Анотація до роботи:

Мітченко А. О. Вдосконалення сорбційних технологій видалення гумінових речовин з води для раціонального використання водних ресурсів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового степеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – екологічна безпека. – Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена вирішенню важливої екологічної проблеми – раціонального використання водних ресурсів України, зокрема р. Дніпро, завдяки вдосконаленню сорбційних технологій видалення з води гумінових речовин за допомогою комбінацій сорбентів – активованого вугілля та синтетичних аніонообмінних смол.

Розроблено три методи глибокого видалення ГР із води для питних і технологічних потреб із використанням комбінацій сорбентів різних типів. Для глибокого видалення ГР із води для потреб електроенергетики та хімічної промисловості запропоновано комбінацію високоосновних макропористого та гелевого аніонітів. Показано, що це дає змогу суттєво скоротити витрати промивної води на лініях демінералізації ВПУ ТЕЦ.

Для глибокого одночасного видалення з питної води ГР, хлору та хлорорганічних сполук у високошвидкісному режимі без змін мінерального складу води, що очищується, запропоновано комбінацію низькоосновного макропористого аніоніту та бітумінозного АВ. Продемонстровано позитивний економічний ефект при використанні запропонованого методу в порівнянні з традиційним. Для максимально глибокого видалення з питної води ГР з одночасним пом’якшенням, зниженням мінералізації, видаленням хлору та хлорорганічних сполук запропоновано комбінацію слабкокислотного катіоніту, низькоосновного макропористого аніоніту та бітумінозного АВ.

Розроблені та апробовані в дослідно-промислових та промислових умовах технологічні процеси очищення технологічної та питної води від ГР з використанням запропонованих комбінацій сорбентів.

1. Проведено дослідження, направлені на вирішення проблем екологічної безпеки, пов’язаних з раціональним використанням природних ресурсів України, зокрема, вперше теоретично обґрунтована й експериментально доведена можливість вдосконалення сорбційних технологій видалення ГР із води, із застосуванням комбінацій сорбційних матеріалів різних типів.

2. Доведена доцільність використання комбінацій сорбентів різних типів, що дало змогу розробити три методи глибокого видалення ГР із води для питних і технологічних потреб:

комбінація високоосновних макропористого і гелевого аніонітів для глибокого видалення ГР із води при високошвидкісному режимі роботи з наступною регенерацією, що дає змогу суттєво скоротити витрати промивної води на лініях демінералізації ВПУ ТЕЦ;

комбінація низькоосновного макропористого аніоніту і бітумінозного АВ для глибокого одночасного видалення з води ГР, хлору і хлорорганічних сполук при високошвидкісному режимі роботи без зміни мінерального складу води, що зумовило поліпшення техніко-економічних характеристик процесу (скорочення приведених витрат тощо);

комбінація слабкокислотного катіоніту, низькоосновного макропористого аніоніту і бітумінозного АВ для максимально глибокого видалення з води ГР з одночасним пом'якшенням, видаленням іонів металів, зниженням мінералізації, видаленням хлору і хлорорганічних сполук.

3. Розроблені та апробовані в дослідно-промислових і промислових масштабах вдосконалені сорбційні технології видалення ГР із води за допомогою комбінацій сорбентів різних типів:

технологія видалення ГР, хлору і хлорорганічних сполук з питної води і води, яка використовується для приготування напоїв, заснована на застосуванні комбінації низькоосновного макропористого аніоніту і бітумінозного реагломерованого активованого вугілля. Технологія впроваджена в ряді промислових установок (ТОВ «Аквапласт» м. Дніпропетровськ, ТОВ «Емріс і К», м. Київ); продемонстрований позитивний економічний ефект у порівнянні з застосуванням для цих цілей традиційної технології, заснованої на використанні активованого вугілля;

технологія видалення ГР з питної води з одночасним пом'якшенням, видаленням небажаних мінеральних домішок (сполук алюмінію, заліза тощо), зниженням мінералізації і видаленням хлору і хлорорганічних сполук за допомогою потрійної комбінації сорбентів: макропористий слабкокислотний катіоніт – макропористий низькоосновний аніоніт – бітумінозне реагломероване АВ. За запропонованою технологією ТОВ „НВО Екософт” налагоджено серійний випуск побутових фільтрів для доочищення питної води.

4. Отримано молекулярно-масовий розподіл ГР дніпровської води, що пройшла попереднє очищення на ТЕЦ, та київської водогінної води. Продемонстровано, що основну частку в ММР складає фракція ГР з молекулярною масою 3000-4500 Да (більше 50% в воді р. Дніпро, що пройшла обробку на ТЕЦ та біля 40% в водогінній воді м. Києва). Вперше вивчена зміна молекулярно-масового розподілу ГР в воді Дніпровського типу при використанні різних методів очищення.

