Модифицированные сорбенты на основе шлама содового производства для извлечения ионов тяжёлых металлов из водных растворов и сточных вод
И. С. Глушанкова, Е. В. Калинина, Е. Н. Демина
Раздел: Экологизация производства
Очистка промышленных и поверхностных сточных вод от ионов тяжёлых металлов (ИТМ) до нормативных
требований к сбросу очищенных сточных вод в природные водоёмы является одной из сложных экологических
и технологических проблем. Для глубокой очистки сточных вод от ИТМ наиболее перспективно использование дешёвых
сорбентов, полученных из отходов производства. Одним из многотоннажных отходов технологии неорганических
веществ является шлам, образующийся при получении кальцинированной соды аммиачным методом Сольве.
В настоящее время шламы складируются в шламонакопителях и являются длительным источником загрязнения
объектов окружающей среды. Научные разработки по утилизации шламов с получением строительных материалов
и др. не нашли широкого практического использования, что связано с неоднородностью гранулометрического
и химического состава отходов.
Проведённый рентгенофазовый анализ и исследования физико-химических и химических свойств образцов
отходов показал, что его основными компонентами являются карбонат кальция (кальцит) и гидроксид кальция
(портландит). Известно, что природный карбонат кальция (известняк, доломит) способен к извлечению ИТМ из
водных растворов с образованием менее растворимых основных солей, карбонатов, и гидроксокарбонатов ТМ.
Установлено, что образцы шлама обладают высокой сорбционной активностью при извлечении ионов меди(II)
и цинка из низко концентрированных растворов (сорбционная ёмкость из растворов с концентрацией ИТМ
50 мг/дм3 по ионам меди составляет 35,0 мг/г, сорбционная ёмкость по ионам цинка – 40 мг/г). Для повышения
эксплуатационных свойств образцов шлама разработан способ его модификации с получением гранулированного
сорбента, заключающийся в обработке отхода силикатом натрия. Исследовано влияние дозы силиката натрия в составе
сорбента на механическую прочность и сорбционные свойства полученных образцов. Установлено, что введение 8,6%
SiO2 в шлам приводит к повышению механической прочности на истирание с 50 до 80%, и не оказывает значительного
влияния на сорбционную активность материала. Выявлены кинетические и сорбционные закономерности извлечения
ионов меди(II) и цинка на модифицированных сорбентах. На основании анализа полученных изотерм адсорбции
определены константы адсорбционного равновесия и максимальные величины адсорбции (Amax(Cu2+) = 50,8 мг/г;
Amax(Zn2+) = 97,1 мг/г). Полученные сорбционные материалы можно рекомендовать для очистки поверхностных
и сточных вод от ИТМ.
Статья опубликована в № 3 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-3-100-108
Просмотров: 16
Получение экологически безопасных строительных материалов на основе отработанного формовочного песка сталелитейного производства
Я. И. Вайсман, К. Г. Пугин, Л. В. Рудакова, И. С. Глушанкова, К. Ю. Тюрюханов
Раздел: Экологизация производства
Объектом исследования выступал отработанный формовочный песок одного из типичных сталелитейных
предприятий. Оценка эмиссии загрязняющих веществ из состава отработанного формовочного песка показала
их низкую эмиссионную и биологическую активность, что позволило разработать технологию его утилизации с
получением экологически безопасного строительного материала. Проведённые исследования физико-механических
свойств отработанного формовочного песка показали, что он пригоден для использования в качестве минерального
заполнителя при производстве асфальтобетонных смесей. Исследования образцов асфальтобетона в составе,
которого в качестве мелкого минерального заполнителя использован отработанный формовочный песок, показали,
что он удовлетворяет требованиям ГОСТ 9128-2013. Физико-механические показатели асфальтобетонной смеси
соответствуют асфальтобетону типа Б I марки. Предлагаемая технология утилизации возможна без значительных
капитальных вложений на большинстве сталелитейных предприятий. Реализация данной технологии позволит
снизить техногенную нагрузку на окружающую среду в местах размещения сталелитейных предприятий.
