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

П. И. Чернышев, аспирант кафедры промышленной экологии, эл. почта: pchernishev89@mail.ru
С. В. Азопков, заведующий лабораторией кафедры промышленной экологии, канд. техн. наук, эл. почта: s.azopkov@muctr.ru
Н. Е. Кручинина, заведущая кафедрой промышленной экологии, докт. техн. наук, эл. почта: kruchinina.n.e@muctr.ru

Проблемам очистки сточных вод гальванического производства уделяется все больше внимания. Не менее важным является вопрос поиска и внедрения новых высокоэффективных технологий переработки крупнотоннажных минеральных отходов, образующихся на разных предприятиях. В рамках проделанной работы проведена оценка возможности использования бруситсодержащего отхода производства огнеупорных материалов в качестве экспериментального реагента-осадителя ионов тяжелых металлов. Исследование эффективности удаления (осаждения) ионов тяжелых металлов проводили на модельной сточной воде процесса промывки деталей участка нанесения гальванопокрытий. Установлено, что эффективная доза бруситсодержащего отхода, необходимая для достижения нормативной остаточной концентрации тяжелых металлов менее 0,05 мг/дм³, составляет 2,0 г/дм3. Определено, что минимальная продолжительность контакта бруситсодержащий отход/сточная вода составляет 45 мин. Процесс термообработки бруситсодержащего отхода при температуре 500 oС в течение 60 мин позволяет существенно повысить эффективность осаждения тяжелых металлов и сократить дозу реагента-осадителя до 1,5 г/дм3 без потери эффективности. Сформулировано предположение, что процесс очистки воды от тяжелых металлов включает в себя параллельно протекающие процессы нейтрализации с образованием труднорастворимых гидроксидов, сорбции соединений тяжелых металлов на поверхности бруситсодержащего отхода, а также процессы ионного обмена на поверхности оксидов магния. Использование отходов производства огнеупорных материалов в процессах инженерной защиты окружающей природной среды позволит не только существенно сократить объемы направляемых на захоронение отходов, но и сделать первый шаг к реализации концепции Zero Waste в рамках экономики замкнутого цикла.

1. Averina J. M., Kaliakina G. E., Zhukov D. Y. Kurbatov A. Y. Shumova V. S. Development and design of a closed water use cycle // 19^th International Multidisciplinary Scientific Geo conference (SGEM 2019) Bulgary. 2019. Vol. 19. P. 145–152. DOI: 10.5593/sgem2019/3.1/S12.019
2. Аверина Ю. М., Калякина Г. Е., Меньшиков В. В., Капустин Ю. И., Болдырев В. С. Проектирование процессов нейтрализации хромо- и циансодержащих сточных вод на примере гальванического производства // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия: Естественные науки. 2019. № 3. С. 70–80. DOI: 10.18698/1812-3368-2019-3-70-80
3. Edelstein M., Ben-Hur M. Heavy metals and metalloids: sources, risks and strategies to reduce their accumulation in horticultural crops // Scientia Horticulturae. 2018. Vol. 234. P. 431– 444. DOI: 10.1016/j.scienta.2017.12.039
4. Gupta N., Khan D. K., Santra S. C. Determination of public health hazard potential of wastewater reuse in crop production // World Review of Science, Technology and Sustaunable Development (WRSTSD). 2010. Vol. 7, No. 4. P. 328–340. DOI: 10.1504/WRSTSD.2010.032741
5. Liu L., Li W., Song W., Guo M. Remediation techniques for heavy metalcontaminated soils: principles and applicability // Science of the Total Environment. 2018. Vol. 633. P. 206–219. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.03.161
6. Qasem N. A. A., Mohammed R. H., Lawal D. U. Removal of heavy metal ions from wastewater: a comprehensive and critical review // Clean Water. 2021. Vol. 4, No. 36. DOI: 10.1038/s41545-021-00127-0
7. Kuzin E. N., Kruchinina N. E., Chernyshev P. I., Vizen N. S. Synthesis of titanium trichloride // Inorganic Materials. 2020. Vol. 56, Iss. 5. P. 507–511. DOI: 10.1134/S002016852005009X
8. Thomas M., 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
9. Thomas M., Melichová Z., Šuránek M., Kuc J. et al. Removal of zinc from concentrated galvanic wastewater by sodium trithio car bonate: process optimization and toxicity assessment // Molecules. 2023. Vol. 28, Iss. 2. 546. DOI: 10.3390/molecules 28020546
10. Кузин Е. Н., Аверина Ю. М., Курбатов А. Ю., Сахаров П. А. Очистка сточных вод гальванического производства с использованием комплексных коагулянтов-восстановителей // Цветные металлы. 2019. № 10. С. 91–96.

11. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е. Получение отвержденных форм алюмокремниевого коагулянта и их использование в процессах водоочистки и водоподготовки // Цветные металлы. 2016. № 10. С. 8–13.
12. Kolesnikov A. V., Pyae Aung, Davydkova T. V., Kolesnikov V. A. Establishment of regularities of electroflotation extraction of nonferrous metal (Cu, Ni, Zn, Co, Fe) hydroxides from wastewater of various compositions in the presence of industrial surfactants // Non-ferrous Metals. 2021. No. 1. P. 3–9.
13. Gaydukova A., Kolesnikov A. V., Gubin A., Kolesnikov V. Selective separation of rare-earth metal ions from aqueous solu tions on the example of slightly soluble cerium and lanthanum com pounds using electroflotation method in a flowthrough plant // Separation and Purification Technology. 2019. Vol. 223. P. 260–263. DOI: 10.1016/j.seppur.2019.04.047
14. Гайдукова А. М., Похвалитова А. А., Конькова Т. В., Стоянова А. Д. Влияние солесодержания на эффективность очистки сточных вод от ионов железа(III) электро флотосорбционным методом // Известия вузов. Химия и химическая техно логия. 2022. Т. 65, Вып. 12. С. 119–125. DOI: 10.6060/ivkkt.20226512.6587
15. Gaydukova A., Kon’kova T., Kolesnikov V., Pokhvalitova A. Adsorption of Fe³⁺ ions onto carbon powder followed by adsorbent electroflotation // Environmental Technology and Innovation. 2021. Vol. 23. 101722. DOI: 10.1016/j.eti.2021.101722
16. Öztel M. D., Kuleyin A., Akbal F. Treatment of zinc plating wastewater by combination of electrocoagulation and ultrafiltration process // Water Science & Technology. 2020. Vol. 82, Iss. 4. P. 663–672. DOI: 10.2166/wst.2020.357
17. Obotey Ezugbe E., Rathilal S. Membrane technologies in wastewater treatment: a review // Membranes. 2020. Vol. 10, Iss. 5. 89. DOI: 10.3390/membranes10050089
18. Bektenov N. A., Tsoy I. G., Kambarova E. A., Ybyrayymzhanova L. K. Water purification from heavy metals with ionites // The Scientific Heritage. 2019. Vol. 1. No. 38. P. 30–34.
19. Виноградов С. С. Экологически безопасное гальваническое производство / под ред. В. Н. Куд рявцева. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Глобус, 2002. — 352 с.
20. Bashir A., Malik L. A., Ahad S., Manzoor T. et al. Removal of heavy metal ions from aqueous system by ion-exchange and biosorption methods // Environmental Chemistry Letters. 2019. Vol. 17. P. 729–754. DOI: 10.1007/s10311-018- 00828-y
21. Ince M., İnce O. K. An overview of adsorption technique for heavy metal removal from water/wastewater: a critical review // International Journal of Pure and Applied Sciences. 2017. Vol. 3. P. 10–19. DOI: 10.29132/ijpas.372335
22. Razzak S. A., Faruque M. O., Alsheikh Z., Alsheikhmohamad L. et al. A comprehensive review on conventional and biological-driven heavy metals removal from industrial wastewater // Environmental Advances. 2022. Vol. 7. 100168. DOI: 10.1016/j.envadv.2022.100168
23. Mezhuev Ya. O., Korshak Yu. V., Vagramyan T. A., Abrashov A. A. et al. New anticorrosion coatings based on crosslinked copolymers of pyrrole and epoxy-containing compounds // International Polymer Science & Technology. 2014. Vol. 41, Iss. 4. P. 53–60. DOI: 10.1177/0307174X1404100409
24. Abrashov A., Grigoryan N., Korshak Y., Vagramyan T. et al. Regularities of the formation of a green superhydrophobic protective coating on an aluminum alloy after surface modification with stearic acid solutions // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 11. 1718. DOI: 10.3390/met11111718
25. Кузин Е. Н. Совместная переработка кварц-лейкоксенового концентрата и бруситсодержащих отходов производства огнеупорных материалов с получением комплексных коагулянтов // Стекло и керамика. 2023. Т. 96, № 7. С. 43–49. DOI: 10.14489/glc.2023.07.pp.043-049
26. Кузин Е. Н. Применение метода атомно-эмиссионной спектроскопии с СВЧ (магнитной) плазмой в процессах идентификации химического состава отходов стале плавильного производства // Черные металлы. 2022. № 10. С. 79–82.
27. Кузин Е. Н., Фадеев А. Б., Кручинина Н. Е., Носова Т. И. и др. Очистка кислотно-щелочных сточных вод гальванического производства с использованием инновационных реагентов // Гальванотехника и обработка поверхности. 2020. Т. 28, № 3. С. 37–44. DOI: 10.47188/0869-5326_2020_28_3_37
28. Бобылева С. А. Сорбционная очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов с применением брусита : дис. … канд. техн. наук. — Новосибирск, 2005. — 156 с.
29. Kuzin E. N., Kruchinina N. E. Titanium-containing coagulants for foundrywastewater treatment // CIS Iron and Steel Review. 2020. No. 2. P. 66–69.
30. de Mello Santos V. H., Campos T. L. R., Espuny M., de Oliveira O. J. Towards a green industry through cleaner production development // Environmental Science and Pollution Research (ESPR). 2022. Vol. 29. P. 349–370. DOI: 10.1007/s11356-021-16615-2