Search

The work provides an overview of issues of pollution of the aquatic environment with arsenic (V) compounds and their sources release into surface water and groundwater. Inclusive of leaching from arsenic-containing rocks and discharge untreated wastewater from heavy industry industrial enterprises into the environment. Physico-chemical features in the treatment of polluted waters from arsenic (V) compounds have been studied. The authors used the adsorption method of purification to provide the content of arsenates in water systems at the level of the maximum allowable concentration (MAC = 10 μg/L) and below. We studied the sorption of As(V) in aqueous systems using composite materials based on stabilized nanoscale zero-valent iron (nZVI). For the synthesis of adsorbents used an inorganic matrix as kaolinite. Four samples were obtained with different mass ratios of iron:clay mineral. Morphological and phase composition characterization of the adsorbents were determined using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). XRD and SEM analysis showed particles of nZVI with a "core-shell" structure on a kaolinite surface. Equilibrium concentrations of arsenic (V) were determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). Efficiency arsenates removal depends on the amount of nZVI on the surface of kaolinite. The maximum sorption capacity is observed for a sample with a mass ratio of nZVI : clay = 0.2 : 1. The As (V) removal capacity was higher using nZVI-kaolinite (6.1 mg/g) than natural kaolinite (0.1 mg/g). Results show that using stabilized nZVI efficient for removing anionic forms of pollutants as arsenic (V) compounds from various aquatic systems., Здійснено аналітичний огляд наукової літератури, щодо проблеми забруднення водного середовища сполуками арсену та джерел потрапляння їх до поверхневих та підземних вод. Серед яких основними є вилуговування із арсенвмісних порід та потрапляння неочищених стічних вод промислових підприємств важкої промисловості в навколишнє середовище. Для забезпечення вмісту арсенатів у водневих системах на рівні гранично допустимої концентрації (ГДК = 10 мкг/дм3) і нижче використовували сорбційний метод очищення. Наведено методику синтезу композиційних матеріалів на основі нанорозмірного нульвалентного заліза (НВЗ). Для його стабілізації використано неорганічну матрицю, а саме, глинистий мінерал каолініт. Було отримано чотири зразки з різним масовим співвідношенням залізо : глинистий мінерал. За допомогою методів рентгенофазового аналізу та скануючої електронної мікроскопії вивчено фазовий склад та морфологію поверхні синтезованих матеріалів, відповідно. Підтверджено наявність часточок НВЗ з «core-shell» структурою. Досліджено фізико-хімічні особливості очищення забруднених вод від сполук арсену (V). Величини рівноважних концентрацій токсиканту визначали за допомогою методу атомно-емісійної спектрометрії з індуктивно-зв’язаною плазмою. Показано, що ступінь очищення вод одержаними сорбентами залежить від кількості нанесеного нанорозмірного заліза на поверхню каолініту. При цьому максимальна сорбційна здатність спостерігається для зразку із масовим співвідношенням нанозалізо : глина = 0,2 : 1. Визначено суттєве збільшення величини сорбції іонів арсену (V) із забруднених вод залізовмісними сорбентами (6,1 мг/г) в порівнянні з вихідним каолінітом (0,1 мг/г). Встановлено перспективність використання стабілізованого нанодисперсного заліза для ефективного видалення аніонних форм забруднювачів на прикладі сполук арсену (V) з різноманітних водних середовищ.

Пояснювальна записка: 81 cтор., 25 рис.; 6 табл.; 74 посилань. Об’єкт дослідження – фізико-хімічні закономірності очищення води за допомогою дрібнодисперсного залізовмісного сорбційного реагенту; виявлення сорбційних властивостей реагенту по відношенню до сполук Арсену різного генезису, а також природних органічних речовин. Предмет дослідження – синтез та властивості дрібнодисперсних залзовмісних адсорбентів; фізико-хімічні закономірності сорбційної ефективності отриманих реагентів; сорбційні характеристики отриманих продуктів. Мета роботи полягає у синтезі дрібнодисперсних суспензійних сорбентів зі стабільно розвиненою площею поверхні та високою адсорбційною ефективністю по відношенню до різних типів забрудників та розробці принципової схеми використання цих адсорбентів у водопідготовці, а також для запобігання мембранному фоулінгу. Метод дослідження – експериментальний, який включає виявлення фізико-хімічних закономірностей встановлення сорбційної ефективності отриманих продуктів щодо видалення із водних розчинів сполук органічного походження та арсену, а також визначення сорбційних характеристик шляхом проведення сорбційних експериментальних досліджень та подальшому визначенню залишкового вмісту полютантів. Новизна роботи: досліджено сорбційні характеристики синтезованого дрібнодисперсного залізовмісного адсорбенту, а також розраховано питому та граничну адсорбцію для арсено-ароматичної сполуки, арсенату та арсеніту. Пропозиції щодо напрямку подальших досліджень – створення технології одержання товарного продукту у якості сорбційного реагенту для доочищення індустріальних стічних вод від сполук арсену та, після перевірки на безпечність, для очищення природних арсеновмісних вод у питному водопостачанні. Explanatory note: 81 p.; 25 fig.; 6 tab.; 74 references. The object of research - physico-chemical patterns of water purification using fine iron-containing sorption reagent; detection of sorption properties of the reagent in relation to Arsenic compounds of different genesis, as well as natural organic substances. Subject of research - synthesis and properties of fine iron-containing adsorbents; physicochemical regularities of sorption efficiency of the obtained reagents; sorption characteristics of the obtained products. The aim of the work is to synthesize fine suspension sorbents with a stable surface area and high adsorption efficiency in relation to different types of contaminants and to develop a schematic diagram of the use of these adsorbents in water treatment, as well as to prevent membrane fouling. The research method is experimental, which includes the detection of physicochemical patterns to determine the sorption efficiency of the obtained products for removal of compounds of organic origin and arsenic from aqueous solutions, as well as determination of sorption characteristics by conducting sorption experimental studies and subsequent determination of pollutant residue. Novelty of work: the sorption characteristics of the synthesized fine iron-containing adsorbent are investigated, as well as the specific and limiting adsorption for arseno-aromatic compound, arsenate and arsenite are calculated. Proposals for further research - the development of technology for the production of a marketable product as a sorption reagent for the treatment of industrial wastewater from arsenic compounds and, after safety testing, for the treatment of natural arsenic-containing waters in drinking water supply.