Ключевые слова: формовочный песок, утилизация, асфальтобетон, отходы производства, строительные материалы
Статья опубликована в № 3 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-3-109-115
Просмотров: 11
Популяционно-биологические предпосылки экспансии ретровирусов крупного рогатого скота
Д. Абдессемед, Е. С. Красникова, В. А. Агольцов, А. В. Красников
Раздел: Социальная экология
Целью настоящих исследований явилось выявление популяционных и биологических предпосылок
распространения ретровирусных инфекций среди крупного рогатого скота. Особое внимание уделялось таким
аспектам как порода и возраст животных, форма владения, биологические особенности ретровирусов. Bovine
leukemia virus (BLV) и bovine immunodeficiency virus (BIV) являются ретровирусами, вызывающими хронические
неизлечимые заболевания крупного рогатого скота. Данные возбудители имеют филогенетическую связь с подобными
патогенами человека. Существует вероятность передачи вирусов от животных человеку через контаминированные
продукты питания. Методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) были исследованы 773 пробы крови Черно-
пестрого, Голштинского и Симментальского скота, коров породы Казахская белоголовая и беспородных животных
из различных районов Саратовской области. Исследования показали, что BLV и BIV широко распространены среди крупного рогатого скота Саратовской области: 30,5 и 39,8% в среднем, соответственно. Уровень инфицированности
значительно варьирует в зависимости от половозрастной группы и формы владения скота. Степень BIV и BLV-
инфицирования увеличивается с возрастом животных, особенно среди фермерского скота. Немаловажной
особенностью ретровирусных инфекций крупного рогатого скота в Саратовской области является высокий уровень
ретровирусной коинфекции – в среднем 25,2%. Клинические проявления BIV-инфекции, подтвержденной
лабораторными исследованиями, наиболее часто регистрировались среди скота в возрасте 5–10 лет. Для выяснения
диагностической ценности серологического и молекулярно-генетического методов диагностики энзоотического
лейкоза крупного рогатого скота, 271 проба крови была исследована параллельно методами ПЦР и РИД (реакция
иммунодиффузии). Сравнительный анализ показал, что диагностическая эффективность РИД относительно ПЦР
составляет 30,8%. Учитывая биологические особенности ретровирусов, ПЦР-анализ может быть рекомендован в
качестве скринингового метода выявления BLV-инфекции, особенно при карантинировании ввозимого из-за границы
скота. В стадах с высоким уровнем BLV-инфекции, крупный рогатый скот необходимо исследовать на наличие BIV,
чтобы остановить экспансию ретровирусов крупного рогатого скота.
Ключевые слова: полимеразная цепная реакция, реакция иммунодиффузии, ретровирусы, энзоотический лейкоз крупного рогатого скота, иммунодефицит крупного рогатого скота, распространение, диагностика
Статья опубликована в № 3 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-3-116-124
Просмотров: 13
Формирование и оценка фиторегуляторного потенциала мультивидовых биоплёнок на основе Fischerella muscicola
Л. И. Домрачева, И. Г. Широких, Е. В. Товстик, С. Г. Скугорева, Е. Н. Резник
Раздел: Химия природных сред и объектов
В статье представлены результаты опытов по изучению особенностей формирования биоплёнок на основе двух- и трёхкомпонентных ассоциаций микроорганизмов с участием цианобактерии (ЦБ) Fischerella muscicola 300, стрептомицета Streptomyces wedmorensis 38.11 и микромицета Fusarium avenaceum 7/2. Показано, что при интродукции микроорганизмов в стерильную почву на её поверхности за три месяца экспозиции на свету,в вариантах с монокультурой ЦБ и с трёхкомпонентной ассоциацией формируются разрастания (биоплёнки) с плотностью популяций фототрофного компонента, превышающей 50 млн кл./см2. Агрегирование клеток в подобных биоплёнках связано не только с выделением полисахаридной слизи ЦБ, но и с созданием сетчато-нитчатой структуры
разрастания за счёт нитей ЦБ и мицелия гетеротрофных партнёров, суммарная длина которых может достигать показателей, превышающих 400 м/см2. В опытах с инокуляцией семян Triticum aestivum L. установлено, что двухкомпонентную ассоциацию Fischerella muscicola + Streptomyces wedmorensis в перспективе можно использовать
в качестве биологического агента для ограничения развития фузариозной инфекции в ризосфере высшего растения.