5. Досліджено видалення ГР із води дніпровського водозабору активованим вугіллям різної природи з різними структурними і сорбційними характеристиками. Показано, що найбільш ефективним з досліджених зразків є бітумінозне реагломероване вугілля з найбільш високою часткою пор діаметром 2-20 нм – F-300.

6. Досліджено видалення ГР із води дніпровського водозабору аніонообмінними смолами різних типів, що відрізняються природою і структурою матриці, а також основністю і кількістю функціональних груп; встановлено, що найбільш перспективними для застосування в процесах очищення води від ГР є аніоніти зі стирол-дивінілбензольною матрицею:

гелевий високоосновний з високим вмістом мікропор (DOWEX 11);

макропористий високоосновний (DOWEX MSA-1);

макропористий низькоосновний (DOWEX MWA-1).

Публікації автора:

1. Митченко Т. Е., Картель Н. Т., Митченко А. А., Шевчук Е. А. Удаление гуминовых веществ из водопроводной воды активированными углями различной природы // Химия и технология воды. – 1999. – Т. 21, – № 4. – С. 438-445.

Особистий внесок автора – планування та виконання експериментів, участь в обробці та узагальненні результатів, підготовка матеріалів до публікації.

2. Митченко Т. Е., Поляков В. Р., Шевчук Е. А., Митченко А. А., Найдюк Н. А.. Удаление гуминовых веществ из подпиточной воды пароводяного тракта энергоблоков промышленными органопоглотителями // Энергетика и электрификация. – 2000. – Т. 205, – № 8. – С. 19-24.

Особистий внесок автора – планування експерименту, проведення експериментальних досліджень, участь у проведенні дослідно-промислових випробувань. Обробка та узагальнення результатів, формулювання основних висновків, підготовка матеріалу до публікації.

3. Митченко А. А., Картель Н. Т., Харьковчук Н. Н. Влияние свойств анионитов на их способность сорбировать гуминовые вещества // Доповіді НАН України. – 2002, № 3б, С. 133-137.

Особистий внесок автора – планування та участь у проведенні експерименту, обробка результатів, участь у обговоренні та узагальненні результатів. Підготовка матеріалу до публікації.

4. Mitchenko T. Ye., Kartel N. T., Mitchenko A. A., Shevchuk E. A. Humic compounds uptake from tap water by granular activated carbons of various nature // Carbon’99. 24^th Biennial Conference on Carbon. 11-16 July 1999, vol. 1, Charleston, USA. – Р. 700-701.

5. Mitchenko A. Feed water pretreatment – in search of the adsorbent for humic compounds removal// Proceedings of the Conference on Membranes in Drinking and Industrial Water Production. – 2000. Vol. 2, Paris, France. – P. 581-586.

6. Mitchenko A., Makarova N., Stender P., Mitchenko T. Ye., Shevchuk E. A. The new technology of the Ukrainian drinking water treatment // Proceedings of the 4-th Inertnational Conference on Water Supply and Water Quality. 2000, Krakow, Poland. – P. 877-881.

7. Митченко Т. Е., Статюха Г. А., Митченко А. А., Юдина Н. В. Определение факторов, влияющих на эффективность сорбции гуминовых веществ из воды комбинациями анионитов с использованием метода планирования эксперимента // В кн.: «Современные проблемы химической технологии неорганических веществ». – Одесса: Астропринт. – 2001. – С. 222-224.

8. Mitchenko T., Makarova N., Mitchenko A., Shevchuk N., Abbt-Braun G., Gremm Th., Frimmel F. H. Adsorption of humic compounds from tap water by a scavenger combination// Waaerchemische Gessellschaft-Fachgruppe in der Gesellschaft Deutscher Chemiker Postfach 6980D-76/28. – 2003. – p. 428-432

9. Kartel N., Mitchenko A., Kupchik L. A., Mitchenko T. Ye. Effectiveness of active carbons at purification of drinking water from humic compounds and heavy metals // Carbon’02. An International Conference on Carbon. 15-20 September 2002, Beijing, China. – CD-ROM: ISBN 7-900362-03-7/G-03.

10. Mitchenko A., Frimmel F., Gremm T., Mitchenko T. Ye., Makarova N. The efficiency of the humic compounds removal from tap water by sorbents with various nature // Abstracts of the 2^nd International Conference “Interfaces Against Pollution”. – 2002, Miskolc, Hungary. – P. 140.

11. Мітченко Т.Є., Стендер П. В., Макарова Н. В., Мітченко А. О.Спосіб очистки та кондиціювання питної води // Патент UA 36461A, C 02F1/U2. – 2001, Бюл. № 3.