Registration Number
0824U002840, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
28-08-2024
popup.evolution
o
Title
Justification of technological and design parameters for the application of sorption materials in water purification from heavy metal ions and radionuclides
Author
Serhii V. Marysyk,
popup.head Dmytro Charnyi
popup.opponent Viacheslav Radovenchik
popup.opponent YURII OLKHOVYK
popup.review Ivan Voitovych
popup.review Galyna Voropay
popup.rada
Institute of Water Problems and Land Reclamation of National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine
Description
Дисертаційна робота представляє собою закінчене наукове дослідження, в якому розв’язано актуальне завдання наукове обґрунтування застосування ефективних сорбентних матеріалів та конструкції відстійника-адсорбера для вилучення із води сучасних забруднень, у тому числі іонів важких металів і радіонуклідів.
Актуальність: трапні води, води теплообмінників АЕС потрапляють у поверхневі джерела з радіонуклідами, шахтні і кар’єрні води забруднюють підземні і поверхневі джерела, наслідками військових дій є потрапляння у водні джерела іонів важких металів, бойових отруйних речовин.
Мета: дослідити властивості та обґрунтувати застосування сучасних сорбентних матеріалів для видалення із води іонів важких металів та радіонуклідів, розробити конструкцію споруди для ефективної адсорбції і седиментації сучасних забруднень із води.
Задачі досліджень: здійснити аналіз перспективних сорбентів для видалення із води іонів важких металів і радіонуклідів; виконати лабораторні дослідження гідродинамічних характеристик для визначених сорбентних матеріалів; розробити математичну модель процесів адсорбції і седиментації забруднень із води; розробити конструкцію та обґрунтувати параметри споруди для забезпечення оптимальних умов седиментації забруднень, здійснити апробацію та впровадження у виробництво запропонованої споруди.
Наведено актуальність теми, обґрунтовано застосування сорбентних матеріалів для видалення іонів важких металів та радіонуклідів, запропоновано рішення щодо конструкції універсальної споруди «відстійника-освітлювача» для оптимізації процесів адсорбції та седиментації забруднень. Здійснено аналіз структури забруднюючих речовин, проаналізовано сучасні технології очищення у стічних та природних водах. Обґрунтовано застосування природних сорбентів, які мають значну адсорбційну ємність, що може бути розвинена у процесі їх модифікування. Ключові переваги цих матеріалів наступні: природні сорбенти широко розповсюджені в Україні; вони є доступним, недорогим матеріалом; адсорбційні технології з використанням дисперсних сорбентів забезпечують високий ступінь очищення; відпрацьовані природні сорбенти можливо утилізувати застосуванням у технологіях отримання інших продуктів. Описані фізико-механічні властивості різних сорбентів, обґрунтовано застосування перспективних матеріалів для адсорбції іонів важких металів та радіонуклідів. Наведені дані щодо об’єкту досліджень, описана методика проведення лабораторних досліджень. Досліди з гідравлічної крупності виконувались на модельному розчині з підготовленої води та сорбентів бентоніту, цеоліту, фероціаніду міді, синтезовано шляхом змішування розчинів фероціаніду калію та мідного купоросу. Оптимальна кількість вимірювань багатофакторної залежності визначалася за методом Бокса-Вілсона. Висвітлені результати лабораторних експериментів щодо визначення гідравлічної крупності досліджених сорбентів, а також результати математичного моделювання гідродинамічних процесів в універсальній споруді. За результатами лабораторних досліджень отримані емпіричні моделі зміни каламутності в процесі відстоювання колоїдів сорбентів та виконаний кореляційний аналіз можливих зв’язків процесу седиментації колоїдних конгломератів. Найкращий результат як за гідродинамічними показниками, так і за сорбційними властивостями показала суміш фероціанід міді-бентоніт. Моделювання гідродинамічних процесів проведено у віртуальному середовищі Autodesk CFD, на основі методу скінченних елементів. За результатами моделювання отримані закономірності розподілу швидкостей потоку у відстійнику-адсорбері, на основі яких визначені параметри споруди, в якій забезпечуються оптимальні умови для адсорбції і седиментації забруднень із води. Запропонована універсальна технологічна споруда "відстійник-адсорбер" дозволяє зменшити енерговитрати за рахунок використання для проходження процесів очищення води від радіонуклідів і важких металів. Зменшуються ризики радіоактивного забруднення навколишнього середовища, пов’язані з передачею оброблюваної рідини з однієї споруди чи обладнання до іншої, так як всі технологічні процеси відбуваються у корпусі однієї споруди.
Registration Date
2024-08-09
popup.nrat_date
2024-08-09 / 2026-07-01
