Анотація до роботи:

Донцова Т.А. Виділення тонкодисперсних сорбентів з водних розчинів ультра-флокуляцією і турбулентною мікрофлотацією. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.11 – колоїдна хімія. Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренко НАН України, Київ, 2006.

Дисертацію присвячено вивченню колоїдно-гідродинамічних закономірностей процесів ультра-флокуляції і турбулентної мікрофлотації суспензій тонкодисперсних сорбентів на основі глинистих мінералів, гідроксиду алюмінію та фероціанідів міді і нікелю з метою виділення цих сорбентів із очищуваних водних розчинів.

Встановлено, що зменшення розмірів часток сорбенту з 1 мм до 1 мкм зменшує необхідний час сорбційної обробки (з 1-2 годин до 30 секунд) та його витрату і, відповідно, кількість відходів (в 8-10 разів).

Запропоновано експериментальну методику визначення парної енергії зв'язку часток, що базується на вимірі залежності максимального розміру флокул від величини дисипації механічної енергії. Показано, що максимум ефективності флокулярного процесу відповідає максимуму парної енергії зв'язку часток, що залежить від їх природи, а також від типу і дози флокулянта. Визначено оптимальний гідродинамічний режим флокулярного процесу, що складається з жорсткої гідродинамічної обробки (середній градіент швидкості середовища G = 1200-3000 с^-1) і наступної поступово спадаючої за інтенсивністю м'якої гідродинамічної обробки (величина G зменьшується від 1000 до 30 с^-1). Показано, що в результаті такої обробки швидкість відділення сфлокульованих тонкодисперсних сорбентів від води седиментацією збільшується на 25-50 %, а питомий об'ем осаду зменшується як мінімум у 2 рази.

Запропоновано ефективний спосіб вилучення тонкодисперсних сорбентів з водних розчинів, що базується на методах ультра-флокуляції і турбулентної мікрофлотації.

1. Встановлені в дослідженні колоїдно-хімічні закономірності процесів ультра-флокуляції і турбулентної мікрофлотації водних суспензій тонкодисперсних сорбентів дозволяють ефективно виділити тонкодисперсні частки сорбентів на основі глинистих мінералів, гідроксиду алюмінію та фероціанідів міді і нікелю.

2. На прикладі сорбенту кліноптилоліту показано, що зменшення розміру часток сорбенту від 1 мм до 1 мкм зменшується час процесу сорбції від 1-2 годин до 30 секунд, а питома витрата сорбенту в 8-10 разів.

3. Встановлено, що синтез колоїдно-дисперсного сорбенту солей цезію фероціаніду безпосередньо в оброблюваному розчині шляхом введення фероціаніду калію та відповідних хлоридів металів поліпшує адсорбціонні властивості та зменшує витрати сорбентів у 1,5 рази порівняно із попередньо приготовленими сорбентами.

4. Запропоновано методику визначення енергії адсорбції молекул флокулянта на частках сорбенту, що базується на вимірюванні залежності максимального розміру флокул від інтенсивності гідродинамічної обробки (дисипації механічної енергії).

5. Показано, що максимум ефективності флокуляції водних суспензій гідроксиду алюмінію, фероціаниду нікелю і Na-бейделіту відповідає максимуму парної енергії зв'язку часток у флокулі.

6. Встановлено, що для флокуляції суспензій гідроксиду алюмінію, фероціаниду нікелю і Na-бейделіту найбільш ефективний режим гідродинамічної обробки складається із двох етапів: попередньої короткочасної жорсткої гідродинамічної обробки (G – 1200-3000 с^-1, t = 5-10 с) та наступної м'якої гідродинамічної обробки (G = 1000-30 с^-1, t = 10-30 с). Показано, що використання короткочасної жорсткої гідродинамічної обробки дозволяє одержувати набагато більш щільні флокули, що можна пояснити особливостями утворення флокул в цих умовах.

Основні результати дисертації викладені в роботах:

1. Rulyov N.N., Dontsova T.A., Korolyov V.Ya. Ultra-Flocculation of Diluted Fine Disperse Suspensions // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. – 2005. – Vol. 26. – № 3-4. – P. 203-217. (постановка та проведення експерименту, участь в обговоренні результатів досліджень та написанні статті).

2. Рулев Н.Н., Королев В.Я., Донцова Т.А. Физико-химическая микрогидродинамика ультрадисперсных систем // Коллоидно-химические основы нанотехнологии. – К.: Академпериодика, 2005. – С. 169-195. (проведення експерименту (флокуляція ультра-дисперсних сиситем, вимірювання парної енергії зв'язку часток, ультра-флокуляція), участь в обговоренні результатів та написанні статті).

3. Рулёв Н.Н., Донцова Т.А., Небеснова Т.В. Парная энергия связи частиц и размер флокул, образующийся в турбулентном потоке // Химия и технология воды. – 2005. – Т. 27. – №1. – С. 21-37. (проведення експерименту, розрахунків, участь в обговоренні результатів та написанні статті).

4. Рулёв Н.Н., Донцова Т.А., Королёв В.Я. Исследование возможности использования флокулярной микрофлотации для извлечения ионов цезия из водных растворов с помощью тонкодисперсных ферроцианидных сорбентов // Доповіді Національної академії наук України – 2004. – №12. – С. 139-144. (постановка та проведення експерименту, обговорення результатів досліджень та написання статті).

5. Рулёв Н.Н., Донцова Т.А. Использование тонкодисперсных сорбентов в комбинации с флокулярной микрофлотацией для извлечения Cu²⁺ и Ni²⁺ из водных растворов // Химия и технология воды. – 2003. – Т. 25. – №6. – С. 533-540. (постановка та проведення експерименту, обговорення результатів досліджень та написання статті).

6. Артюх Ю.В., Совсимова Т.А. (Донцова Т.А.), Астрелин И.М., Толстопалова Н.М., Складанный Д.Н. Осветление вод порошкообразным коагулянтом, полученным из украинского сырья // Вестник Казанского Технологического Университета. – 2001. – №2. – С. 169-174. (постановка та проведення експерименту, обговорення результатів досліджень та написання статті).

7. Артюх Ю.В., Астрелин И.М., Толстопалова Н.М., Складанный Д.Н., Совсимова Т.А. (Донцова Т.А.). Получение и испытание порошкообразного коагулянта из каолина Веселовского месторождения // Труды Одесского политехнического университета. – Вып. 3(15). – 2001. – С. 297-299. (проведення експерименту, обговорення результатів досліджень та написання статті).

8. Rulyov N.N., Dontsova T.A., Korolyov V.Ya. Water purification from Cs⁺ by sorption-flocculation-microflotation technology // The Second International Conference “INTERFACES AGAINST POLLUTION”, May 27-30, 2002. – Miskolc-Lillafured, Hungary. – Р. 53 (постановка, проведення експерименту та обговорення результатів досліджень).

9. Rulyov N.N., Dontsova T.A. Pair bonding energy of particles and the optimal regime of the hydrodynamic treatment of a suspension in the flocculation process // XVI European Chemistry at Interfaces Conference, May 14-18, 2002. – Vladimir, Russia. – Р. 130 (постановка, проведення експерименту та обговорення результатів досліджень).

10. Рулев Н.Н., Донцова Т.А., Королев В.Я. Способ извлечения частиц тонкодисперсного сорбента из очищаемой воды ультра-флокуляцией и турбулентной микрофлотацией // Международная конференция “Коллоидные ситемы. Свойства, материалы, применение”, Август-сентябрь 28-1, 2006. – Одесса, Украина (постановка, проведення експерименту та обговорення результатів досліджень).