|
Синтез цветковидных слоистых двойных гидроксидов на основе глинистого минерала в присутствии периклаза. Высокоэффективный адсорбент фосфатов и твердофазное удобрение
Kong L., Tian Y., Wang Y, et al. Periclase-induced generation of flower-like clay-based layered double hydroxide: A highly efficient phosphate scavenger and solid-phase fertilizer. Chemical Engineering Journal, 2019, v. 359, pp. 902–913.
Трехмерная композитная цветковидная иерархическая наноструктура периклаз/слоистые двойные гидроксиды на основе природного глинистого минерала палыгорскита синтезирована гидротермальным методом при массовом соотношении периклаз/палыгорскит 2:1. После прокаливания адсорбционная емкость наноструктуры по фосфатам возрастает с 229,39 до 448,58 мг/г в пересчете на фосфор, что в четыре раза выше показателя без использования периклаза. Высокие показатели адсорбции фосфатов с достижением допустимых остаточных концентраций достигаются из водных сред сложного состава, содержащих гуминовую кислоты и ряд анионов. При внесении насыщенного адсорбента в почву в качестве удобрения при высокой биодоступности фосфора миграции токсичных металлов из его структуры практически не наблюдается.
|
Высокопористые гранулы аэрогеля для эффективного удаления фосфатов
Shan S., Tang H., Zhao Y., et al. Highly porous zirconium-crosslinked grapheme oxide/alginate aerogel beads for enhanced phosphate removal. Chemical Engineering Journal, 2019, v. 359, pp. 779–789.
Наноматериалы на основе Zr привлекают внимание в качестве адсорбентов загрязняющих веществ. Расширение их применения для извлечения фосфора сдерживается недостаточной сорбционной емкостью и проблемами выделения из водной среды. В статическом и динамическом режимах проведены эксперименты с высокопористыми шариками аэрогеля Zr-сшитый оксид графена/альгинат. Показано, что введение в структуру композитных гранул аэрогеля оксида графена увеличивает их пористость и повышает прочность. Максимальная адсорбционная емкость по фосфору составила 189,06 мг/г (изотерма Фрейндлиха). В экспериментах с фиксированным слоем сорбента в колонке после пропускания 1050 колоночных объемов содержание фосфора на выходе колонки не превышало 0,5 мг/л.
|
Извлечение фосфора адсорбцией нанокомпозитом на основе слоистых двойных гидроксидов и его перевод в удобрение, аналогичное струвиту
Yan H., Chen Q., Liu J. et al. Phosphorus recovery through adsorption by layered double hydroxide nanocomposite and transfer into struvite-like fertilizer. Water Research, 2018, v. 145, pp. 721–730.
Слоистые двойные гидроксиды являются эффективным адсорбентом фосфатов из-за большой анионообменной емкости и высокой удельной площади поверхности. Нанокомпозит, полученный прокаливанием слоистых двойных гидроксидов, характеризуется адсорбционной емкостью 100,7 мг/г в пересчете на фосфор. В результате обработки гидроксидом натрия происходит рекристаллизация насыщенных фосфором слоистых двойных гидроксидов по механизму растворение-переосаждение с образованием кристаллов большего размера. Последующая обработка аммиачным раствором вызывает десорбцию фосфора с одновременным осаждением его в виде струвита в матрице слоистых двойных гидроксидов. Полученный материал можно использовать в качестве медленно растворяющегося удобрения, подобного струвиту, с высокой биодоступностью фосфора.
|
Экономичный способ извлечения фосфора из городских сточных вод
Bashar R., Gungor K., Karthikeyan K.G., Barak P. Cost effectiveness of phosphorus removal processes in municipal wastewater treatment. Chemosphere, 2018, v. 197, pp. 280–290.
Проведены сравнительные испытания известных процессов извлечения фосфора из городских сточных вод (модифицированный процесс Кейптаунского университета, процесс Барденфо, мембранный биореактор, процесс IFAS (интегрированный процесс с активным илом и прикрепленной биопленкой), извлечение струвита, фильтрация через реакционную среду в качестве третичной обработки) с сопоставлением результатов по показателям затрат на единицу извлекаемого фосфора и остаточного содержания фосфора в сточной воде. В рассмотренных процессах затраты на извлечение фосфора составляют 42,22–60,88 долл. США/фунт (фосфора). Наиболее экономичной (44,04 долл/фунт) оказалась схема модифицированный процесс Кейптаунского университета + фильтрация через реакционную среду в качестве третичной обработки. Остаточное содержание фосфора в этом случае не превышает 0,05 мг/л.
|
Функционализированный биоуголь из биомассы растения после фиторемедиации загрязненной тяжелыми металлами воды. Извлечение фосфатов и использование насыщенного биоугля в качестве улучшителя почвы
Mosa A., El-Gharmy A., Tolba M. Functionalized biochar derived from heavy metal rich feedstock: Phosphate recovery and reusing the exhausted biochar as an enriched soil amendment. Chemosphere, 2018, v. 198, pp. 351–363.
Разработан способ получения биоугля из биомассы водяного гиацинта (Eichhornia crassipes) после фиторемедиации воды, загрязненной Fe(II), Mn(II), Zn(II) и Cu(II). В результате ризофильтрации в биомассе водяного гиацинта накапливаются тяжелые металлы, что обеспечивает получение биоугля, в матрице которого содержатся металлоорганические комплексы. Показатели извлечения из водной среды фосфатов функционализированным тяжелыми металлами биоуглем значительно превосходят показатели нефункционализированного адсорбента. Насыщенный фосфатами биоуголь является эффективной почвенной добавкой при выращивании кукурузы на песчаной почве.
|
Механизм удаления прекурсоров дихлорацетонитрила в биофильтре с активированным углем
Yan Y., Tan Y., Lin T. Removal mechanism of dichloroacetonitile formation potential by biological activated carbon process. Jingshuli Jishu (Water Purification Technology), 2018, v. 37, no 2, рр. 52–58.
