Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

Е. Н. Кузин, доцент кафедры промышленной экологии, канд. техн. наук, эл. почта: e.n.kuzin@mail.ru
Н. Е. Кручинина, декан факультета биотехнологии и промышленной экологии, заведующая кафедрой промышленной экологии, докт. техн. наук, эл. почта: krutch@muctr.ru

Очистка сточных вод процессов металлообработки от нефтепродуктов является сложной и актуальной задачей. В связи с жесткими требованиями организаций, контролирующих сброс производственных стоков в водоемы, необходимы поиск новых и усовершенствование традиционных методов удаления нефтепродуктов из воды. Физико-химическая очистка, в частности коагуляция, — основополагающий процесс водоочистки. К сожалению, традиционные реагенты на основе солей алюминия или железа уже морально устарели, а современные титансодержащие реагенты слишком дороги. Образец комплексного титансодержащего коагулянта исследован в процессах очистки сточных вод зубонарезного, закалочного и прокатного участков, где основным загрязняющим веществом являлись нефтепродукты. Установлено, что по своей эффективности комплексные титансодержащие реагенты существенно превосходят как смесевый коагулянт на основе сульфатов алюминия и железа, так и традиционный, и наиболее распространенный сульфат алюминия. Вне зависимости от типа сточной воды остаточная концентрация нефтепродуктов в воде при использовании комплексного коагулянта была минимальной и составляла ~1 мг/дм³. Применение комплексных титансодержащих реагентов обеспечило минимальное остаточное содержание взвешенных веществ, а также позволило сократить продолжительность седиментации коагуляционных шламов и фильтрации в 1,5 и 2,0 раза по сравнению со смесью солей и индивидуальным сульфатом алюминия соответственно. На основании полученных в ходе экспериментов данных и предварительного эколого-экономического расчета сделан вывод о высокой перспективности применения комплексных титансодержащих коагулянтов в процессах очистки сточных вод предприятий металлургической промышленности от нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Исследования проведены с использованием оборудования Центра коллективного пользования имени Д. И. Менделеева в рамках проекта № 075-15-2021-688.

1. De Mello Santos V. H., Campos T. L. R., Espuny M. et al. Towards a green industry through cleaner production development // Environ Sci Pollut Res. 2020. Vol. 29. P. 349–370. DOI: 10.1007/s11356-021-16615-2.
2. Кузин Е. Н. Применение метода атомно-эмиссионной спектроскопии с СВЧ (магнитной) плазмой в процессах идентификации химического состава отходов сталеплавильного производства // Черные метал-
лы. 2022. № 10. С. 79–82.
3. Мухаметжанова Д. Т., Бейсембаев М. К. Отходы металлургических предприятий, их переработка и вторичное использование // Наука и техника Казахстана. 2016. Вып. 3–4. С. 122–129.

