Источники образования тяжелых металлов

ОТЧЕТ

Производственная практика (научно-исследовательская работа) ЭРТбз, ЭРТбп РПРиУО

(наименование практики)

обучающегося

^{(И.О. Фамилия)}

НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) 18.03.02 Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии
Профиль: Рациональное природопользование, рециклинг и утилизация отходов

ГРУППА ЭРТбд-1601а

РУКОВОДИТЕЛЬ ПРАКТИКИ

^{(И.О. Фамилия)}

ДАТА СДАЧИ ОТЧЕТА 22.02.2020

Руководитель практики от организации

(предприятия, учреждения, сообщества)

^{(фамилия, имя, отчество, должность)}

Тольятти 2021

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»

Институт химии и энергетики

(наименование института)

Департамент бакалавриата

(наименование департамента)

АКТ о прохождении практики

Данным актом подтверждается, что

обучающийся

^{(И.О. Фамилия)}

ГРУППА ЭРТбд-1601а

Проходил Производственная практика (научно-исследовательская работа) ЭРТбз, ЭРТбп РПРиУО

^{(наименование практики)}

в _______________

^{(наименование организации)}

в период с 10.02.2020 по 22.02.2020 г.

Руководитель практики от организации

(предприятия, учреждения, сообщества):

^{(фамилия, имя, отчество, должность}

ОЦЕНКА __________________________

_________________

^{(подпись)}

⁾

_________________

^{М.П. (подпись)}

Тольятти 2021

Аннотация

Отчет 24 с., 3 ч., 6 рис., 15 используемых источников

Ключевые слова: ОХРАНА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ; ОЧИСТКА СТОКОВ; ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ; МЕМБРАНЫ; СОРБЕНТЫ; ИОНЫ.

Цель практики – изучение технологий очистки ливневых стоков от тяжелых металлов.

Проанализированы виды тяжелых металлов, встречающиеся в ливневых стоках, их влияние на окружающую среду и человека.

Накопление потенциально токсичных тяжелых металлов в биоте создает потенциальную угрозу здоровью их потребителей, включая людей.

Изучены технологии и методы очистки сточных вод от тяжелых металлов.

Проанализированы перспективы развития технологий очистки сточных вод от тяжелых металлов. Одними из перспективных направлений в этой области являются методы биоадсорбции.

Содержание

Введение. 3

1 Анализ объекта исследования. 4

2 Источники образования тяжелых металлов. 8

2 Технология очистки стоков от тяжелых металлов. 11

3 Перспективные технологии по удалению тяжелых металлов из сточных вод 20

Заключение. 22

Список используемых источников. 23

Введение

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами становится все более серьезной проблемой и вызывает серьезную озабоченность из-за негативных последствий, которые оно вызывает во всем мире. Эти неорганические загрязнители выбрасываются в наши воды, почвы и в атмосферу из-за быстро растущего сельского хозяйства и металлургической промышленности, неправильной утилизации отходов, удобрений и пестицидов.

Цель практики – изучение технологий очистки ливневых стоков от тяжелых металлов.

Задачи практики:

- проанализировать виды тяжелых металлов, встречающиеся в ливневых стоках, их влияние на окружающую среду и человека;

- изучить технологии и методы очистки сточных вод от тяжелых металлов;

- изучить перспективу развития технологий очистки сточных вод от тяжелых металлов.

Анализ объекта исследования

За последние сто лет индустриализация росла быстрыми темпами. Таким образом, это увеличило потребность в эксплуатации природных ресурсов Земли с неосторожной скоростью, что усугубило мировую проблему загрязнения окружающей среды [4]. Окружающая среда серьезно загрязнена несколькими загрязнителями, такими как неорганические ионы, органические загрязнители, металлоорганические соединения, радиоактивные изотопы, газообразные загрязнители и наночастицы [2].

«Тяжелые металлы» определяются как тяжелые металлы либо из-за их высокого атомного веса, либо из-за их высокой плотности. В настоящее время слово «тяжелый металл» используется для обозначения металлических химических элементов и металлоидов, токсичных для окружающей среды и человека. Некоторые металлоиды, а также более легкие металлы, такие как селен, мышьяк и алюминий, токсичны. Их называют тяжелыми металлами, в то время как некоторые тяжелые металлы, как правило, не токсичны, например, элемент золото [5, 6, 7, 8].

