***** 1 - Геологический институт СО РАН

ПРИМЕНЕНИЕ ВСПУЧЕННОГО ВЕРМИКУЛИТА И
ЦЕОЛИТОВОГО ТУФА МУХОРТАЛИНСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ РУДНИЧНЫХ
ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Санжанова С.С., Дампилова Б.В., Зонхоева Э.Л.
Геологический институт СО РАН, Улан-Удэ
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
 сточные воды штольни Западная Джидинского
вольфрамо-молибденового комбината
 известняк Нарынского месторождения,
вулканический шлак Хурай-Цакирского
месторождения (Закаменский район, РБ),
морденитсодержащий туф Мухор-Талинского
месторождения, бурый уголь Тугнуйского
месторождения, вспученный вермикулит
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
• определение химического состава сточной воды по
стандартным методикам: тяжелые металлы - атомноэмиссионным методом, кальций, магний , гидрокарбонатионы - титриметрическим, аммоний, железо, нитрат,
сульфат, фторид, силикат-ионы –
спектрофотометрическим методом.
• измерение рН растворов на иономере Эксперт-001
• дробление, измельчение, ситовой рассев образцов пород,
отмыв от пылевой фракции и высушивание на воздухе
• проведение эксперимента по очистке воде в динамических
условиях путем ее пропускания через колонки с загрузкой
из природного материала
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РУДНИЧНЫХ ВОД
ШТОЛЬНИ ЗАПАДНАЯ
(мг/дм3)
рН=2-5
SO42- - 1603,6-2336,2;
Ca 2+- 300,6-360,7; Мg2+ -91,0 - 170,1;
Zn2+ - 22,70 -37,99; Fe3+ – 1,4-13,8;
Сu2+ - 6,36 -21,29;
Pb 2+ - 1,07-5,51;
Cd2+ - 0,52- 0,98;
Сo 2+ - 0,63; Ni2+ - 0,37;
As - 0,34; W - 0,29-0,37;
Mo - 0,003;
Условия эксперимента
• Колонки диаметром 2,6 см
• Высота слоя сорбента 20 см.
Масса загрузки: цеолитового туфа - 42 г,
вермикулита – 10 г,
• Скорость фильтрования 0,06 м/ч
• Отбор фракций воды на анализ по 50 мл
Рис.1 ВЫХОДНЫЕ КРИВЫЕ ФРОНТАЛЬНОГО АНАЛИЗА
ИОНОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНОЙ ВОДЫ НА ИЗВЕСТНЯКЕ
Рис.2 ВЫХОДНЫЕ КРИВЫЕ ФРОНТАЛЬНОГО АНАЛИЗА
ИОНОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНОЙ ВОДЫ НА
ВУЛКАНИЧЕСКОМ ШЛАКЕ
1
Zn
0.8
Сu
0.6
С/Со
Сd
0.4
W
0.2
0
0
200
400
600
800
Время, мин
1000
1200
1400
РИС.3 ВЫХОДНЫЕ КРИВЫЕ ФРОНТАЛЬНОГО АНАЛИЗА ИОНОВ
МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНОЙ ВОДЫ НА БУРОМ УГЛЕ
1
0.8
Zn
0.6
W
0.4
Cd
С/Со
Cu
0.2
0
0
500
1000
Время, мин
1500
РИС.4 ВЫХОДНЫЕ КРИВЫЕ ФРОНТАЛЬНОГО АНАЛИЗА
ИОНОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНОЙ ВОДЫ НА ЦЕОЛИТОВОМ
ТУФЕ
КОНЦЕНТРАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД
ШТОЛЬНИ ЗАПАДНАЯ ДВМК
3)
(мг/дм
Элемент
Концентрация *,
Концентрация**,
мг/дм3
мг/дм3
Zn 2+
25,75
41,96
Сu 2+
6,41
21,62
Pb 2+
Не опр.
0,60
0,53
0,93
As
0,18
Не опр.
W
рН
0,37
Не опр.
2,0
3,32
Cd
2+
* - концентрация сточных вод в предыдущих опытах,
** - концентрация сточных вод в последующих опытах
Рис. 5. Выходные кривые фронтального анализа ионов
металлов на морденитсодержащем туфе в
координатах F=f(V)
1
0.8
0.6
Zn
F
Cu
0.4
Сd
0.2
0
0
100
200
300
V, мл
400
500
600
Рис. 6. Выходные кривые фронтального анализа
ионов металлов на морденитсодержащем туфе в
координатах F=f(t)
1.2
1
0.8
Zn
F 0.6
Cu
0.4
Cd
0.2
0
0
50
100
150
200
Время, мин
250
300
350
Рис. 8. Выходные кривые фронтального анализа ионов металлов на
вспученном вермикулите в координатах F=f(V):
(а) – полные, (б) – начальные участки кривых
1
0.8
0.8
0.6
0.6
Zn-верм
Zn-верм
F
Cu-верм
Cu-верм
F 0.4
Cd-верм
0.4
Cd-верм
Pb-верм
Pb-верм
0.2
0.2
0
0
100
200
V, мл
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
V, мл
(а)
(б)
300
400
Рис. 6. Выходные кривые фронтального анализа
ионов металлов на вспученном вермикулите в
координатах F=f(t)
1
0.8
0.6
Pb
F
Zn
Сu
0.4
Cd
0.2
0
0
50
100
150
t, мин
200
250
300
ЗНАЧЕНИЯ ПОЛНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ ОБМЕННОЙ
ЕМКОСТИ, г/т
сорбент
Zn
Cu
Cd
Pb
морденитовый
туф
140
80
2
≥150
вспученный
вермикулит
9000
1050
20
150
Рис. 8. Выходные кривые фронтального анализа ионов
свинца из модельных растворов на вспученном вермикулите
в координатах F=f(V)
1
0.8
0.6
F
морд.туф
вермикулит
0.4
0.2
0
0
2000
4000
6000
8000
V, мл
10000
12000
14000
Рис. 9. Выходные кривые фронтального анализа
ионов цинка из модельных растворов на вспученном
вермикулите в координатах F=f(V)
0.08
0.06
F 0.04
вермикулит
морд.туф
0.02
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
V, мл
6000
7000
8000
9000
10000
Выводы
• Контактирование рудничной воды с морденитовым туфом и
вспученным вермикулитом влияет на уменьшение кислотности
с рН 3,32 до 4,8 и 4,9 для соответственно
• Из исследованных природных материалов большей емкостью
по ионам цинка, меди, кадмия обладает вспученный
вермикулит. Морденитсодержащий туф Мухор-Талинского
месторождения селективен в отношении ионов свинца
• При повышении концентрации ионов металлов в сточной воде
морденитовый туф и вспученный вермикулит хуже удерживают
ионы цинка, меди, кадмия, кроме ионов свинца
• из модельных растворов емкость вспученного вермикулита и
морденитового туфа по ионам цинка, свинца выше, чем из
сточной воды
Заключение
Для очистки большеобъемных потоков сточной воды,
характеризующихся многокомпонентным катионным и
анионным составом с низким рН
из природных
материалов наиболее пригодны для применения в
режиме фильтрации бурый уголь и вспученный
вермикулит