Статья опубликована в № 2 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-2-117-124
Просмотров: 72
Degradation of Acid Orange 7 in a persulphate-bisulfite system under visible light
Heng Zhong, Jia Fang, Lei Sun, Hui Zhao, Aihua Xu, Dongsheng Xia, A. V. Nevsky
Раздел: Природопользование и потребление природных ресурсов
Textile industry is one of the most significant manufacturing sectors that produce large volumes of highly polluted and toxic wastewater. Dyes represent an important part of waste effluents. In this study, the degradation of Acid Orange 7 dye (AO7) in a persulfate-bisulfite (PS-BS) system under visible (Vis) light (wavelength more than 420 nm) was performed. All batch experiments were conducted in a 100 mL undivided glass beaker containing 50 mL solution at about 25 оC without irradiation or under irradiation by a direct exposure visible light power supply (CHF-XM-500W) from
Beijing Trusttech Co. (China). After the desired amounts of AO7 and PS in 50 mL of the aqueous solution were added into the reactor, the reaction was initialized by adding BS. To monitor the degradation process of AO7, solution samples were taken out at given reaction time intervals and measured immediately on a METASH UV-5500PC spectrophotometer under the maximum absorption wavelength (484 nm) to record the temporal UV-vis spectral variations of the dye. The related reaction progress was monitored using the UV-vis absorption spectra of AO7 in terms of the percentage of
degraded azo-dye. The activities of different systems including BS/Vis, PS/BS, PS/Vis and BS/PS/Vis were evaluated. It was found that the efficiency of PS/Vis system was negligible, and almost 29 and 40% of AO7 was oxidized by BS/Vis and BS/PS within 30 min, and it was further improved to almost 94% within 30 min by BS/PS/Vis system at room temperature. Various operational parameters, such as PS concentration, BS concentration and initial pH were investigated to optimize the process.
Статья опубликована в № 2 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-2-113-116
Просмотров: 23
Some aspects of aluminum detoxifying in plants: phytotoxic and genotoxic effects
B. I. Synzynys, L. N. Ulyanenko
Раздел: Экотоксикология
The separate and combined impacts of aluminum, manganese and silver ions on onion (Allium cepa L.) have been studied. The experiments have been performed in several series with different solutions of metal salts: AlCl3 • 6H2O,KMnO4, MnCl2 • 4H2O for the first and second series and Al(NO3)3 and AgNO3 – in third series. The ion concentrations of all studied metals amounted to 1 MPC according to the Russian health legislation and were 0.5 mg/L for Al,0.1 mg/L for Mn and 50 mg/L for Ag. The phytotoxic effect and genotoxic effect (such as mitotic index and the frequency
of chromosome aberrations) were estimated. It was showed that aluminum ions promote negative processes in all our experiments. We found that manganese in combined presence in solution with aluminum reduced the phytotoxic and genotoxic effects aluminum on Allium cepa: the coefficients of antagonism calculated for frequency of aberrant cells and mitotic index are equal to 0.2. We have the same tendency for the silver ions. Taking into account our previously obtained data (the reducing of genotoxic effect of aluminum ions by iron ions) it is possible to conclude about similar mechanism for manganese (regardless of valency) and silver. Thus our results demonstrated this unique and at the same time universal mechanism of interaction between two metals (aluminum and other) and their detoxification effect in plant. We anticipate our assay to be a new starting point in investigation of detoxification mechanisms for heavy metals in plants: it is found that a combination of several metals reduces the negative action of each of them.