Эти тяжелые металлы естественным образом находятся в земной коре с момента образования Земли. Из-за поразительного увеличения использования тяжелых металлов это привело к неизбежному выбросу металлических веществ как в земную, так и в водную среду [4].

«Загрязнение тяжелыми металлами возникло из-за антропогенной деятельности, которая является основной причиной загрязнения, в первую очередь из-за добычи металла, плавки, литья и других отраслей промышленности, основанных на металлах, выщелачивания металлов из различных источников, таких как свалки, свалки отходов и т.д. экскременты, домашний скот и куриный помет, стоки, автомобили и дорожные работы» [6].

Использование тяжелых металлов в сельском хозяйстве было вторичным источником загрязнения тяжелыми металлами, например, использование пестицидов, инсектицидов, удобрений и т.д. Естественные причины могут также увеличивать загрязнение тяжелыми металлами, такие как вулканическая активность, коррозия металлов, испарение металлов из почвы и воды и повторное взвешивание отложений, эрозия почвы, геологическое выветривание [1, 2, 4, 5, 9, 10, 11].

«Тяжелыми металлами принято считать химические элементы с молекулярной массой более 50, обладающих металлическими свойствами. Таких элементов насчитывается более 40, но наиболее токсичными из них являются ртуть, кадмий, свинец, медь, мышьяк, хром, цинк, железо» [5].

«В сточных водах тяжелые металлы содержатся в виде ионов или солей, что увеличивает их токсическое действие на природную среду и организм человека. При попадании загрязненных стоков в почву, подземные или поверхностные воды, ионы тяжелых металлов включаются в пищевые цепочки, где происходит их дальнейшее преобразование. В водоемах они имеют способность накапливаться в донных отложениях и, тем самым, являются источниками вторичного загрязнения. Способность аккумулироваться в тканях живых организмов делает их опасными для окружающей среды и здоровья человека» [5].

На рисунке 1 представлены стоки завода тяжелой промышленности.

Рисунок 1 – Стоки завода тяжелой промышленности

Ионы тяжелых металлов способны встраиваться в обмен веществ и вызывать расстройства ЦНС, нарушение работы желудочно-кишечного тракта, приводить к тяжелым последствиям в результате поражения жизненно важных органов. Многие из них обладают канцерогенным действием [12].

Металлоиды имеют тенденцию к образованию ковалентных связей, что заставляет их проявлять токсикологические свойства. Двумя наиболее важными следствиями этого свойства являются то, что они могут ковалентно связываться с органическими группами. Следовательно, они образуют липофильные ионы и соединения, и они могут вызывать токсические эффекты, когда связываются с неметаллическими элементами клеточных макромолекул. Из-за того, что они становятся липофильными, распределение металлоидов в биосфере и их токсическая реакция отличаются от действия простых ионных форм того же элемента. Примерами лиофильных соединений являются оксид трибутилолова и метилированные формы мышьяка, которые очень токсичны. Примерами связывания с неметаллическими элементами являются связывание свинца и ртути с сульфгидрильными группами белка. Тяжелые металлы могут попадать в человека четырьмя путями: прием зараженной пищи; вдыхание из атмосферы, питьевая загрязненная вода; и из-за контакта с кожей из сельскохозяйственных, фармацевтических, производственных, жилых и промышленных районов [13].

Необходимо строго контролировать поступление стоков, загрязненных солями тяжелых металлов, в окружающую среду, соблюдать нормативы, которые не должны превышать ПДК.

Таблица 1 – ПДК тяжелых металлов для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

Металлы	Предельный показатель вредности	ПДК, мл/л
Fe	органолептический, цвет	0,3
Cd		0,001
Co³⁺	санитарно-токсикологический	0,1

Продолжение таблицы 1

Металлы	Предельный показатель вредности	ПДК, мл/л
Si	санитарно-токсикологический	10,0
Cu	органолептический, привкус	1,0
Hg	санитарно-токсикологический	0,0005
Pb	санитарно-токсикологический	0,03
Ag	санитарно-токсикологический	0,05
Zn²⁺	общий	1,0
Cr³⁺	санитарно-токсикологический	0,5
Cr⁶⁺	санитарно-токсикологический	0,05

Металлы не поддаются химическому разложению и биологическому разложению. Организмы могут детоксифицировать ионы металлов, скрывая активный элемент в белке или откладывая их во внутриклеточных гранулах в нерастворимой форме для вывода с фекалиями или для длительного хранения. Когда тяжелые металлы проглатываются или вдыхаются нашим телом, они биоаккумулируются в нашей системе. Таким образом, они классифицируются как опасные. Эта биоаккумуляция вызывает биологические и физиологические осложнения. Некоторые тяжелые металлы необходимы для жизни и называются незаменимыми элементами, которые необходимы для различных биохимических и физиологических функций. Однако они могут быть токсичными, когда присутствуют в больших количествах.