4 800 785 30 M20 М22 During systematic research on the mineral-related synthetic arsenates, with particular focus on their structural and spectroscopic classification, three new Sr-containing arsenates Sr2Mg(AsO4)2· 2H2O (1), Sr2Zn4(AsO4)4·H2O (2) and Sr2Cu7(AsO4)6 (3) have been synthesized under low-temperature hydrothermal conditions in the system SrO MO As2O5 H2O (M 2þ = Mg, Zn, Cu). Their crystal structures were determined using room-temperature single-crystal X-ray diffraction data and refined to the following R-values: 1– R1 = 0.025; 2– R1 = 0.030; 3– R1 = 0.035. Compounds 1 and 2 are structural analogues of two different arsenate minerals: 1 is the Sr analogue of talmessite, Ca2Mg(AsO4)2· 2H2O, and 2 is the Sr analogue of prosperite, Ca2Zn4(AsO4)4· H2O. Compound 1 is the first synthetic compound incorporating kröhnkite-type chains where a divalent cation occupies the interstitial A position (A2M(XO4)2· 2H2O, A = Ca2þ, Naþ; M = Mg2þ, Fe2þ, Mn2þ, Co2þ, Ni2þ, Cu2þ; X = P5þ, As5þ, S6þ). Compound 3 represents the second structurally characterized phase in the ternary SrO CuO As2O5 system besides SrCuAs2O7. The investigation showed that it is isotypic with Pb2Cu7(AsO4)6 and Ba2Cu7(AsO4)6. The CuOx (x = 4, 5, 6) polyhedra in 3 and in Pb and Ba analogues show a wide range of coordination geometries. This article focuses on the similarities and differences in their crystal structures and topology.

Мета. Дослідити вміст важких металів у зерні різних сортів рису за різних умов поливу. Оцінити вміст основних мікроелементів – компонентів редокс-систем рослин у зерні рису для біофортифікації та інгібування накопичення важких металів. Методи. Рослини сортів рису ‘Консул’ і ‘Віконт’ вирощували на дослідних полях Інституту рису НААН України за поливу затопленням чи краплинним зрошенням. Зразки зерна до елементного аналізу спалювали в азотній кислоті на системі мікрохвильової підготовки проб Milestone Start D. Визначення вмісту неорганічних елементів проводили методом мас-спектрометрії з індуктивно зв’язаною плазмою (ICP-MS) на Agilent 7700x у режимі продувки гелієм.Результати. Впровадження крапельного поливу в порівнянні з поливом затопленням призвело до зниження накопичення арсену в зерні у 2,3–3,0 рази. При цьому встановлено зростання накопичення кадмію та стронцію. За крапельного поливу збільшилось також накопичення у зерні мікроелементів – складових редокс-систем рослин (міді, цинку, марганцю). Незначне зниження вмісту заліза при цьому може бути пов’язане із активацією механізмів блокування надходження та перерозподілу арсену в зерно. Урожайність сортів рису була вищою при затопленні. У сортів ‘Віконт’ і ‘Консул’ при затопленні вона була на рівні 9,35 та 11,76 т/га, а за краплинного зрошення – 6,80 й 9,30 т/га відповідно. Сумарний вміст неорганічних елементів був істотно нижчим у зерні сорту ‘Консул’. Ймовірно, це пов’язано із відносним зниженням елементів у біомасі за високої продуктивності даного сорту.Висновки. Природна контамінація урожаю рису арсеном суттєво обмежує харчову цінність культури. Впровадження крапельного поливу посівів рису дозволяє знизити рівні накопичення високотоксичного арсену в зерні, що особливо важливо для продуктів дитячого харчування. Визначене за крапельного поливу зростання накопичення кадмію та стронцію обумовлює високі вимоги до якості фосфорних добрив, що застосовуються у технологіях вирощування культури. Впровадження крапельного поливу оптимізує аеробні умови надходження іонів, що призводить до зростання накопичення мікроелементів – компонентів редокс-систем рослин. Виключенням є невелике зниження вмісту заліза, що може бути пов’язано із активацією механізмів інгібування надходження арсену до зерна рису. При цьому спостерігається невелике зниження продуктивності посівів. Таким чином, за крапельного поливу спостерігається посилення накопичення біологічно важливих металів та зниження накопичення високотоксичного арсену., Цель. Исследовать содержание тяжелых металлов в зерне двух сортов риса при разных условиях полива. Оценить содержание основных микроэлементов – компонентов редокс-систем растений в зерне риса для биофортификации и ингибирования накопления тяжелых металлов. Методы. Растения сортов риса ‘Консул’ и ‘Віконт’ выращивали на опытных полях Института риса НААН Украины при поливе затоплением или капельным орошением. Образцы зерна до элементного анализа сжигали в азотной кислоте на системе микроволновой подготовки проб Milestone Start D. Определение содержания неорганических элементов проводили методом мас-спектрометрии с индивидуально связанной плазмой (ICP-MS) на Agilent 7700x в режиме продувки гелием.