Дихлорацетонитрил относится к типичным азотсодержащим побочным продуктом обеззараживания воды. Исследована возможность удаления его прекурсоров из воды оз. Тайху, КНР. Средняя эффективность удаления прекурсоров в биофильтре с активированным углем составляет 35,85%, при этом при долговременной работе биофильтра этот показатель может понижаться до 14,22%. Основным механизмом удаления прекурсоров является микробная деструкция, в меньшей мере – адсорбция. В фильтрате со временем увеличивается концентрация аминокислот, аминосахаров, полисахаридов и белков. В этой связи необходимы регулярное тестирование и замена активированного угля.
|
Изменение показателей удаления биогенов и характеристик хлопьев в системе с активным илом в присутствии наночастиц ZnO
Cervantes-Aviles P., Cuevas-Rodriguez G. Changes in nutrient removal and flocs characteristics generated by presence of ZnO nanoparticles in activated sludge process. Chemosphere, 2017, v. 182, pp. 672–680.
Проанализированы показатели скорости потребления кислорода, удаления биогенов, характеристики хлопьев и морфологические взаимодействия между активным илом и наночастицами ZnO (450–2000 мг/л). Установлено, что в присутствии 450 мг/л наночастиц снижается потребление кислорода активным илом. Наибольший уровень ингибирования потребления кислорода (35%) соответствует концентрации наночастиц 1500 мг/л. Ингибирование удаления органических веществ наблюдается только при концентрациях наночастиц 450 и 900 мг/л, тогда как удаление аммиачного азота снижается при любых концентрациях наночастиц (в пределах 13%). Напротив, удаление ортофосфатов возрастает в максимальном случае на 8% в присутствии наночастиц. Размеры хлопьев уменьшаются с ростом концентрации наночастиц. Зафиксировано присутствие Zn в клетках микроорганизмов.
|
Воздействие на природную водную среды химических веществ, разгружаемых морскими судами с балластными водами. Перспективы и риски.
David M., Linders J., Gollash S., Davia J. Is the aquatic environment sufficiently protected from chemicals discharged with treated ballast water from vessel worldwide? A decadal environmental perspective and risk assessment. Chemosphere, 2018, v. 207, pp. 590–600.
Системы обеззараживания балластных вод, установленные на судах, используют различные химические реагенты для инактивации инвазивных микроорганизмов. Рассмотрена проблема попадания в природную водную среду побочных продуктов обеззараживания балластных вод. Проанализированы способы обеззараживания балластных вод, используемые реагенты и образующиеся побочные продукты. Соответствующие риски оценены для портов Копер (Словения) и Гамбург (Германия). Концентрации некоторых побочных продуктов обеззараживания (хлорпикрин, монохлоруксусная кислота, дибромацетонитрил) и ряда других химических веществ (изоциануровая кислота, тиосульфат натрия) в акваториях этих портов находятся на уровне, представляющем определенный риск для водных организмов.
|
Активация персульфата модифицированными водопроводными осадками для деструкции сульфаметоксазола
Qi C., Yu G., Huang J. Activation of persulphate by modified drinking water treatment residuals for sulfamethoxazole degradation. Chemical Engineering Journal, 2018, v. 353, pp. 490–498.
Водопроводные осадки с высоким содержанием Fe модифицированы восстановительным обжигом и использованы в качестве активатора персульфата в процессе деструкции сульфаметоксазола. В оптимальных условиях (рН 5,3, расход персульфата 2 мМ, расход модифицированных водопроводных осадков 0,2 г/л) степень деструкции сульфаметоксазола (50 мкМ) составила 80%. Деструкция протекает в основном за счет взаимодействия с сульфатными радикалами. Продукты деструкции идентифицированы по методике жидкостной хроматографии/время-пролетной масс-спектрометрии с ионной ловушкой. Таким образом, обозначена новая область использования водопроводных осадков в качестве гетерогенного активатора персульфата в процессах деструкции органических микрозагрязнений воды.
|
Повышение качества подземной воды для ирригации с использованием электродиализа, селективного по отношению к одновалентным ионам.
Cohen B., Lazarovitch N., Gilron J. Upgrading groundwater for irrigation using monovalent selective electrodialysis. Desalination, 2018, v. 431, pp. 126–139.
Недостатком опресненной воды при ее использовании для ирригации является низкая жесткость и низкое содержание сульфатов, необходимых для нормального развития растений. Смешение с подземной водой повышает жесткость, но и увеличивает уровень нежелательных хлоридов и натрия, что ограничивает долю подземной воды в смешанной воде. Электродиализ, селективный по отношению к одновалентным ионам, позволяет снизить концентрацию хлоридов и натрия при сохранении в воде ионов жесткости. В настоящее время существует достаточно широкий ассортимент освоенных промышленностью анионообменных мембран, селективных по хлоридам, и катионообменных мембран, селективных по натрию. Сравнительное использование для ирригации смеси, опресненной обратным осмосом воды и подземной воды, и смеси опресненной воды с водой, прошедшей электродиализ, позволило во втором случае достичь значительно лучших показателей выращивания паприки.
|
|
