Ученые ИРНИТУ представили способы очистки сточных вод и производства энергии на конференции в Томске

02 июня 2015 года//Наука

Аспирантка Института пищевой инженерии и биотехнологии ИРНИТУ Ольга Помазкина и студент Антон Синев успешно выступили на международной конференции «Химия и химическая технология в XXI веке», посвященной 115-летию со дня рождения профессора Леонида Кулёва. Мероприятие проводилось 25-29 мая в Национальном исследовательском Томском политехническом университете.

Интерес к научному форуму проявили ученые и студенты из десяти государств - России, США, Германии, Чехии, Великобритании, Вьетнама, Китая, Казахстана, Украины и Белоруссии. Участники подготовили 250 докладов по органической и неорганической химии, химической технологии редких элементов и полимерных материалов, моделированию процессов подготовки и переработки углеводородного сырья.

Диплома третьей степени удостоена аспирантка четвертого курса Ольга Помазкина. Она рассказала о перспективах использования природных цеолитов - природных адсорберов в очистных технологиях воды. По информации аспирантки, существующие процессы обезвреживания промышленных сточных вод от токсичных металлов представляют собой комбинирование механических, химических и физико-химических методов. Наиболее максимальная степень очистки достигается благодаря использованию адсорбционных методов. Это обусловлено наиболее высоким уровнем экологической безопасности за счет сокращения количества используемых реагентов, эффективностью очистных сооружений, возможностью организации замкнутого или оборотного цикла использования воды, а также отсутствием значительных финансовых затрат.

В качестве адсорбера О. Помазкина предлагает использовать цеолит. Это природный минерал, добываемый открытым путем. В России обнаружены большие запасы цеолита. В частности, общий объем запасов Холинского месторождения (Забайкальский край) оценивают в 300 млн тонн. Цеолит отличает достаточно низкая стоимость – 20 рублей за 1 кг.

Для исследования О. Помазкина взяла образцы цеолитсодержащей породы, в составе которой 70% гейландита кальция и 30 % примесной породы калиевого шпата. Проведенные анализы на базе Института пищевой инженерии и биотехнологии выявили сорбционные свойства породы: пористость, высокую степень селективности и экономичности. Эти характеристики помогают быстро очистить воду от ионов тяжелых металлов на производстве. Тем самым, предприятия могут избежать больших штрафов за сброс сточных вод в окружающую среду.

Для того чтобы регенерировать (восстановить) цеолит, О. Помазкина предлагает пропускать через него раствор серной кислоты. Кислота удаляет ионы тяжелых металлов и снова делает цеолит пригодным к работе. Кроме того, полученные при регенерации элюаты (сульфат никеля, сульфат меди и сульфат цинка), можно применять повторно в качестве составных компонентов электролитов, используемых в гальваническом производстве. Такой способ очистки позволяет возвращать 75 % очищенной воды на промывочные операции. Это служит мощным экономическим эффектом.

Помимо этого, аспирантка ИРНИТУ модернизировала прибор адсорбер - металлическую емкость размерами 2х1 метр, через который очищается вода. О. Помазкина добавила в емкость два фильтрующих модуля. Прохождение сточной воды через первый модуль позволяет получать техническую воду, пригодную для промывочных операций деталей, при этом возврат очищенных сточных вод обратно в производство составляет 37,5 м3 в сутки. При прохождении сточной жидкости через второй модуль адсорбера на выходе получается вода с содержанием ионов тяжелых металлов в пределах нормы ПДК сброса в центральную канализацию. Цеолит, используемый при работе модулей, увеличивает скорость фильтрации при очистке сточных вод (до 12 м/ч). Экономический эффект от внедрения разработанной технологии составляет 1 942 741, 98 руб. в год.

Данные исследования О. Помазкина проводила под руководством профессора ИРНИТУ Юрия Пожидаева и доцента Института пищевой инженерии и биотехнологии Елены Филатовой. Разработанная схема очистки сточных вод прошла апробацию на ПАО «Иркутский релейный завод».

Еще один доклад в Томске представил студент второго курса Антон Синев. Под руководством доцента Оксаны Лебедевой он занимается синтезом протонпроводящих мембран для топливных элементов. Их используют для процесса выработки электроэнергии.

По словам А. Синева, мембраны помещают в топливный элемент, затем подается водород и воздух. В результате химической реакции на выходе образуется электрический ток, а также побочный продукт - вода. Конечным продуктом является электроэнергия. Как пояснил студент, одного такого элемента хватает для подзарядки нескольких мобильных телефонов.

«В настоящее время стоимость мембран составляет около 900 долларов США за квадратный метр. Мы же стремимся снизить эти ценовые показатели в несколько раз», - добавил А. Синев. Работа над проектом находится в начальной стадии. Когда опыты по синтезированию сделают мембраны конкурентоспособными, планируется подать заявку на патент.

Ольга Балабанова
Фото Александра Богачева, а также из архива участников конференции




Вернуться