Исследование сорбирующих возможностей наносоединений карбоната кальция
в кавитационном потоке,
получаемых из отходов морской ракушки

В главных ролях
  • Клепинина Евгения
    The boss
    Екатеринбург
  • Ашитко Ксения
    The queen of pH meter
    Брянск
  • Колосова Диана
    The coach
    Алтайский край, Славград
  • Макарова Алина
    The ai god
    Ставропольский край, Невинномысск
  • Федорова Александра
    The President of the Ishim Presidential Lyceum
    Тюменская область, Ишим
  • Петрова Веселиса
    The hard worker
    Москва
  • Ушакова Елена
    Стажер
    Кузбасс, Кемерово
  • Паничкин Тихон
    Соруководитель
    Севастополь
  • Морозов Андрей
    Руководитель
    Москва

Образование кислых рудничных вод - актуальная экологическая проблема России. При их попадании в водоёмы, содержание металлов кратно превышает ПДК(предельно допустимую концентрацию). От этого страдает рыболовное хозяйство и природа прилегающих территорий, а системы фильтрации просто не способны очистить воду от таких загрязнений. Подобную проблему в районе Лёвихинского рудника решают подщелачиванием: известь вступает в реакцию с металлами в воде, осаждая их. Но пруд-осветлитель уже переполнен. Мы решили изучить сорбционные свойства микрокальцита - измельчённой ракушки - и проверить, можно ли использовать его для решения этой экологической проблемы.


Важные термины
В нашей работе мы использовали некоторые научные термины, вот их объяснение
  • pH
    Это мера кислотности или щелочности водного раствора. Рассчитать можно как -log[H+]. pH < 7 - кислая среда, pH = 7 - нейтральная, pH > 7 - щелочная среда.
  • ДЭС
    Двойной электрический слой (ДЭС) - это граница раздела двух фаз, возникающая вокруг твердой частички. Она возникает, потому что частица стремится взаимодействовать с окружающей средой.
  • Коагуляция
    Это процесс слипания взвешенных (нерастворимых в воде) частиц с их последующим осаждением. Коагулянтом называют вещество, которое способствует коагуляции.
  • Микрокальцит
    Кальцит - это минерал с формулой CaCO3. При его измельчении до размера в диапазоне 1 - 1000 мкм, он становится микрокальцитом.
  • Сорбция
    Когда какая-то частица вбирает в себя другое вещество, это называют сорбцией. Сорбент - вещество, которое способно притягивать на свою поверхность другое соединение.
  • Кавитация
    Это мгновенное вскипание жидкости за счет изменения давления воды. Образуются пузырьки вакуума, которые схлопываются, создавая гидроудар. Так можно измельчать вещества
План работы

Изучить сорбционные свойства

Создать модельный раствор
Определить изоэлектрический pH
Определить порог коагуляции
Определить время процесса кавитации
Определить минимальную массу модификатора
Проверить установленные параметры на реальной воде
Первым делом мы решили изучить свойства нашего микрокальцита. Для этого мы провели несколько исследований:
  1. СЭМ
  2. Гранулометрический анализ на Wintrac 3000
  3. Многоточечный метод БЭТ
Снимок с СЭМ

Изучение сорбционных свойств

Результаты гранулометрического анализа
С помощью метода БЭТ получили значение полной удельной поверхности: 7, 17 ± 0, 10 м2/г; а с помощью гранулометрического анализа - удельной поверхности: 1, 782 м2/г. Таким образом удельная поверхность пор равна 5, 388 м2/г. Из-за этого микрокальцит не может быть хорошим сорбентом. Мы решили изучить его коагуляционные свойства.
Макарова Алина
У нас не сорбент,
у нас коагулянт!
В ходе работы над проектом, мы изучили микрокальцит и поняли, что он не может быть хорошим сорбентом. Зато он замечательный коагулянт.
Как происходит коагуляция?

Применимость на реальной воде

Модельный раствор
Реальная вода
Подобранные параметры работают на реальной воде
Это значит, что микрокальцит можно использовать для очистки рудничной воды от металлов

Результаты

  • Удельная поверхность пор микрокальцита равна 5, 388 м2/г
  • Установили, что разрыв ДЭС возможен при pH > 4, а самостоятельная коагуляция железа - при pH = 11,5
  • Определили, что оптимальное кол-во микрокальцита для эффективной коагуляции - 11 г/л очищаемого раствора
  • Пришли к выводу, что кавитация мешает процессу осаждения
  • Установили, что оптимальное кол-во модификатора - 5% от объема очищаемого раствора
  • Подтвердили применимость параметров на реальной воде. Содержание железа снизилось в 100 раз
Примерная схема технологического процесса очистки кислых рудничных вод
Заинтересованные компании
Это те, кому важно наше исследование

Сорбируй примеси микрокальцитом

Кликай по ионам металлов в потоке воды, чтобы их сорбировать. Цель: 15 очков.

Набрано: 0 / 15
Над сайтом работала Петрова Веселиса