Результаты. Внедрение капельного полива в сравнении с поливом затоплением привело к снижению накопления арсена в зерне в 2,3–3,0 раза. При этом установлено увеличение накопления кадмия и стронция. При капельном поливе увеличилось накопление также микроэлементов – составных редокс-систем растений (меди, цинка, марганца). Небольшое снижение содержания железа при этом может быть связано с активацией механизмов блокирования поступления и перераспредиления арсена в зерно. Урожайность сортов риса была выше при затоплении. У сортов ‘Віконт’ и ‘Консул’ при затоплении она была на уровне 9,35 и 11,76 т/га, а при капельном орошении – 6,80 и 9,30 т/га соответственно. Суммарное содержание неорганических элементов было существенно ниже у сорта ‘Консул’. Вероятно, это связано с относительным снижением элементов в биомассе при высокой продуктивности данного сорта.Выводы. Естественная контаминация урожая риса арсеном существенно ограничивает пищевую ценность культуры. Внедрение капельного полива посевов риса позволяет существенно снизить уровни накопления высокотоксичного арсена в зерне, что особенно важно для продуктов детского питания. Определенное при капельном поливе повышение накопления кадмия и стронция обуславливает высокие требования к качеству фосфорных удобрений, которые применяются в технологиях выращивания культуры. Внедрение капельного полива оптимизирует аэробные условия поступления ионов, что приводит к повышению накопления микроэлементов – компонентов редокс-систем растений. Исключением является незначительное снижение содержания железа, что, вероятно, связано с активацией механизмов ингибирования поступления арсена в зерно риса. При этом наблюдается небольшое снижение продуктивности посевов. Таким образом, при капельном поливе наблюдается усиление накопления биологически важных металлов и снижение накопления высокотоксичного арсена., Purpose. To study the content of heavy metals in the grain of two varieties of rice under different irrigation conditions. To estimate the content of basic microelements – components of redox systems of plants in the grain of rice for biofortification and inhibition of heavy metal accumulation. Methods. Plants of rice varieties ‘Consul’ and ‘Viscount’ were grown on the experimental fields of the Rice Institute of NAAS of Ukraine during flooding or drip irrigation. Grain samples were digested for analysis by microwave sample preparation in nitric acid on Milestone Start D. The content of inorganic elements was determined by ICP-MS method on Agilent 7700x in helium flow mode. Calibration solutions from Inorganic Ventures, USA were used.Results. Compared to flood irrigation, the introduction of drip irrigation leads to a 2.3–3 times decrease in the accumulation of arsenic in the grain. The increase in cadmium and strontium accumulation was found. Drip irrigation also increases the accumulation of trace elements in grain – components of redox systems of plants (copper, zinc, manganese). A slight decrease in iron content is probably associated with the activation of mechanisms for blocking the inflow and reuse of arsenic into the grain. The yield of rice varieties was higher during flooding. In the case of ‘Viscount’ and ‘Consul’, it was 9.35 and 11.76 t/ha in the case of flooding, and 6.80 and 9.30 t/ha in the case of drip irrigation, respectively. The content of inorganic elements/ ash content is significantly lower in the variety ‘Consul’. This is probably due to the dissolution of elements in the biomass with high productivity of this variety. Conclusions. The natural contamination of rice crops with arsenic limits the nutritional value of the crop. The introduction of drip irr igation of r ice crops signif icantly reduces the accumulation of highly toxic arsenic in the grain, which is especially important for children food. The increase in cadmium and strontium accumulation determined by drip irr igation leads to high equirements for the quality of phosphate fer tilizers used in crop cultivation echnologies. Introduction of drip irr igation optimizes the aerobic conditions of ion supply, which leads t o i nc r ea s ed accumul at i on of t r ace e l ement s – components of redox systems of plants. The only exception is a slight decrease in iron content , which is probably associated with the activation of mechanisms of inhibition of the inflow of arsenic to the grain of rice. At the same time, there is a slight decrease in the productivity of crops. Thus, under drip irr igation there is an increase in the accumulation of biologically important metals and a decrease in the accumulation of highly toxic arsenic.