4. Lis T., Nowacki K., Małysa T. Utilization of metallurgical waste in nonmetallurgical industry // Solid State Phenomena. 2013. Vol. 212. P. 195–200. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ss.
5. Kuzin E. N., Kruchinina N. E. Purification of circulating and waste water in metallurgical industry using complex coagulants // CIS Iron and Steel Review 2019. Vol. 18. P. 72–75.
6. Очилов Г. М., Салиханова Д. С., Гумаров Р. Х., Агзамходжаев А. А., Халматов М. М. Использование углей и композиционных адсорбентов для очистки сточных вод рудника «Каульды» // Горный журнал. 2009. № S1. С. 103.
7. Ксенофонтов Б. С., Козодаев А. С., Таранов Р. А., Виноградов М. С. Экспериментальная проверка эффективности технологических процессов очистки сточных вод от металлов // Цветные металлы. 2019.
№ 10. С. 96–101.
8. Кольвах К. А. Очистка сточных вод предприятий металлургического комплекса // Сборник статей Международной научно-практической конференции Open innovation. 2017. С. 206–209.
9. Лаптев А. Г., Башаров М. М., Фарахова А. И. Эффективность турбулентной сепарации мелкодисперсной фазы в тонкослойных отстойниках // Энергосбережение и водоподготовка. 2011. № 5 (65). С. 43–46.
10. Гетманцев С. В., Нечаев И. А., Гандурина Л. В. Очистка производственных сточных вод коагулянтами и флокулянтами. — М. : АСВ, 2008. — 271 с.
11. Zhao Y. X., Gao B. Y., Zhang G. Z., Qi Q. B. et al. Coagulation and sludge recovery using titanium tetrachloride as coagulant for real water treatment: A comparison against traditional aluminum and iron salts //
Separation and Purification Technology. 2014. Vol. 130. P. 19–27. DOI: 10.1016/j.seppur.2014.04.015
12. Gan Yonghai, Wu Bingdang, Li Haojie, Li Jingbiao et al. Preparation and application evaluation of a novel titanium coagulant // Inorganic Chemicals Industry. 2020. Vol. 52, Iss. 9. P. 1–5. DOI: 10.11962/1006-4990.2020-0249
13. Shi C., Guo D., Li Y., Zhang Z., Tang L. Effect of the polymerized titanium ferric sulfate (PTFS) coagulant on sedimentation of coal slime // Water. Minerals. 2022. Vol. 12, Iss. 26. DOI: 10.3390/min12010026
14. Xu J., Zhao Y., Gao B., Zhao Q. Enhanced algae removal by Ti-based coagulant: comparison with conventional Al- and Fe-based coagulants // Environmental Science and Pollution Research. 2018. Vol. 25, Iss. 13. P. 13147–13158. DOI: 10.1007/s11356-018-1482-8
15. Gan Y., Li J., Zhang L., Wu B. et al. Potential of titanium coagulants for water and wastewater treatment: Current status and future perspectives // Chemical Engineering Journal. 2021. Vol. 406. 126837. DOI: 10.1016/j.cej.2020.126837
16. Maciej T., Bąk J., Królikowska J. Efficiency of titanium salts as alternative coagulants in water and wastewater treatment: Short review // Desalination and Water Treatment. 2020. Vol. 208. P. 261–272. DOI: 10.5004/dwt.2020.26689
17. Shon H., Vigneswaran S., Kandasamy J., Zareie M. et al. Preparation and characterization of titanium dioxide (TiO₂) from sludge produced by TiCl₄ flocculation with FeCl₃, Al₂(SO₄)₃ and Ca(OH)₂ coagulant aids in wastewater // Sep. Sci. Technol. 2009. Vol. 44. P. 1525–1543. DOI: 10.1080/01496390902775810
18. Izmailova N. L., Lorentson A. V., Chernoberezhskii Y. N. Composite coagulant based on titanyl sulfate and aluminum sulfate // Russ. J. Appl. Chem. 2015. Vol. 88. P. 458–462. DOI: 10.1134/S1070427215030155
19. Chernoberezhskii Y. M., Mineev D. Y., Dyagileva A. B., Lorentsson A. V., Belova Y. V. Recovery of kraft lignin from aqueous solutions with oxotitanium sulfate, aluminum sulfate, and their mixture // Russ. J. Appl.
Chem. 2002. Vol. 75. P. 1096–1699. DOI: 10.1023/A:1022252423563
20. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е. Получение комплексных титансодержащих коагулянтов методом химической дегидратации // Известия вузов. Серия «Химия и химическая технология». 2022. Т. 65. № 5. С. 103–111. DOI: 10.6060/ivkkt.20226505.6578
21. Wang T.-H., Navarrete-López A. M., Li S., Dixon D. A., Gole J. L. Hydrolysis of TiCl₄: Initial steps in the production of TiO₂ // J. Phys. Chem. A. 2010. Vol. 114, Iss. 28. P. 7561–7570. DOI: 10.1021/jp102020h.