КІНЕТИЧНА МОДЕЛЬ ПОЧАТКОВОЇ СТАДІЇ ПРОЦЕСУ ЗАТРИМАННЯ КОЛОЇДІВ ПОРОВИМ ПРОСТОРОМ СОКИРНИТУ
Анотація
Досліджено фізико-хімічні явища, що відбуваються на поверхні зерен сокирниту в складній системі «поверхня зерна завантаження – дисперсійне середовище – поверхня зважених часток». Каркасна структура будови сокирниту (шорстка поверхня, наявність пор і каналів, вхідних вікон) дає йому можливість працювати як «молекулярне сито» і бути високоефективним сорбентом-іонообмінником. Було визначено пористість досліджуваного фільтрувального завантаження. А саме: пористість зерен завантаження (яку також називають внутрішньою пористістю) і пористість міжзернового простору (шару завантаження). Визначено площу внутрішньої поверхні, що є дуже важливим параметром якості сокирниту як фізичного адсорбенту. Досліджено низку інших властивостей, пов’язаних із сокирнитом та затримуваними колоїдними частинками, які додатково впливають на силу фізичної адсорбції. Сформульовано та наведено співвідношення, що характеризують параметри шару цеолітового фільтрувального завантаження. Під час даних досліджень враховано вимоги до визначення часу зарядки фільтра та його оптимальних технологічних і конструктивних параметрів відповідно до умов експлуатації на конкретному об’єкті водопідготовки. Вони обумовили необхідність більш детального дослідження та розробки кінетичної моделі початкової стадії фільтрування водної суспензії через фільтр із цеолітовим завантаженням. Сформульовано вираз диференціального матеріального балансу для цеолітового фільтра. На основі розробленої кінетичної моделі було заплановано та проведено порівняльні досліди із знезалізнення підземних природних вод за допомогою вищезазначеного фільтрувального матеріалу. Наведено механізм розповсюдження іонів заліза у просторі фільтра завдяки явищу дифузії, відповідно до першого закону Фіка. Описано механізм затримання поровим простором цеолітового завантаження пластівців заліза, консолідація яких відбувається при переході заліза із двовалентної у тривалентну форму. Описано чинники, що заважають автокаталітичному процесу в осаді заліза. Досліджено динаміку зміни концентрації вмісту заліза у фільтраті після закінчення іонообмінного ресурсу сокирниту.
Посилання
2. Mansouri, N., Rikhtegar, N., Panahi, H. A., Atabi, F., & Shahraki, B. K. (2013). Porosity, characterization and structural properties of natural zeolite – clinoptilolite – as a sorbent. Environment Protection Engineering, 39(1), 139–152. DOI: https://doi.org/10.37190/epe130111
3. Ozkan, A., Sener, A. G., & Ucbeyiay, H. (2017). Investigation of coagulation and electrokinetic behaviors of clinoptilolite suspension with multivalent cations. Separation Science and Technology, 53(5), 823–832. DOI: https://doi.org/10.1080/01496395.2017.1380669
4. Vasylechko, V., Gryshchouk, G., Rubay, G., Kalychak, Y., & Lomnytska, Y. (2017). Zakarpat·sʹkyy klynoptylolit yak sorbent dlya vyluchennya slidovykh kilʹkostey kobalʹtu (II) metodom tverdofazovoyi ekstraktsiyi [Transcarpathian clinoptilolite as a sorbent for extracting trace amounts of cobalt (II) by the solid-phase extraction method]. Visnyk of the Lviv University. Series Chemistry, 1(58), 198–208. [in Ukrainian]. Available at: http://publications.lnu.edu.ua/bulletins/index.php/chemisrty/article/view/7428
5. Fach, E., Waldman, W. J., Williams, M., Long, J., Meister, R. K., & Dutta, P. K. (2002). Analysis of the biological and chemical reactivity of zeolite-based aluminosilicate fibers and particulates. Environmental Health Perspectives, 110(11), 1087–1096. DOI: http://www.jstor.org/stable/3455432
6. Capasso, S., Colella, C., Coppola, E., Iovino, P., & Salvestrini, S. (2007). Removal of humic substances from water by means of calcium-ion-enriched natural zeolites. Water Environment Research, 79(3), 305–309. DOI: https://doi.org/10.2175/106143006X111772
7. Oter, O., & Akcay, H. (2007). Use of natural clinoptilolite to improve water quality: sorption and selectivity studies of lead(II), copper(II), zinc(II), and nickel(II). Water Environment Research, 79(3), 329–335.DOI: https://doi.org/10.2175/106143006X111880
8. Hradovych, N. I., Paranyak, R. P., & Zabytivskyi, Yu. M. (2016). Vplyv tseolitiv na vmist plyumbumu ta kadmiyu u okremykh lankakh trofichnoho lantsyuha hidroekosystem [The effect of zeolites on the content of lead and cadmium in certain links of the trophic chain of hydroecosystems]. Scientific Messenger of LNU of Veterinary Medicine and Biotechnology, 18(2(67)), 61–66. [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.15421/nvlvet6714
9. Worch, E. (2012). Adsorption Technology in Water Treatment: Fundamentals, Processes, and Modeling. De Gruyter. DOI: https://doi.org/10.1515/9783110240238
10. Onanko, A. P., Kuryliuk, V. V., Onanko, Y. A., Kuryliuk, A. M., Charnyi, D. V., Dmytrenko, O. P., Kulish, M. P., & Pinchuk-Rugal, T. M. (2021). Features of inelastic and elastic characteristics of Si and SiO2/Si structures. Journal of Nano- and Electronic Physics, 13(5), 1–5. https://doi.org/10.21272/jnep.13(5).05017
11. Kuzmych, L. (2007). Development of organizational and technical measures for keeping items of hydrotechnical structures in the good condition. Materials of scientific conference of young scientists. The role of reclamation sustainable development of agriculture.
12. Onanko, A. P., Charnyi, D. V., Onanko, Y. A., Kulish, M. P., Dmutrenko, O. P., & Popov, S. A. (2019). Inelastic, elastic characteristics of SiO2, porous polystyrene and automated system. 18th International Conference on Geoinformatics - Theoretical and Applied Aspects, 2019, 1–5. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.201902110
13. Ornatskyi, D., Kuzmych, L., & Kvasnikov, V. (2019). Simulation of the analogue interface for remote measurements using multiplexer and resistive strain gauges. Metrology and instruments, 1, 31–36.
14. Onanko, A. P., Charnyi, D. V., Onanko, Y. A., Kulish, M. P., Dmytrenko, O. P., & Homenko, R. V. (2020). Peculiarity of inelastic properties of sedimentary SiO2, foam polystyrene. Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspects 2020, 2020, 1–5. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.2020geo040
15. Kuzmych, L., Volk, L., Kuzmych, A., Kuzmych, S., Voropay, G., & Polishchuk, V. (2022). Simulation of the influence of non - gaussian noise during measurement. 2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 595–599. DOI: https://doi.org/10.1109/ELNANO54667.2022.9927008