It was studied sorption of As (V), Cr (VI), Cu (II), Cd (II), Pb (II) ions by inorganic and organic-inorganic ionites based on hydrated oxides of Zr (IV), Ti (IV), Sn ( IV), Al (III), Fe (III) from isotherms of sorption and values of the distribution coefficients are calculated. High selectivity of oxides was observed in the presence of singly charged competing ions. It was found that in the case of the use of Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV) oxyhydrates as a hybrid ionite in the composition, regeneration of 0.1 M with NaOH results in a 70-80% reduction in the absorptivity. The use of Fe (III) oxide as adsorbent leads to formation of intraspheric complexes. In this case, regeneration of ion-exchange adsorbents is difficult and requires higher concentrations of regenerating reagents and/or energy inputs., Изучена адсорбция ионов As(V), Cr(VI), Cu(II), Cd(II), Pb(II) неорганическими и органо-неорганическими адсорбентами на основе гидратированных оксидов Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV), Al(III), Fe(III) и рассчитаны величины коэффициента распределения. Обнаружена высокая избирательность оксидов и органо-неорганических адсорбентов в присутствии однозарядных конкурирующих ионов. Найдено, что в случае применения в составе органо-неорганических адсорбентов оксидов Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV) адсорбат образует с поверхностью внешнесферные комплексы. Применение в качестве неорганической компоненты адсорбента оксида Fe(III) приводит к образованию внутрисферных комплексов. В этом случае регенерация ионообменных адсорбентов затруднена и для нее требуются более высокие концентрации регенерирующих реагентов и/или энергозатраты., Вивчено адсорбцію іонів As (V), Cr (VI), Cu (II), Cd (II), Pb (II) неорганічними та органо-неорганічними адсорбентами на основі гідратованих оксидів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV), Al (III), Fe (III) і розраховані величини коефіцієнтів розподілу. Введення індивідуальних та подвійних оксигідратів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV), Fe (III) у органічні іоніти призводить до збільшення сорбційної здатності відносно Pb2+, CrO4-, HAsO42- іони та зменшення відносно іонів Cu2+. Виявлена висока селективність оксидів і органо-неорганічних адсорбентів у присутності однозарядних конкуруючих іонів. Показана можливість позитивного впливу на величину сорбційної ємності органічних аніонообмінників щодо HAsO42- в умовах присутності конкуруючих нітрат-іонів шляхом додавання селективного полівалентного оксигідрату металу. Результати досліджень в двокомпонентних модельних розчинах підтверджують відсутність селективності в органічних іонітах та досить високу селективність неорганічних сорбентів та органо-неорганічних іонообмінників. Здатність до регенерації органо-неорганічних сорбентів порівнянна і навіть вища, ніж у органічних смол. При відносно невеликій кількості введеного неорганічного компонента відбувається відновлення до 70-80% ємності, що дозволяє прогнозувати їх ефективне використання в режимах багатоступеневої експлуатації. Регенеруємість органо-неорганічних сорбентів, що містять лише оксид заліза в аналогічних умовах, близька до нуля. У цьому випадку регенерація іонообмінних адсорбентів є складною і вимагає більшої концентрації регенеруючих реагентів (під час хімічної регенерації) та / або споживання енергії (з термічною або електрохімічною регенерацією). Знайдено, що в разі застосування в складі органо-неорганічних адсорбентів гідратованих оксидів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV) адсорбат утворює з поверхнею зовнішньосферні комплекси. Застосування в якості неорганічного компоненту адсорбенту оксиду Fe (III) призводить до утворення внутрішньосферних комплексів. У цьому випадку регенерація іонообмінних адсорбентів ускладнена та для неї потрібні більш високі концентрації регенеруючих реагентів і/або енерговитрати.

Магістерська дисертація: 112 ст., 34 табл., 21 рис., 95 використаних літературних джерела. Магістерську дисертацію було виконано з чотирьох розділів: літературний огляд, об’єкти та методи досліджень, обговорення результатів, розробка стартап-проекту. Метою роботи є розробка та наукове обгрунтування методу, що дозволить з високою ефективністю вилучати сполуки арсену з природної та технічної води. Об’єктом дослідження є прoцеси мембраннoгo oпріснення, рoзділення та кoнцентрування розчинів, які містять трьохвалентний арсен, а також процеси сорбційного кондиціонування пермеатів та діалізатів за вмістом арсену. Предмет дослідження є створення та застосування нового ефективного методу видалення сполук арсену з води. Отримані результати є основою для прогнозування якості опрісненої води за вмістом сполук арсену при опрісненні вод різного складу, а також науковим підґрунтям для розробки раціональних технологічних схем, у тому числі гібридних, очищення природних та стічних вод, що містять вказані компоненти. Магістерська дисертація: 112 ст., 34 табл., 21 рис., 95 використаних літературних джерела. Магістерську дисертацію було виконано з чотирьох розділів: літературний огляд, об’єкти та методи досліджень, обговорення результатів, розробка стартап-проекту. Метою роботи є розробка та наукове обгрунтування методу, що дозволить з високою ефективністю вилучати сполуки арсену з природної та технічної води. Об’єктом дослідження є прoцеси мембраннoгo oпріснення, рoзділення та кoнцентрування розчинів, які містять трьохвалентний арсен, а також процеси сорбційного кондиціонування пермеатів та діалізатів за вмістом арсену. Предмет дослідження є створення та застосування нового ефективного методу видалення сполук арсену з води. Отримані результати є основою для прогнозування якості опрісненої води за вмістом сполук арсену при опрісненні вод різного складу, а також науковим підґрунтям для розробки раціональних технологічних схем, у тому числі гібридних, очищення природних та стічних вод, що містять вказані компоненти. Магистерская диссертация: 112 стр., 34 табл., 21 рис., 95 использованных литературных источников. Магистерскую диссертацию было выполнено из четырех разделов: литературный обзор, объекты и методы исследований, обсуждение результатов, разработка стартап-проекта. Целью работы является разработка и научное обоснование метода, что позволит с высокой эффективностью удалять соединения мышьяка с природной и технической воды. Объектом исследования являются прoцесы мембраннoгo oпреснення, раздилення и кoнцентрировання растворов, содержащих трехвалентеный мышьяк, а также процессы сорбционной кондиционирования пермеата и диализата по содержанию мышьяка. Предмет исследования является создание и применение нового эффективного метода удаления соединений мышьяка из воды. Полученные результаты являются основой для прогнозирования качества опресненной воды по содержанию соединений мышьяка при опреснении вод различного состава, а также научным основанием для разработки рациональных технологических схем, в том числе гибридных, очистки природных и сточных вод, содержащих указанные компоненты.

