9619,5019,2623,00Как видим, при дозе Агроионита 8% концентрация цинка снижается до33,50 мг/кг, без предварительного известкования концентрация цинка была 46,69мг/л при той же дозе Агроионита. Доза Агроионита 12% и 16% позволяютснизить концентрацию цинка до ПДК.7370концентрация, мг/кг605040302010004812доза сорбента, %без известис известью16ПДКРисунок 13 – Зависимость сорбции цинка из подрешетного отсева от дозы сорбента«Агроионит» после предварительного известкованияДля чистоты эксперимента были проведены исследования сорбцииметалловизслабощелочногоподрешетногогрунтаАгроионитомприаналогичных условиях, что и для цинка (табл.

2.6).Таблица 2.6 – Сорбция металлов из слабощелочной среды.НомерпробыСвинец1 проба2 проба3 пробаСредняя29,1730,0230,0530,081 проба2 проба3 пробаСредняя3,053,112,943,03Концентрация определяемых показателей (НД на МВИ), мг/кгНикельМедьЦинкМышьякРтутьКонтроль6,1113,4462,832,170,06426,0313,3763,092,200,06255,8613,2262,942,130,06136,0013,3462,952,170,0627рН = 8,103,412, 6621,890,580,03693,362,7120,610,710,03343,332,4322,070,700,03413,372,5721,520,660,0348Кадмий<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25Результаты подтвердили предположение, что эффективность сорбциисвинца, никеля, меди и мышьяка практически не меняется от рН среды.Учитывая значительно более высокую стоимость сорбента по сравнению сизвестью-пушонкой,полученныерезультатыдаливозможностьвнестидополнение в предложенную технологию: на реконструируемом полигоне следуетвыделить достаточно большую площадку для известкования подрешетногоотсева, прежде чем отсев перейдет на площадку санации, где металлы будутсвязываться сорбентом Агроионит.74Немалую роль в процессе сорбции при всех прочих равных условиях играетвремя контакта сорбента с загрязненным грунтом (отсевом), поэтому былапроведена вторая серия экспериментов по определению оптимального времениконтакта, позволяющего наиболее полно проявиться поглощающим свойствамсорбента Агроионита.

По схеме эксперимента были выбраны следующиеварианты: контроль (без сорбента) и время контакта 4, 6, 8, 10, 14 и 20 часов (рис.14). Из графика видно, что содержание ртути и кадмия изначально было нижеПДК. Концентрация мышьяка снизилась до ПКД за 8 часов контакта сконцентрация, мг/кгАгроионитом, концентрация остальных 4-х металлов – за 10 часов контакта.70760650540430320210100046СвинецМедьЦинк810время, часРтутьНикель14Мышьяк20КадмийРисунок 14 – Зависимость сорбции тяжелых металлов из подрешетного отсева от времениэкспозицииПримечание. Концентрация Pb, Cu, Zn отмечена по основной оси, концентрация Ni, As, Cd, Hg– по вспомогательной оси.

Красными маркерами отмечены значения выше ПДК, зелеными –ниже ПДК.Третья серия экспериментов с Агроионитом – изучение зависимостисорбции тяжелых металлов от влажности подрешетного отсева.75Многочисленными исследованиями установлено, что очистка почв оттяжелых металлов сорбентами проходит по ионообменному механизму и взначительной степени зависит от влажности почв. Диапазон значений влажностипочв весьма широк и находится в интервале от 65 до 85% в зависимости от видасорбента. Исследования по очистке подрешетного отсева мусоросортировочныхстанций полигонов ТБО от тяжелых металлов не проводились.Для достижения влажности подрешетного отсева 60%, 70%, 75% и 80% внавески добавлялось расчетное количество воды.Для достижения влажности почвы 60% пример расчета выглядитследующим образом:масса абсолютно-сухой почвы 1440 г– 40%,масса воды х г– 60%.х=1440 × 60 / 40 = 2160 (г)(3)Как было определено ранее, естественная влажность подрешетного отсевасоставляла 52%.

Тогда масса воды, которую необходимо дополнительнопривнести в пробы определялась как разница между расчетной массой воды(например, 2160 г для 60%-ой влажности) и массой воды, содержащейся вподрешетном отсеве (3000–1440=1560 г) и составила 600 г для достижениявлажности 60%, 1800 г для влажности 70%, 2760 г для влажности 75% и 4200 гдля влажности 80%.В табл. 2.7 показана зависимость степени очистки подрешетного отсева оттяжелых металлов от влажности.Содержание ртути и кадмия изначально было ниже ПДК. Результатыэкспериментальныхисследованийпоказали,чтопривлажности52%(естественная) и 60% сорбционный процесс не протекает. При влажности 70%остаточная концентрация тяжелых металлов выше допустимых значенийсохранилась для свинца – 1,6 ПДК, никеля – 1,3 ПДК, меди – 2,4 ПДК, цинка –1,3ПДК. Концентрация мышьяка при данной влажности ниже ПДК.

Максимальная76эффективность сорбции всех металлов наблюдается при влажности подрешетногоотсева 75% и 80%.Таблица 2.7 – Влияниевлажности подрешетного отсева на эффективностьсорбции тяжелых металловНомерпробыСвинец1 проба2 проба3 пробаСредняя31,0230,1729,8730,351 проба2 проба3 пробаСредняя30,0730,0429,7929,971 проба2 проба3 пробаСредняя9,549,729,709,651 проба2 проба3 пробаСредняя2,962,883,153,001 проба2 проба3 пробаСредняя2,833,163,113,036,00Концентрация определяемых показателей (НД на МВИ), мг/кгНикельМедьЦинкМышьякРтутьКонтроль5,8813,5962,712,220,06536,1813,4262,552,090,06676,1113,7063,072,150,05936,0613,5762,782,150,063860%5,9113,4763,822,170,06316,0413,2562,952,140,06376,0913,3762,872,110,06356,0113,3662,882,140,063470%5,177,4330,191,630,04525,207,5929,761,450,04575,066,9629,801,790,04295,147,3329,921,620,044675%3,362,8020,750,590,03973,382,6619,780,700,03903,502,6921,960,710,04063,412,7220,830,670,039880%3,382,7120,750,530,04023,292,4720,920,390,03833,442,8521,030,670,03653,372,6820,900,530,0383ПДК, мг/кг4,003,0023,002,002,10Следовательно,вдальнейшихэкспериментахможноКадмий<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,251,00использоватьвлажность подрешетного отсева 75%.

