01/06/2023

В Институте биохимической физики предложили новую технологию очистки поверхностных стоков от тяжелых металлов

В мегаполисах и средних по величине городах существует достаточно развитая промышленность, а также имеется развитая транспортная сеть. В этих городах существенный вклад загрязнителей составляют тяжелые металлы (Cr, Ni, Cu, Zn, Pb и др.), которые из антропогенных источников попадают в литосферу. С дождем эти металлы попадают вначале в поверхностные стоки с селитебных и промышленных территорий городов, а затем в замкнутые и проточные водоемы, в том числе после прохождения очистных сооружений. Концентрация тяжелых металлов в поверхностных стоках может быть невелика. Однако, из-за большого объема поверхностных стоков, например, в водоемах столицы России г. Москва ежегодно появляется почти 1000 т тяжелых металлов. При этом, отсутствуют какие-либо целенаправленные технологии очистки поверхностных стоков от тяжелых металлов. Тяжелые металлы присутствуют в большом объеме поверхностных стоков, но в очень маленьких концентрациях. Поэтому нецелесообразно применение технических решений, которые традиционно используются для очистки промышленных стоков от тяжелых металлов (например, химический или электрохимический методы). Физические сорбенты (угли, шлаки, зола, торф, ил, шунгит, цеолиты, пиролизаты полимеров, кератин, биосорбенты и др.) также малопригодны для решения поставленной задачи, поскольку для них отсутствуют эффективные технологии десорбции сорбатов. Вследствие этого отработанные сорбенты сами становятся источниками загрязнения окружающей среды.

В Институте биохимической физики имени Н.М. Эмануэля научной группой В.М. Мисина, Е.В. Майорова, В.А. Волкова при участии коллег из РХТУ им. Д.И. Менделеева разработаны основы комплексной безотходной технологии на основе применения волокнистых хемосорбентов. Этот подход позволяет не только регенерировать и многократно использовать сорбент, но и вторично использовать извлекаемые соединения тяжелых металлов. Слабокислотные катиониты и полиамфолиты позволяют из водной среды легко извлекать адсорбированные ионы тяжелых металлов. Их волокнистая структура с развитой поверхностью обеспечивает наименьшее сопротивление току воды, что дает наибольшую экономическую эффективность. В институте спроектированы и изготовлены экспериментальные образцы фильтров различных конструкций. Фильтры испытаны на функционирующем очистном сооружении города Москвы. Продемонстрировано уменьшение содержания ионов Fe³⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺ в реальных поверхностных стоках в 1.4-7 раз после прохождения стоков даже через эти небольшие экспериментальные фильтры. Показана целесообразность и возможность утилизации регенерата в качестве неорганических пигментов для лакокрасочной промышленности, а также пигмента-наполнителя для бетонно-цементных изделий. Таким образом, технология исключает последующее загрязнение литосферы и атмосферы продуктами регенерации.

Подобный подход целесообразно реализовывать, прежде всего, в крупных промышленных центрах.

Результаты проведенных научных и инженерных изысканий были опубликованы в журнале Journal of Environmental Management, 2021, V. 290, P. 112655.

Версия для распечатки