Для уменьшения содержания ионов тяжелых металлов в загрязненных стоках применяются методы и технологические схемы, которые разрабатываются в соответствии с особенностями производства.

Источники образования тяжелых металлов

Рассмотрим источники образования тяжелых металлов.

«Источниками поступления загрязнений в виде солей тяжелых металлов в окружающую среду являются машиностроительные и гальванические производства, предприятия горно-металлургической отрасли, в частности обработка цветных металлов, топливно-энергетические и химические производства. Все они в той или иной мере образуют загрязненные стоки, которые редко содержат только один вид катионов. Состав загрязнителей сточных вод зависит от технологического процесса производства» [5].

Гальванические и машиностроительные предприятия являются основным источником отходов с содержанием тяжелых металлов.

Основой гальванотехники является нанесение на изделие или основу слоя металла, который выделяется из раствора его соли под действием электрического тока. Это происходит посредством погружения изделия в водный раствор электролита. Таким способом проводят цинкование, никелирование, хромирование, меднение, кадмирование, серебрение, золочение (рисунок 2).

Рисунок 2 – Цех гальванический, хромирование изделия

«В результате нанесения гальванических покрытий образуется две категории стоков: концентрированные отработанные растворы и разбавленные промывные воды. Способ промывки требует больших объемов воды, поэтому промывные воды служат главным источником поступления токсичных веществ. Концентрированные растворы также способны попадать в сточные воды. В этом случае происходят залповые выбросы, что нарушает технологическую схему очистки» [5].

«Сточные воды гальванических и машиностроительных цехов подразделяют на группы по качественному составу загрязнителей и способу их образования:

- цианистые (содержат цианиды калия или натрия, образуются при промывании изделий после нанесения покрытий из цианистых растворов);

- хромсодержащие (промывка изделий после хромирования и пассирования в растворах бихроматов K и Na);

- кислотно-щелочные (содержат ионы тяжелых металлов (Cu, Zn, Ni, Fe), образуются при промывании изделий после травления, покрытия кислыми или щелочными растворами) » [5].

«В химическом составе загрязненных сточных вод машиностроительного или гальванического производства присутствуют высокотоксичные соединения и соли тяжелых металлов, причем на сточные воды, которые содержат хром, приходится до 40% общего объема стоков» [5].

«Обработка цветных металлов так же является источником отходов с содержанием тяжелых металлов. Обработку цветных металлов проводят на заводах по первичной (прокат тяжелых цветных металлов, сложных сплавов, алюминиевой фольги) и вторичной (алюминиевое и бронзолатунное литье) обработки. На этих предприятиях образуются сточные воды с содержанием примесей тяжелых металлов (Cu, Zn, Ni, Cr), серная и азотная кислота, масла» [5].

На рисунке 3 изображено предприятие по переработке цветных металлов.

Рисунок 3 – Цех гальванический, хромирование изделия

В таблице 2 представлено содержание тяжелых металлов в сточных водах заводов по обработке цветных металлов.

Таблица 2. Содержание тяжелых металлов в сточных водах заводов по обработке цветных металлов

Наименование	Отработанные травильные растворы, г/л	Промывные воды, г/л

Cu	35 - 50	0,05 - 0,9
Zn	35 - 50	0,02 - 4,7
Cr	25 - 45	0,07 - 0,3
Ni	10 - 15	0,007 - 0,01

«Наибольшее содержание тяжелых металлов в сточных водах электрохимической промышленности наблюдается при производстве химических источников тока: кислотных и щелочных аккумуляторов и гальванических элементов. К загрязнителям относятся: железо, свинец, никель, кадмий» [5].

При производстве кислотных аккумуляторов применяется свинец, щелочных - никель, гальванические элементы изготавливаются из угольного электрода, литиевого или кадмиевого.

Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 157; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!