Зависимость остаточной концентрациитяжелыхметалловотвлажностипроиллюстрирована на графиках (рис. 15).подрешетногоотсеванаглядноконцентрация, мг/кг777076065054043032021010060%Свинец70%МедьЦинк75%время, часРтутьНикель80%МышьякКадмийРисунок 15 – Зависимость сорбции тяжелых металлов из подрешетного отсева от влажностиПримечание. Концентрация Pb, Cu, Zn отмечена по основной оси, концентрация Ni, As, Cd, Hg– по вспомогательной оси. Красными маркерами отмечены значения выше ПДК, зелеными –ниже ПДК.Следующая серия экспериментов была посвящена влиянию температуры напроцесс сорбции тяжелых металлов. Выяснение этого вопроса важно с точкизрения проведения работ по рекультивации на объекте. Из литературных данных(Courbe et al., 1981; Денисова, 2008) известно, что сорбенты на основеглауконитовых песков работают при любых плюсовых температурах, однакоисследований по Агроиониту не проводилось.

Были изучили 4 температурныеточки: – 4°С (в морозильной камере), +6°С (в холодильнике), +21° (в помещениилаборатории) и +35°С (при подогреве), а также контроль. Дозы извести и сорбентавыбраны в соответствии с ранее проведенными опытами, время контакта – 10часов. Полученные результаты приведены в табл. 2.8.78Таблица 2.8 – Изучение температурного диапазона сорбции тяжелых металловНомерпробыСвинец1 проба2 проба3 пробаСредняя30,1729,8129,6929,891 проба2 проба3 пробаСредняя29,9130,1230,0830,041 проба2 проба3 пробаСредняя3,953,894,164,001 проба2 проба3 пробаСредняя3,453,202,983,211 проба2 проба3 пробаСредняяПДК, мг/кг25,7625,9226,1525,946,00Концентрация определяемых показателей (НД на МВИ), мг/кгНикельМедьЦинкМышьякРтутьКонтроль6,1413,4962,982,010,06786,0313,6263,152,230,06665,8613,5763,212,180,05876,0113,5663,112,140,0644- 4°С6,0713,2262,882,140,06186,0313,5763,052,070,05975,9713,4363,172,130,06446,0213,4163,032,110,0620+ 6°С4,052, 8721,851,420,05573,842,6222,061,300,53663,962,8822,161,690,06113,952,7522,021,470,2178+ 21°С3,502, 6920,640,520,03773,632,5320,830,870,03493,412,8119,760,640,03383,512,6720,410,680,0355+ 35°С6,1213,4163,222,180,06326,0713,3563,152,110,06206,1013,4063,192,240,06476,1013,3963,192,180,06334,003,0023,002,002,10Кадмий<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,251,00Результаты эксперимента показали, что при температурах +6°С и +21°Ссорбция всех металлов происходит до ПДК.

При температуре –4°С процесссорбции практически останавливается, что можно объяснить кристаллизациейводы в лед в подрешетном грунте при отрицательных температурах, а Агроионит,как и большинство природных сорбентов, должен набухать в почвенной влаге.Было обнаружено, что при температуре +35° процесс сорбции также непроисходил, концентрации по всем металлам недостоверно ниже, чем в контролебез сорбента. Было сделано предположение, что причиной полученногоотрицательного результата явилось испарение воды из подрешетного грунта приповышенной температуре: опытные образцы высохли и сорбция прекратилась.Аналогичный процесс может происходить в летнюю жару и на полигонах.Следовательно, чтобы препятствовать испарению воды, необходимо плотно79укрывать пробы полиэтиленом или дополнительно увлажнять.

Для выясненияпричин был проведен дополнительный эксперимент: сравнили контрольныйобразец без Агроионита и образцы с Агроионитом при температуре 35°С безукрытия и с укрытием полиэтиленовой пленкой (табл. 2.9).Таблица 2.9 – Сорбция тяжелых металлов из подрешетного отсева притемпературе 35°С при различных условияхНомерпробыСвинец1 проба2 проба3 пробаСредняя31,0230,7529,9830,581 проба2 проба3 пробаСредняя29,7229,8930,1029,901 проба2 проба3 пробаСредняяПДК, мг/кг3,193,022,953,056,00Концентрация определяемых показателей (НД на МВИ), мг/кгНикельМедьЦинкМышьякРтутьКонтроль6,0513,3863,142,080,06656,1113,5963,022,190,06735,8813,8162,862,150,06146,0113,5963,012,140,0651+ 35°С (без укрытия)6,1413,2963,052,070,06556,1013,2863,182,160,06315,9113,4762,892,140,06396,0513,3563,042,120,0642+ 35°С (с укрытием)3,252, 5721,870,450,03653,462,7722,120,680,03703,432,8619,950,530,03293,382,8221,310,550,03554,003,0023,002,002,10Кадмий<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,251,00Как видим, укрытие пленкой способствует сохранению достаточнойвлажности, и процесс сорбции продолжается при 35°С.

Характеристики

Список файлов диссертации