Ключевые слова: aluminum, manganese ions, silver ions, barley, separate and combined action, phytotoxicity and cytogenotoxicity of aluminum, antagonism indicies
Статья опубликована в № 2 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-2-107/2-112
Просмотров: 27
Comprehensive chemical-toxicological research of copper(II) sulfate solutions containing reduced glutathione
E. I. Lyalina, A. I. Fokina, T. Ya. Ashikhmina, A. S. Olkova, E. V. Beresneva, L. V. Darovskikh, A. S. Yarmolenko
Раздел: Экотоксикология
The composition and toxicological properties of copper(II) sulfate solutions containing reduced glutathione (GSH)have been studied. It was found that complex compounds Cu2+ with GSH are formed in the solution in the Cu(II):GSH molar ratios 1:1, 1:2, 1:3, 1:4. Simultaneously with the formation of complexes in solutions, oxidation-reduction reactions occur, accompanied by the formation of active forms of oxygen and oxidized glutathione (GSSG). All the described processes lead to a decrease in the active concentration of Cu2+. The toxicological properties of solutions with a molar ratio of Cu(II):GSH 1:1, 1:2, 1:4 were determined. For this purpose, test objects of different systematic accessory were used: cyanobacterium Nostoc linckia 271, crustaceans Daphnia magna Straus, infusoria Raramecium caudatum Ehrenberg and bioassay “Ecolum” . The chemical composition of solutions was correlated with toxicity. Reduced glutathione has a protective effect on daphnia, which is most pronounced in the variant 1Cu(II):4GSH. However, the level of viability of cyanobacteria, in contrast to hydrobionts, decreases in the 1:1 → 1:2 → 1:4 range. The decrease is due to the bioaccumulation of copper, which increases with the increase in the fraction of reduced glutathione. Such an effect may be formed
by complex compounds, which is consistent with the literature data. For D. magna, such a relationship is not observed, the resulting compounds and reduced glutathione do not affect the accumulation of metal.
Ключевые слова: reduced glutathione, copper(II) ions, bioassay, active forms of oxygen
Статья опубликована в № 2 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-2-101/2-107/1
Просмотров: 21
Оценка загрязнения почв рекреационных территорий промышленного города соединениями тяжёлых металлов и мышьяка
Т. А. Трифонова, А. А. Подолец, О. Г. Селиванов, А. А. Марцев, А. А. Подолец
Раздел: Экотоксикология
В статье представлены результаты определения валового содержания тяжёлых металлов (ТМ) и мышьяка в городских почвах рекреационных территорий г. Кольчугино Владимирской области. Наиболее загрязнены рекреационные территории города, которые находятся рядом с промышленной зоной и в центральном районе. Содержащиеся в почвах города Pb, As, Zn, Cu, Ni, Co и Cr, согласно проведённому пространственному корреляционному
анализу находятся примерно в равных соотношениях на всех реперных участках, что может свидетельствовать о совместном поступлении этих поллютантов. С целью получения научно-обоснованных результатов антропогенного накопления ТМ и мышьяка в почве, был проведён анализ отношения содержания поллютантов в верхнем слое к его содержанию в нижнем по коэффициенту радиальной дифференциации (R). Установлено, что поллютанты
концентрируются главным образом в верхних слоях почвы, а их накопление имеет антропогенный характер. Для выявления приоритетных загрязнителей использовался показатель накопления (Пн), который убывает в ряду: Cu > Zn > Pb > Ni > As > Co = Cr > V > Sr. По рассчитанному уровню загрязнения почвенного покрова отдельными
поллютантами (Ко), были установлены превышения ПДК в следующем ряду: Zn > Cu > As > Pb > Ni. Наибольшие значения коэффициента опасности (Ко) отмечены в районе завода «Кольчугцветмет». Проведённый корреляционный анализ между концентрациями поллютантов выявил статистически достоверные положительные зависимости (р < 0,05) между Pb, As, Zn, Cu, Ni, Co и Cr. Исходя из этого, можно предположить, что эти элементы поступают
в почву города из одного источника.
