Вплив супутніх іонів на ефективність процесу знефторення води модифікованою керамічною мембраною

Abstract

Досліджено закономірності процесу знефторення розчинів трубчастою мікрофільтраційною керамічною мембраною з глинистих мінералів, розробленою в Інституті колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України. Природна вода, як правило, містить разом з фторидами інші макрокомпоненти (супутні іони), які можуть впливати на параметри процесу її знефторення, тому було вивчено вплив різних іонів, зокрема, Cl⁻, HCO₃⁻ і SO₄²⁻ на затримувальну здатність до фторидів керамічної мембрани, модифікованої гідроксосполуками Al(ІІІ). Показано, що з підвищенням концентрації солей, що містять вказані іони, при додаванні їх до вихідних розчинів окремо, зростала концентрація F⁻ у пермеаті. Виявлено, що найбільший негативний вплив на процес знефторення виявляли іони SO₄²⁻. Присутність у розчині кожного із зазначених іонів індивідуально забезпечувала ГДК F⁻ у питній воді, а суміш цих іонів значно знижувала ефективність процесу. При цьому нормативне значення ГДК фтору в питній воді досягалося лише при k < 40 %, що недостатньо для практичного використання. З урахуванням негативного впливу типових природних аніонів на характеристики процесу знефторення розчину модифікованою керамічною мембраною визначено умови, за яких можна досягти ГДК іонів F⁻ у питній воді. Встановлено, що ефективність процесу знефторення розчину можна підвищити, якщо збільшити концентрацію Al(ІІІ) у мембранопідтримувальній добавці. Оскільки концентрація фторидів у багатьох водних джерелах України досягає 2,5–5,0 мг/дм³, для досягнення їх нормативних значень ГДК у питній воді є прийнятним використання концентрації 15 мг/дм³ Al(ІІІ) у мембранопідтримувальній добавці для знефторення води модифікованою керамічною мембраною за наявності у воді інших аніонів.

Were investigated the regularities of the process of defluorination of solutions using a tubular microfiltration ceramic membrane made of clay minerals, developed by the A.V. Dumansky Institute of Colloid and Water Chemistry of NAS of Ukraine. Natural water, as a rule, contains together with fluorides other macrocomponents (accompanying ions) which can influence parameters of process of its defluorination. Therefore, the effect of various ions, in particular, Cl⁻, HCO₃⁻ and SO₄²⁻, on the fluoride retention capacity of the ceramic membrane modified with Al(III) hydroxy compounds was studied. It is shown that with increasing concentration of salts containing these ions, when adding them to the initial solutions separately, the concentration of F⁻ in the permeate increased. It was found that SO₄²⁻ ions had the greatest negative effect on the defluorination process. The presence of each of these ions separately provided the MAC F⁻ in drinking water and the the mixture of these ions significantly reduced the efficiency of the process. The normative value MAC of fluorine in drinking water was reached only at k < 40 %, which is not enough for practical use. Given the negative effect of typical natural anions on the characteristics of the process of defluorination of the solution by a modified ceramic membrane, it was necessary to determine the conditions under which the MAC of F⁻ ions in drinking water can be achieved. It was found that the efficiency of the solution defluorination process can be increased by increasing the concentration of Al(III) in the membrane-supporting additive. Since the concentration of fluorides in many water sources of Ukraine reaches 2.5—5.0 mg/dm³, to achieve their normative values of MАC in drinking water, it is acceptable to use a concentration of 15 mg/dm³ Al(III) in a membrane- supporting additive for purifying waters from fluorides using a modified ceramic membrane in the presence of other anions in the water.