Науково-методичні основи екологічно безпечних технологій водопідготовки з використанням фізико-хімічних методів

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науково-прикладної проблеми в галузі екологічної безпеки – розробленню екологічно безпечних технологій водопідготовки із застосуванням фізико-хімічних методів для забезпечення раціонального використання водних ресурсів, утилізації відходів сільського господарства і харчової промисловості та зменшення обсягів скидання шкідливих речовин у навколишнє середовище. Теоретично обгрунтовано та експериментально доведено ефективність нових способів дезінфекції у цукровому виробництві на основі електрохімічно активованих розчинів хлориду натрію, що уможливило підвищення рівня екологічної безпеки такого виробництва. Досліджено електронну структуру та фрактальну будову нанопористого біовуглецю, синтезованого з бадилля кукурудзи та бурякового жому. Встановлено придатність до ультразвукової модифікації такого біовуглецю, що дає можливість значно підвищити його функціональну гібридизацію та сорбційну ємність відносно забруднень водних середовищ. Синтезовано з рослинних відходів й успішно апробовано новий тип сорбенту – модифікований біовуглець із магнітними властивостями. Отриманий сорбент володіє високою адсорбційною ємністю відносно забруднень у поєднанні зі зручністю сепарації з водних розчинів, що дає змогу використовувати його для очищення водних середовищ та підвищення екологічної безпеки гідросфери. Встановлено теоретичні основи моніторингу дії розосереджених у водному середовищі наночастинок на живі організми. Практична цінність роботи підтверджена результатами промислових випробувань розроблених екологічно безпечних технологій, двома патентами України на корисну модель та актами впровадження у виробничий і навчальний процеси.

Диссертация посвящена решению актуальной научно-прикладной проблемы в области экологической безопасности – разработке экологически безопасных технологий водоподготовки с применением физико-химических методов для обеспечения рационального использования водных ресурсов, утилизации отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности и уменьшения объемов сброса вредных веществ в окружающую среду. Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность новых способов дезинфекции в сахарном производстве на основе электрохимически активированных растворов хлорида натрия, что позволило повысить уровень экологической безопасности такого производства. Исследована электронная структура и фрактальное строение нанопористого активированного угля, синтезированного из ботвы кукурузы и свекольного жома. Установлена пригодность к ультразвуковой модификации такого активированного угля, что дает возможность значительно повысить его функциональную гибридизацию и сорбционную емкость относительно загрязнений водных сред. Синтезирован из растительных отходов и успешно апробирован новый тип сорбента – модифицированный активированный уголь с магнитными свойствами. Полученный сорбент обладает высокой адсорбционной емкостью относительно загрязнений в сочетании с удобством сепарации из водных растворов, что дает возможность использовать его для очистки водной среды и повышения экологической безопасности гидросферы. Установлены теоретические основы мониторинга действия рассредоточенных в водной среде наночастиц на живые организмы. Практическая ценность работы подтверждена результатами промышленных испытаний разработанных экологически безопасных технологий, двумя патентами Украины на полезную модель и актами внедрения в производственный и учебный процессы.

The thesis is devoted to the decision of an actual scientific and applied problem in the field of ecological safety – development of environmentally safe technologies of water treatment with the use of physical and chemical methods for maintenance of rational use of water resources, utilization of wastes of agriculture and the food industry and reducing the release of harmful substances into the environment. The efficiency of new methods of disinfection in sugar production on the basis of electrochemically activated solutions of sodium chloride is theoretically substantiated and experimentally proved, which allowed to increase the level of ecological safety of such production. The electronic and fractal structure of nanoporous biocarbon synthesized from corn stalks and beet pulp were studied. The suitability for ultrasonic modification of such biocarbon has been established, which makes it possible to significantly increase its functional hybridization and sorption capacity with respect to water pollution. A new type of sorbent, a modified biocarbon with magnetic properties, was synthesized from plant waste and successfully tested. The obtained sorbent has a high adsorption capacity against pollutants in combination with the convenience of its separation from aqueous solutions, which makes it possible to use it for purification of aquatic environments and increase the environmental safety of the hydrosphere. Theoretical bases of monitoring the effect of nanoparticles dispersed in the aquatic environment on living organisms have been established. The practical value of the thesis is confirmed by the results of industrial tests of developed environmentally safe technologies, two patents of Ukraine for utility models and acts of implementation in production and learning processes.