Для удаления алюминия из промышленных сточных вод красноярские исследователи предлагают применять природные карбонаты кальция, в России представленные в значительных объемах: это известняк, мрамор и мел. Данная простая и экономичная технология позволяет за короткое время, всего несколько минут, уменьшить содержание металла до допустимых уровней, что представляет особую ценность для районов, где ведется добыча полезных ископаемых. О результатах работы сообщается в журнале «Горный информационно-аналитический бюллетень».
Несмотря на то, что алюминий не является токсичным веществом, его скопление в организме людей и животных способствует выведению кальция и фосфора, что может вызвать снижение прочности костной ткани. В связи с увеличением объемов промышленного производства, этот металл все чаще попадает в окружающую среду через сточные и шахтные воды, а также через стоки хвостохранилищ и промышленные отходы.
Специалисты Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук разработали экономичный метод удаления алюминия из промышленных сточных вод. В качестве материала для очистки они применили карбонат кальция, широко распространенную природную породу, известную также как мел. Благодаря этой технологии, концентрация металла в жидкости может быть уменьшена до допустимого уровня всего за несколько минут, что представляет особую ценность для территорий, где ведется добыча полезных ископаемых.
В ходе лабораторных исследований на модельные растворы с содержанием алюминия от 100 до 500 миллиграмм на литр оказывали воздействие измельченным карбонатом кальция. Указанные концентрации представляют опасность для экосистем и соответствуют значениям, типичным для сточных вод горных предприятий и отдельных промышленных сбросов.
Химическая реакция инициируется медленным растворением карбоната кальция: кислотность раствора увеличивается, и при достижении определенного уровня начинается активное осаждение алюминия. При этом алюминий осаждается не в виде гидроксида или карбоната, что противоречило ожиданиям специалистов, а в форме основного сульфата – минерала басалюминита. Басалюминит представляет собой устойчивое и безопасное соединение, не растворимое в воде при изменении параметров среды. Это гарантирует, что алюминий не будет повторно попадать в окружающую среду. Уже в первые пять минут протекания реакции более 90% алюминия фиксируется в виде безопасного минерала. Одновременно с этим сера, также содержащаяся в загрязненных сточных водах, взаимодействует с кальцием, содержащимся в меле, и выпадает в осадок в виде гипса. Образующийся гипс не обладает токсичными свойствами, может быть отделен от очищенной воды и пригоден для повторного использования, например, в строительной индустрии или для улучшения качества почвы.
«Благодаря данному подходу мы можем применять естественные процессы для очистки промышленных сточных вод. Замена энергоемкого разбавления стоков на использование кальцита в качестве сорбента для растворенного алюминия позволит перейти на более экономичный и широко распространенный ресурс – природный известняк, вместо синтетической извести. Разработанная технология дает возможность создать недорогие и эффективные фильтрационные системы, так называемые искусственные карбонатные геохимические барьеры, и устанавливать их непосредственно на полигонах хранения промышленных и горно-геологических отходов для очистки сточных вод прямо в месте их образования», — отмечает Анатолий Жижаев, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук.
Информация и фото предоставлены ФИЦ КНЦ СО РАН