Вивчено адсорбцію іонів As (V), Cr (VI), Cu (II), Cd (II), Pb (II) неорганічними та органо-неорганічними адсорбентами на основі гідратованих оксидів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV), Al (III), Fe (III) і розраховані величини коефіцієнтів розподілу. Введення індивідуальних та подвійних оксигідратів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV), Fe (III) у органічні іоніти призводить до збільшення сорбційної здатності відносно Pb2+, CrO4-, HAsO42- іони та зменшення відносно іонів Cu2+. Виявлена висока селективність оксидів і органо-неорганічних адсорбентів у присутності однозарядних конкуруючих іонів. Показана можливість позитивного впливу на величину сорбційної ємності органічних аніонообмінників щодо HAsO42- в умовах присутності конкуруючих нітрат-іонів шляхом додавання селективного полівалентного оксигідрату металу. Результати досліджень в двокомпонентних модельних розчинах підтверджують відсутність селективності в органічних іонітах та досить високу селективність неорганічних сорбентів та органо-неорганічних іонообмінників. Здатність до регенерації органо-неорганічних сорбентів порівнянна і навіть вища, ніж у органічних смол. При відносно невеликій кількості введеного неорганічного компонента відбувається відновлення до 70-80% ємності, що дозволяє прогнозувати їх ефективне використання в режимах багатоступеневої експлуатації. Регенеруємість органо-неорганічних сорбентів, що містять лише оксид заліза в аналогічних умовах, близька до нуля. У цьому випадку регенерація іонообмінних адсорбентів є складною і вимагає більшої концентрації регенеруючих реагентів (під час хімічної регенерації) та / або споживання енергії (з термічною або електрохімічною регенерацією). Знайдено, що в разі застосування в складі органо-неорганічних адсорбентів гідратованих оксидів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV) адсорбат утворює з поверхнею зовнішньосферні комплекси. Застосування в якості неорганічного компоненту адсорбенту оксиду Fe (III) призводить до утворення внутрішньосферних комплексів. У цьому випадку регенерація іонообмінних адсорбентів ускладнена та для неї потрібні більш високі концентрації регенеруючих реагентів і/або енерговитрати. It was studied sorption of As (V), Cr (VI), Cu (II), Cd (II), Pb (II) ions by inorganic and organic-inorganic ionites based on hydrated oxides of Zr (IV), Ti (IV), Sn ( IV), Al (III), Fe (III) from isotherms of sorption and values of the distribution coefficients are calculated. High selectivity of oxides was observed in the presence of singly charged competing ions. It was found that in the case of the use of Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV) oxyhydrates as a hybrid ionite in the composition, regeneration of 0.1 M with NaOH results in a 70-80% reduction in the absorptivity. The use of Fe (III) oxide as adsorbent leads to formation of intraspheric complexes. In this case, regeneration of ion-exchange adsorbents is difficult and requires higher concentrations of regenerating reagents and/or energy inputs. Изучена адсорбция ионов As(V), Cr(VI), Cu(II), Cd(II), Pb(II) неорганическими и органо-неорганическими адсорбентами на основе гидратированных оксидов Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV), Al(III), Fe(III) и рассчитаны величины коэффициента распределения. Обнаружена высокая избирательность оксидов и органо-неорганических адсорбентов в присутствии однозарядных конкурирующих ионов. Найдено, что в случае применения в составе органо-неорганических адсорбентов оксидов Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV) адсорбат образует с поверхностью внешнесферные комплексы. Применение в качестве неорганической компоненты адсорбента оксида Fe(III) приводит к образованию внутрисферных комплексов. В этом случае регенерация ионообменных адсорбентов затруднена и для нее требуются более высокие концентрации регенерирующих реагентов и/или энергозатраты.

У овој дисертацији је проучаван степен контаминације тешким металима одабране локације за истраживање, са анализом могућности употребе постојећих аутохтоних биљних врста које су се природно развиле за процес фиторемедијације која не захтева значајнија финансијска улагања и анализа аспеката коришћења биомасе која потиче из ремедијације одабране локације у енергетске сврхе. Одабрана је локација одлагалишта индустријског отпада, хемијске идустрије „Обојена металургија“, акционарског друштва за производњу и прераду цинка „Зорка“, Шабац у реструктуирању. Систематизацијом постојећих сазнања из области управљања локацијама контаминираних тешким металима и могућности коришћења у енергетске сврхе биомасе биљног порекла из ремедијације оваквих локација и експерименталном провером претпоставки о загађењу одабране локације истраживања идентификованим загађујућим елеменатима у земљишту на локацији истраживања, првенствено металима оловом (Pb), кадмијумом (Cd), бакром (Cu), цинком (Zn) и металоидом арсеном (As), са проценом потенцијала аутохтоних биљних култура са локације истраживања: топола (Populus ssp.), кисело дрво (Ailanthus glandulosa