Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург, Россия:

М. А. Сулимова, ведущий инженер учебно-научной лаборатории теоретической и прикладной химии
В. М. Сизяков, докт. техн. наук, профессор кафедры металлургии

Т. Е. Литвинова, докт. техн. наук, доцент кафедры общей и физической химии

В. В. Васильев, канд. техн. наук, ассистент кафедры металлургии, wwlog@ya.ru

Доказана возможность использования железомарганцевых конкреций (ЖМК) Финского залива для очистки сточных вод предприятий минерально-сырьевого комплекса. Приведены основные примеры загрязнения сточных вод различных предприятий металлургической промышленности фенолами и цианистыми соединениями. Железомарганцевые конкреции были изучены методами синхронного термического анализа и Раман-спектроскопии, уточнена структура и фазовый состав ЖМК Финского залива. Установлено существование в составе ЖМК оксидов железа (III) и марганца (IV) в аморфной и полуаморфной формах, что отличает структуру ЖМК Финского залива от океанических конкреций и обуславливает их высокую сорбционную активность в отношении органических веществ. Различный механизм сорбции фенолов, цианистых соединений, включая их каталитическое окисление на поверхности ЖМК, и катионов черных и тяжелых цветных металлов позволяет выполнять очистку сточных вод от органических и неорганических примесей как единый процесс. Получены кинетические уравнения сорбции фенолов и цианистых соединений на ЖМК. Установлено, что очистка сточных вод основана на их сорбционной способности. Таким образом, очистка сточных вод по ионообменному механизму может быть проведена параллельно с механизмом сорбции. Приведена принципиальная схема адсорбционной установки для очистки стоков.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки в 2016 г. в рамках исследований по соглашению № 14.577.21.0127 от 20.10.2014 «Разработка технологии и создания опытной установки для переработки низкосортного алюминиевого сырья».

1. Сизяков В. М., Бажин В. Ю., Селищева Т. А., Власов А. А. Роль государства в области инновационной деятельности предприятий цветной металлургии России // Металлург. 2014. № 1. С. 4–7.
2. Аксенов В. И. Замкнутые системы водного хозяйства металлургических предприятий. — М. : Металлургия, 1991.
3. Аксенов В. И., Ладыгичев М. Г., Ничкова И. И., Никулин В. А., Кляйн С. Э., Аксенов Е. В. Водное хозяйство промышленных предприятий: справ. издание: в 2-х кн. — М. : Теплотехник, 2005. — 640 с.
4. Veeresh G. S., Kumar P., Mehrota L. Treatment of phenol and cresols in upfl ow anaerobic sludge blanket (UASB) process: a review // Water. Res. 2005. Vol. 39. P. 154.
5. Metcalf L., Eddy H. Wastewater Engineering—Treatment and Reuse, fourth ed., McGraw-Hill I nternational Edition, USA, 2004.
6. Черемисина О. В., Сулимова М. А., Чиркст Д. Э. Кинетика окисления фенола пиролюзитсодержащими минералами // Записки Горного института. 2013. Т. 202. С. 224–227.
7. Чиркст Д. Э., Черемисина О. В., Иванов М. В. и др. Сорбция железа (2+) железомарганцевыми конкрециями // Журнал прикладной химии. 2005. Т. 78. № 4. С. 599–605.
8. Чиркст Д. Э., Черемисина О. В., Иванов М. В., Чистяков А. А., Жадовский И. Т. Изотерма обмена катионов натрия и меди на железомарганцевых конкрециях // Журнал прикладной химии. 2009. Т. 82, Вып. 2. С. 238–242.
9. Черемисина О. В., Чиркст Д. Э., Сулимова М. А. Кинетика окисления фенола железомарганцевыми конкрециями / Журнал общей химии. 2012. Т. 82, вып. 4. С. 599–606
10. Черемисина О. В., Сулимова М. А., Чиркст Д. Э. Кинетика окисления гексацианоферрата (III) пиролюзитом // Журнал физической химии. 2013. Т. 87, № 6. С. 937–940.
11. Sulimova M. A., Litvinova T. E., Lutskii D. S., Cheremisina O. V. The application of ferromanganese concretions (FMC) to clean industrial drains from phenol and its derivatives // Freiberg Online Geoscience. 2015. Vol. 40. P. 103–108.
12. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод : монография. — М. : Химия, 1984. — 448 с.
13. Методика ЛЮМЭКС выполнения измерений массовой концентрации фенолов в пробах питьевых, природных и сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». — Москва : ООО «Люмэкс», 2007.
14. Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. М. : Информационно-издательский центр Минздрава России, 2001 г.
15. ГОСТ 22772.3-96. Руды марганцевые, концентраты и агломераты. Методы определения двуокиси марганца. — М. : Межгосударственный Совет по стандартизации метрологии и сертификации, 1996.
16. ИСО 4297-78. Руды марганцевые, концентраты и агломераты. Общие требования к методам химического анализа. — Москва : ИПК Издательство стандартов, 1998.
17. Отчет по исследованиям «Объемы морских поисково-оценочных работ ООО «Петротранс» за 2003-2007 гг. Санкт-Петербург. ООО «Диомар», 2007.
18. Mehrotra A., Kundu K., Sreekrishnan T. R. Decontamination of heavy metal laden sewage sludge with simultaneous solids reduction using thermophilic sulfur and ferrous oxidizing species // Journal of Environmental Management. 2016. Vol. 167. February 01, P. 228–235.
19. Chen C.-F., Binh N. T., Chen C.-W. et al. Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from sediments using sodium persulfate activated by temperature and nanoscale zero-valent iron // Journal of the Air and Waste Management Association. 2015. Vol. 65. Iss. 4, P. 375–383.
20. Golik V., Komashchenko V., Morkun V. Innovative technologies of metal extraction from the ore processing mill tailings and their integrated use // Metallurgical and Mining Industry. 2015. Vol. 7. Iss. 3, P. 49–52.
21. Shadrunova, I. V., Orekhova, N. N. A Process for Advanced Recycling of Water Originating from Mining Operations, with Metal Recovery // Mine Water and the Environment. 2015. Vol. 34. Iss. 4, P. 478–484.
22. Yu X., Xu R., Wei C., Wu H. Removal of cyanide compounds from coking wastewater by ferrous sulfate: Improvement of biodegradability // Journal of Hazardous Materials. 2016. Vol. 302. P. 468–474.