Ключевые слова: тяжёлые металлы, серая лесная почва, рекреационные территории, коэффициент радиальной дифференциации, показатель накопления, коэффициент опасности
Статья опубликована в № 2 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-2-094-101/1
Просмотров: 54
Technology for conversion of whey into organic-mineral fertilizers with amino acids
Yu. N. Terentyev, N. V. Syrchina, T. Ya. Ashikhmina, А. V. Sazanov, M. L. Sazanova, V. A. Kozvonin, D.V. Petukhov
Раздел: Экологизация производства
Rational processing of whey is one of the most important problems of the dairy industry. Less than 50% of this waste is processed in Russia. Unprocessed whey is discharged into the sewage systems, which significantly increases the degree of contamination of the process waste water. Basically, processing of whey in commodity products is limited by economic factors. At the enterprises of small and average capacity high costs of introducing processing technologies do not pay off proceeds from realization of the received products. The authors of the research have used the method of cryogenic concentration (freezing) which provided the complete conservation of bioactive substances (proteins, vitamins,enzymes) in whey. Proteins of the received concentrate were subjected to enzymatic hydrolysis to free amino acids. The
mineral salts complex (which contains plant-available forms of nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium and trace elements) was dissolved in the hydrolysate. As a result, the researchers have got a marketable product – liquid organicmineral
fertilizer with natural amino acids. Whey-fraction that remained after cryogenic concentration contained no more than 1.2% of dry substances. For its removal there was used glauconite-containing efel as sorbent (the waste of phosphorite ore enrichment, it is a quartz-glauconite sand containing up to 45% glauconite). The waste sorbent was dried up and used as the second commercial product – solid organic-mineral fertilizer (S-OMF). The S-OMF included only natural ingredients, which made this product suitable for use as a fertilizer in natural farming systems.
The simplicity and high market value of the received marketable products make it economically viable to introduce the proposed technology into practice. The calculated payback period of the offered technology at the enterprises of a
mean power is less than two years.
Статья опубликована в № 2 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-2-087-093
Просмотров: 14
Модификация шламов содового производства для получения нефтяных сорбентов
Е. В. Калинина, И. С. Глушанкова, Л. В. Рудакова
Раздел: Экологизация производства
В настоящее время объём накопленных шламов содового производства составляет более 50 млн т, в связи с чем актуальным является вопрос их утилизации. В работе представлены результаты исследований по получению нефтяных сорбентов на основе шламов содового производства, основным компонентом которого является карбонат кальция. Реагентная модификация шламов содового производства позволяет получить материалы, обладающие
сорбционной активностью к нефти и нефтепродуктам. Установлено, что нефтеёмкость образцов исходных шламов содового производства составляет по бензину 0,95; по моторному маслу – 0,9; по нефти – 0,75 г/г. Реагентная обработка шламов содового производства метилсиликонатом натрия или метилсиликонатом калия, увеличивает
нефтеёмкость по бензину на 30%; по моторному маслу – на 80%; по нефти – на 73%. Полученные сорбенты могут быть использованы для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов с твёрдых поверхностей. Для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности водных объектов могут быть рекомендованы
шламы содового производства фракции менее 0,1 мм, полученные модификацией метилсиликонатом натрия или метилсиликонатом калия с рабочей дозой действующего вещества 1,5–1,8% мас. и нагреванием до температуры 90 оС. С использованием результатов данных исследований могут быть решены две природоохранные задачи:
получены новые нефтяные сорбенты и предложен способ утилизации шламов содового производства. Стоимость нефтяных сорбентов на основе отходов будет невысокой, за счёт нулевой стоимости исходного сырья – отходов содового производства.
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