L.), багрем (false acacia, Robinia pseudoacacia L.), амброзија (Artemisia artemisiifolia L.), и дивизма (Verbascum thapsus L.) којима би могла да се изврши ремедијација локације, фиторемедијацијом, било фитоекстракцијом или фитостабилизацијом, са нагласком на енергетском искоришћењу биомасе испитиваних биљних култура насталих фиторемедијацијом на локацији истраживања и с тим у вези повезаних процеса, извршена је анализа могућих ризика и користи од употребе добијене биомасе као горива. Хемијским и инструменталним методама је утврђено да је локација истраживања на којој је одлаган отпадни јаросит талог пореклом из индустријске производње цинка и кадмијума хидрометалуршким поступком на земљиште и мешан и покриван земљом, загађена тешким и токсичним металима, оловом (Pb), vi кадмијумом (Cd), бакром (Cu), цинком (Zn), никлом (Ni), хромом (Cr) и металоидом арсеном (As). Контаминација земљишта тешким металима у области корена испитиваних биљних врста: Artemisia artemisiifolia L., Ailanthus glandulosa L., false acacia, Populus ssp. и Verbascum thapsus L. је била у следећем опадајућем низу: Zn>>Pb>>Cu>Cd>As>Ni>Cr. Средње вредности концентрација метала, Pb, Cd, Zn, Cu, Cr, Ni и As, у земљишту у околини корена испитиваних биљних врста током 7 година истраживања су: 22,948.64 mg Pb/kg, 865.36 mg Cd/kg, 85,301.73 mg Zn/kg, 3,193.32 mg Cu/kg, 50.72 mg Ni/kg, 41.67 mg Cr/kg и 617.94 mg As/kg. Средње вредности концентрација Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, Cr и As су биле у паду у односу на концентрације ових елемената у првој години истраживања за 36.83% у случају Pb, 25.48% у случају Cd, 15.73% у случају Zn, 23.32% у случају Ni, 96.13% у случају Cr, 36.85% у случају As што је указивало да се природни процеси везано за фиторемедијацију одвијају на испитиваној локацији. У случају Cu није дошло до значајнијих промена концентрација у земљишту... In this thesis has studied the degree of contamination by heavy metals of the selected location for research, with the analysis of the possible use of existing autochthonous plant species that are naturally developed for phytoremediation process, that does not require significant financial investment, and analysis of the aspects of the use of biomass, originating from remediation of the selected location, for energy purposes. For research is chosen the location where was disposed industrial waste from the chemical industry, "Non-ferrous metallurgy", a joint stock company for the production and processing of zinc "Zorka", Šabac in restructuring. By systematization of existing knowledge in the field of the heavy metals contaminated sites and possibilities of using biomass for energy purposes of plant origin from the remediation of such sites and by experimental verification of assumptions about the pollution of the selected location, research identified polluting elements in the soil at the research location, primarily metals, lead (Pb), cadmium (Cd), copper (Cu), zinc (Zn) and metalloid arsenic (As), with an assessment of the potential of native wild plants from the research location: poplar (Populus ssp.), ailanthus (Ailanthus glandulosa L.), false acacia (acacia, Robinia pseudoacacia L.), ragweed (Artemisia artemisiifolia L.), and mullein (Verbascum thapsus L.) which could be enforced site remediation, by phytoremediation, phytoextraction or phytostabilisation, with an emphasis on energy utilization of biomass from tested native wild plants, created by phytoremediation on the research location and in this regard related processes, an analysis of the potential risks and benefits obtained from the use of biomass as fuel. By chemical and instrumental methods was found that the location of research, in which the jarosite waste, as residue waste originating from industrial production of zinc and cadmium by hydrometallurgy process, has disposed, mixed and cover with soil, is polluted with toxic heavy metals, lead (Pb), cadmium (Cd), copper (Cu), zinc (Zn), nickel (Ni), chromium (Cr) and metalloid arsenic (As). Soil contamination by heavy metals in the rhizosphere of tested plant species: x Artemisia artemisiifolia L., Ailanthus glandulosa L., false acacia, Populus ssp. and Verbascum thapsus L. was in the following decreasing order: Zn>>Pb>>Cu>Cd>As>Ni>Cr. Mean values of metal concentrations, Pb, Cd, Zn, Cu, Cr, Ni и As, in the the rhizosphere of tested plant species during the 7 years of research are: 22,948.64 mg Pb/kg, 865.36 mg Cd/kg, 85,301.73 mg Zn/kg, 3,193.32 mg Cu/kg, 50.72 mg Ni/kg, 41.67 mg Cr/kg and 617.94 mg As/kg. Mean values of Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, Cr and As were decreased compared to the concentrations of these elements in the first year, and that, for 36.83% in the case of Pb, 25.48% in the case of Cd, 15.73% in the case of Zn, 23.32 % in the case of Ni, 96.13% in the case of Cr, 36.85% in the case of As, which indicated that natural processes related to phytoremediation, taking place on the examined site. In the case of Cu there has been no significant change in concentration in the soiL...

