Петрушка К. І. Удосконалення адсорбційно - іонообмінних процесів очищення стічних та шахтних вод. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 21.06.01 - екологічна безпека. - Національний університет "Львівська політехніка". - Івано-Франківський Національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, 2017. В дисертаційному дослідженні розв'язана актуальна науково-практична задача підвищення рівня екологічної безпеки гідросфери шляхом удосконалення адсорбційних процесів очищення від забруднень із застосуванням природних сорбентів та процесів обезсолювання із застосуванням електродіалізу з ціллю очищення стічних та шахтних вод. Проаналізовано сучасний стан рівня екологічної безпеки стічних та шахтних вод ряду галузей промисловості (легкої, гірничовидобувної), які є не тільки високомінералізовані, а і містять значні концентрації високомолекулярних сполук. Запропоновано параметри удосконалення процесів сорбції забруднень природними сорбентами та параметри реалізації електродіалізу із міжмембранною засипкою іонітом для демінералізації стічних та шахтних вод. Теоретично розраховано та експериментально підтверджено, що залежність коефіцієнтів масовіддачі /? від гідродинамічних умов дозволяє прогнозувати інтенсивність процесу адсорбції високомолекулярних сполук та радіоактивних компонентів (цезію та стронцію) на дрібнодисперсній фракції природного сорбенту, що дало можливість забезпечити екологічну безпеку очищення рідинних середовищ внаслідок обґрунтованого розрахунку адсорбційних процесів. Встановлено зростання степені сорбції іонів стронцію (до 90%) композиційним сорбентом на основі модифікованих оксидом титану бентонітових порід Язівського родовища та монтморилоніту Дашуківського родовища у співвідношенні 1:1 та доведено, що максимальна ступінь інтенсифікації відповідає внутрішньодифузійному режиму, що дозволило використовувати залежність критерію Шервуда від гідродинамічних режимів перемішування для прогнозування інтенсивності сорбційних процесів в динамічних умовах. Проведений аналіз параметрів розширеної трьохпровідної моделі провідності іонообмінної смоли КУ-2 в різній іонній формі, що дозволило прогнозувати процес демінералізації стічних та шахтних вод методом електродіалізу із міжмембранною засипкою іоніту. Запропонована ефективна технологічна схема демінералізації стічних та шахтних вод із застосуванням електродіалізу із міжмембранною засипкою іонітом. Ключові слова: екологічна безпека, природні сорбенти, сорбція, електродіаліз, стічні та шахтні води. ЗМІСТ Стр, ВСТУП 12 РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРПЕЛ 18 1.1.Аналіз відомих методів з адсорбційно - іонообмінного очищення 18 стічних та шахтних вод 1.2.Теоретичні основи адсорбційного та іонообмінного очищення 20 1.3.Теоретичні основи електродіалізу 24 1.4.Практичні аспекти і технологічні схеми використання адсорбційного та іонообмінного очищення для очищення стічних в та шахтних вод 30 1.5.Практичні аспекти і технологічні схеми використання 36 електродіалізу для очищення стічних та шахтних вод 1.6.Цілі та завдання досліджень 39 РОЗДІЛ 2. ОБ'ЄКТИ TA МЕТОДОЛОГІЯ ДОСЛІДЖЕНЬ 41 2.1.Загальна характеристика об'єкту та предмету дослідження. 41 2.2.Характеристика матеріалів, що використовувались для 44 досліджень 2.2.1.Хлористий натрій 44 2.2.2.Катіоніт КУ-2-8 45 2.2.3.Хлористий амоній 46 2.2.4.Природні сорбенти 47 2.3Опис експериментальної установки та загальної методики 49 дослідження електродіалізу 2.4.Методики експериментальних досліджень 53 2.4.1.Методика експериментальна досліджень іонообмінних процесів з розчинами хлористого натрію 53 2.4.2.Методика дослідження електропровідності іонообмінних смол з 57 використанням хлориду амонію 2.5.Методика теоретичного дослідження сорбції забруднень із стічних вод природними мінералами 62 2.5.1. Внутрішньодифузійна модель процесу адсорбції забруднювача природними сорбентами 63 2.5.2. Зовнішньодифузійна модель процесу адсорбції забруднювача природними сорбентами 66 2.6.Висновки та узагальнення до 2 розділу 69 РОЗДІЛ 3. ОЦІНКА РІВНЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ НЕБЕЗПЕКИ ВІД ЗАБРУДНЕННЯ СТІЧНИХ TA ШАХТНИХ ВОД 70 3.1Оцінка екологічної небезпеки від забруднення довкілля стічними та шахтними водами 70 3.2Моніторинг забруднення гідросфери стічними водами та перспективні технолгії очищення 74 3.3.Моніторинг забруднення гідросфери шахтними водами 81 3.4.Висновки та узагальнення до 3 розділу 96 РОЗДІЛ 4. УДОСКОНАЛЕННЯ АДСОРБЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ ОЧИЩЕННЯ 97 4.1. Характеристика розподілу діаметру пор природних та модифікованих сорбентів 98 4.2.Методи прогнозування сорбційних процесів із використанням природних сорбентів (на прикладі адсорбції прямих барвників) 102 4.3. Встановлення оптимальних співвідношень природних та модифікованих сорбентів для інтенсифікації процесів зовнішньої дифузії (на прикладі сорбції цезію із радіоактивних відходів) 108 4.4.Інтенсифікація внутрішньодифузійних процесів сорбції полютантів за рахунок зміни гідродинамічних умов (на прикладі поглинання барвних речовин) 114 4.5.Дослідження оптимальних умов відділення відпрацьованих сорбентів від очищених стоків (на прикладі осадження відпрацьованих сорбентів очищення стоків від барвників) 122 4.6.Висновки та узагальнення до 4 розділу 126 РОЗДІЛ 5. УДОСКОНАЛЕННЯ ЕЛЕКТРОДІАЛІЗУ ШЛЯХОМ ВИКОРИСТАННЯ МІЖМЕМБРАННОЇІОНІТОВОЇ ЗАСИПКИ 128 5.1.Аналіз існуючої інформації щодо перспектив опріснення стічних та шахтних вод із використанням електродіалізу 128 5.2Дослідження електропровідності іонообмінної смоли КУ 2 як міжмембранної засипки в системі іонообмінна смола - розчин NaCl 130 5.3Дослідження електропровідності іонообмінної смоли КУ-2 як міжмембранної засипки в системі іонообмінна смола - розчин NH4Cl 136 5.4. Розроблення математичної моделі процесів переносу в іонних провідниках з ціллю вибору оптимальних умов функціонування іонообмінних матеріалів 141 5.5. Принципова технологічна схема опріснення стічних та шахтних вод із використанням електродіалізу із міжмембранною засипкою 150 5.6. Висновки та узагальнення до 5 розділу 152 ВИСНОВКИ 154 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 156 ДОДАТКИ 181