Sunkiaisiais metalais užteršto vandens valymo elektrokoaguliacijos būdu eksperimentiniai tyrimai

Abstract

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjama sunkiaisiais metalais užteršto vandens problema. Pirmoje darbo dalyje pateikta mokslinės-techninės literatūros apžvalga apie sunkiųjų metalų patekimą į aplinką, jų neigiamą poveikį aplinkai ir žmonių sveikatai, taip pat, apžvelgtos užteršto vandens valymo technologijos ir adsorbcijos proceso modeliavimo programos. Eksperimentinių tyrimų metu sunkiųjų metalų – cinko (II), vario (II) ir švino (II) jonų šalinimui iš vandeninių tirpalų buvo taikomas elektrocheminis nuotekų valymo metodas – elektrokoaguliacija, naudojant aliuminio elektrodus. Buvo tiriamas elektrokoaguliacijos proceso efektyvumas keičiant pradines sąlygas – pradinę teršalų koncentraciją, pH ir reakcijos laiką. Eksperimentinių tyrimų metu nustatyta, kad šalinant sunkiųjų metalų jonus įtaką proceso efektyvumui turi reakcijos laikas ir pH. Didžiausias sunkiųjų metalų jonų šalinimo efektyvumas pasiektas po 120 min., esant šarminei tirpalo terpei (pH=8,0). Taikant elektrokoaguliaciją, cinko (II), vario (II) ir švino (II) jonų koncentracija vandeniniuose tirpaluose sumažėjo iki Lietuvos Respublikos nuotekų reglamente nustatytų verčių – sunkiųjų metalų koncentracija neviršijo reglamente nustatytų didžiausių leidžiamų koncentracijų (DLK) į nuotekų surinkimo sistemą. Taikant matematinį modeliavimą buvo atliktas adsorbcijos pusiausvyros izotermų ir adsorbcijos kinetikos modeliavimas.

This final master's thesis deals with the problem of water contaminated with heavy metals. The first part of the thesis presents a review of the scientific and technical literature on the release of heavy metals into the environment, their negative impact on the environment and human health, as well as an overview of technologies for the treatment of polluted water and modelling applications for adsorption processes. In experimental studies, an electrochemical method of wastewater treatment - electrocoagulation using aluminium electrodes - was applied for the removal of heavy metal ions such as zinc (II), copper (II) and lead (II) from aqueous solutions. The efficiency of the electrocoagulation process was investigated by varying the initial conditions such as initial pollutant concentration, pH and reaction time. Experimental studies have shown that the removal of heavy metal ions is influenced by reaction time and pH. The highest removal efficiency of heavy metal ions was achieved after 120 min in alkaline solution medium (pH=8.0). The electrocoagulation reduced the concentration of zinc (II), copper (II) and lead (II) ions in the aqueous solutions to the values laid down in the Waste Water Regulation of the Republic of Lithuania, i.e. the concentrations of the heavy metals did not exceed the maximum allowable concentrations laid down in the Regulation in the wastewater collection system. Mathematical modelling was used to simulate adsorption equilibrium isotherms and adsorption kinetics.