В статті наведено результати дослідження вмісту Cd, Pb, Al та As у крові корів господарств Чернігівської області (північно-східна біогеохімічна зона) з різними технологіями утримання. Вміст важких металів досліджували методом атомно-емісійної спектрометрії на приладі Optima 210 DV. У крові корів північно-східної зони за стійлово-пасовищної системи їх утримання вміст Кадмію – 0,03±0,03 мг/л, Плюмбуму – 0,08±0,05 мг/л, Алюмінію – 2,02±1,39 мг/л. Уміст Арсену складає 0,47±0,43 мг/л, що перевищує ГДК у 9,4 раза. У крові корів північно-східної зони за безприв’язної системи їх утримання концентрація складає: Алюмінію 0,47±0,17 мг/л; Кадмію 0,005±0,002 мг/л, що нижче за ГДК у 10 разів; Плюмбуму 0,05± 0,02 мг/л, що нижче за ГДК у 2 рази; Арсену – 0,16±0,22 мг/л, що перевищує ГДК – у 3,2 раза. У крові корів північно-східної зони за стійлової системи утримання вміст складає: Алюмінію 0,63±0,37 мг/л; Кадмію 0,001±0,001 мг/л, що нижче за ГДК у 10 разів; Арсену 0,48±0,14 мг/л, що перевищує ГДК у 9,6 раза; Плюмбуму 1,76±1,81 мг/л, що перевищує ГДК у 17 разів., В статье приведены результаты определения концентрации Cd, Pb, Al, As в крови коров хозяйств Черниговской области (северо-восточная биогеохимическая зона) при разных технологиях содержания. Коцентрацию тяжелых металлов исследовали методом атомно-эмиссионной спектрометрии на приборе Optima 210 DV. В крови коров северо-восточной зоны при стойлово-пастбищной системе их содержания концентрация кадмия – 0,03 ± 0,03 мг/л, свинца – 0,08 ± 0,05 мг/л, алюминия – 2,02 ± 1,39 мг/л. Содержание мышьяка составляет 0,47 ± 0,43 мг/л, что превышает ПДК – в 9,4 раза. В крови коров северо-восточной зоны при беспривязном содержании концентрация составляет: Алюминия 0,47 ± 0,17 мг/л; Кадмия 0,005 ± 0,002 мг/л, что ниже ПДК в 10 раз; Свинца 0,05 ± 0,02 мг/л, что ниже ПДК в 2 раза; Мышьяка – 0,16 ± 0,22 мг / л, что превышает ПДК – в 3,2 раза. В крови коров северо-восточной зоны при стойловой системе содержания концентрация составляет: Алюминия 0,63 ± 0,37 мг/л; Кадмия 0,001 ± 0,001 мг/л, что ниже ПДК в 10 раз; Мышьяка 0,48 ± 0,14 мг / л, что превышает ПДК в 9,6 раза, Свинца 1,76 ± 1,81 мг / л, что превышает ПДК в 17 раз., In the article the results of research of Cd, Pb, Al, As content in the blood of cow from the farms of Chernihiv region (northern-eastern biogeochemical zone) at different technologies of keeping are presented. The content of heavy metals was investigated by atomic emission spectrometry using Optima 210 DV. In the blood of cows of the northern-eastern biogeochemical zone at stable pasture system of keeping was observed that the Cadmium content is 0,03 ± 0,03 mg/l, the content of Plumbum is 0,08 ± 0,05 mg/l, the content of Aluminium is 2,02 ± 1,39 mg/l. The content of Arsene is 0,47 ± 0,43 mg/l that exceeds MPC in 9,4 times. In the blood of cows of the northern-eastern biogeochemical zone at loose keeping system was observed that the concentration of Aluminum is 0,47 ± 0,17 mg/l; of Cadmium is 0,005 ± 0,002 mg/l that is lower in 10 times at the MPC; the content of Plumbum is 0,05 ± 0,02 mg/l in twice lower at the MPC; the content of Arsene is 0,16 ± 0,22 mg/l that exceeds it in 3,2 times. In the blood of cows of the northern-eastern biogeochemical zone at stable system of keeping the Aluminum content is 0,63 ± 0,37 mg/l; the Cadmium content is 0,001 ± 0,001 mg/l that is lower at the MPC in 10 times; the content of Arsene is 0,48 ± 0,14 mg/l that exceeds in 9,6 times at the MPC; and the content of Plumbum is 1,76 ± 1,81 mg/l that exceeds in 17 times at the MPC.

Обоснована необходимость удаления соединений мышьяка в процессе подготовки питьевой воды. Рассмотрены возможные способы попадания соединений мышьяка в природные воды и приведены примеры мышьякосодержащих веществ, характерных для тех или иных геохимических и гидробиологических условий. Рассмотрены возможные способы удаления соединений мышьяка из природных вод, среди которых: осадительные методы (коагуляция/фильтрация, известковое умягчение и др.), адсорбция, ионный обмен, мембранные процессы (микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос) и другие. Показана необходимость перевода имеющихся в воде соединений As(III) в As(V) и приведен обзор возможных окислителей. Поскольку стандартными методами As удаляется плохо, то разработка новых способов очистки природных вод от соединений мышьяка является крайне актуальной. Использование соединений Fe(III) в будущем может стать важной частью комбинированных методов удаления мышьякосодержащих веществ из природных вод благодаря окислительным и сорбционным свойствам этих соединений. Перспективными в контексте удаления соединений мышьяка из природных вод выглядят такие сочетания традиционных методов как сорбция/мембранная фильтрация, дозировка окислителей/мембранная фильтрация, но информация о проведении систематических исследований по данной тематике в Украине на сегодняшний день отсутствует., The article substantiates the need for the removal of arsenic in drinking water treatment . Possible ways of arsenic compounds getting into natural waters and examples of characteristic arsenic substances for different geochemical and hydro-biological conditions are presented. Possible methods for removing arsenic from natural waters, including settling techniques (coagulation / filtration, lime softening and etc.), adsorption, ion exchange, membrane processes (microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis) and others. The article shows the need to transform existing in water As(III) to As(V) and provides an overview of the possible oxidizers. Because conventional methods of arsenic removing is not effective, the development of new methods of water purification from arsenic compounds is very important. The use of compounds Fe (III) in the future may become an important part of the combined methods of arsenic compounds removing from natural waters because these compounds have oxidation and sorption properties. Perspective in the context of arsenic removing from natural waters are combinations of traditional techniques such as the adsorption / membrane filtration, the dosage of oxidants / membrane filtration, but information about present systematic research of this subject in Ukraine today is missing., Обґрунтовано необхідність видалення сполук арсену в процесі підготовки питної води. Розглянуто можливі способи потрапляння сполук арсену у природні води та наведено приклади арсеновмісних речовин, характерних для тих чи інших геохімічних та гідробіологічних умов. Розглянуто можливі способи видалення сполук арсену з природних вод, серед яких - осаджувальні методи (коагуляція/фільтрація, вапняне пом’якшеня та ін.), адсорбція, іонний обмін, мембранні процеси (мікрофільтрація, ультрафільтрація, нанофільтрація, зворотній осмос) тощо. Показано необхідність перетворення наявних у воді сполук As(ІІІ) в As(V) та наведено огляд можливих окисників. Оскільки стандартними методами As видаляється не ефективно, то розробка нових способів очищення природних вод від сполук арсену є вкрай актуальною. Використання сполук Fe(III) в майбутньому може стати важливою частиною комбінованих методів видалення арсеновмісних речовин з природних вод завдяки окисним та сорбційним властивостям цих сполук. Перспективними в контексті видалення сполук арсену з природних вод виглядають такі поєднання традиційних методів як сорбція/мембранна фільтрація, дозування окисників/мембранна фільтрація, але інформація про проведення систематичних досліджень за даною тематикою в Україні на сьогодняшній день відсутня.

Обґрунтовано необхідність видалення сполук арсену в процесі підготовки питної води. Розглянуто можливі способи потрапляння сполук арсену у природні води та наведено приклади арсеновмісних речовин, характерних для тих чи інших геохімічних та гідробіологічних умов. Розглянуто можливі способи видалення сполук арсену з природних вод, серед яких – осаджувальні методи (коагуляція/фільтрація, вапняне пом’якшеня та ін.), адсорбція, іонний обмін, мембранні процеси (мікрофільтрація, ультрафільтрація, нанофільтрація, зворотній осмос) тощо. Показано необхідність перетворення наявних у воді сполук As(ІІІ) в As(V) та наведено огляд можливих окисників. Оскільки стандартними методами As видаляється не ефективно, то розробка нових способів очищення природних вод від сполук арсену є вкрай актуальною. Використання сполук Fe(III) в майбутньому може стати важливою частиною комбінованих методів видалення арсеновмісних речовин з природних вод завдяки окисним та сорбційним властивостям цих сполук. Перспективними в контексті видалення сполук арсену з природних вод виглядають такі поєднання традиційних методів як сорбція/мембранна фільтрація, дозування окисників/мембранна фільтрація, але інформація про проведення систематичних досліджень за даною тематикою в Україні на сьогодняшній день відсутня. The article substantiates the need for the removal of arsenic in drinking water treatment. Possible ways of arsenic compounds getting into natural waters and examples of characteristic arsenic substances for different geochemical and hydro-biological conditions are presented. Possible methods for removing arsenic from natural waters, including settling techniques (coagulation / filtration, lime softening and etc.), adsorption, ion exchange, membrane processes (microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis) and others. The article shows the need to transform existing in water As(III) to As(V) and provides an overview of the possible oxidizers. Because conventional methods of arsenic removing is not effective, the development of new methods of water purification from arsenic compounds is very important. The use of compounds Fe (III) in the future may become an important part of the combined methods of arsenic compounds removing from natural waters because these compounds have oxidation and sorption properties. Perspective in the context of arsenic removing from natural waters are combinations of traditional techniques such as the adsorption / membrane filtration, the dosage of oxidants / membrane filtration, but information about present systematic research of this subject in Ukraine today is missing. Обоснована необходимость удаления соединений мышьяка в процессе подготовки питьевой воды. Рассмотрены возможные способы попадания соединений мышьяка в природные воды и приведены примеры мышьякосодержащих веществ, характерных для тех или иных геохимических и гидробиологических условий. Рассмотрены возможные способы удаления соединений мышьяка из природных вод, среди которых: осадительные методы (коагуляция/фильтрация, известковое умягчение и др.), адсорбция, ионный обмен, мембранные процессы (микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос) и другие. Показана необходимость перевода имеющихся в воде соединений As(III) в As(V) и приведен обзор возможных окислителей. Поскольку стандартными методами As удаляется плохо, то разработка новых способов очистки природных вод от соединений мышьяка является крайне актуальной. Использование соединений Fe(III) в будущем может стать важной частью комбинированных методов удаления мышьякосодержащих веществ из природных вод благодаря окислительным и сорбционным свойствам этих соединений. Перспективными в контексте удаления соединений мышьяка из природных вод выглядят такие сочетания традиционных методов как сорбция/мембранная фильтрация, дозировка окислителей/мембранная фильтрация, но информация о проведении систематических исследований по данной тематике в Украине на сегодняшний день отсутствует.

Узагальнення інформації щодо природних та антропогенних шляхів та причин надходження сполук арсену в природні води. Встановлення переважних форм перебування сполук арсену в водному середовищі. Проведення порівняльного аналізу та узагальнення існуючої інформації щодо новітніх методів та матеріалів для глибокого видалення арсену з води. Відпрацювання методик визначення арсену в водних розчинах: фотометричної із використанням фотоколориметра та методики визначення на атомно-абсорбційному спектрометрі. Аналіз переваг та недоліків використання методик, уточнення умов та границь застосування. Визначення та узагальнення даних щодо наявності, концентраційних рівнів та форм присутності арсену у природних підземних та поверхневих водах України. Проведення експериментальних досліджень та визначення фізико-хімічних та сорбційних характеристик ряду матеріалів органічного та неорганічного походження, що є селективними по відношенню до арсену. Проведення експериментальних досліджень та визначення параметрів баромембранних методів вилучення арсену з води. Визначення оптимальних умов перебігу процесів глибокого видалення арсену з води сорбційним та мембранним методами. Розробка на основі проведених досліджень технологічних пропозицій та визначення технічних параметрів щодо високоефективного та екологічно безпечного процесу глибокого очищення води від сполук арсену. Комплексна технологія глибокого вилучення арсену з водних середовищ включає попередню підготовку води із застосуванням механічної фільтрації, мембранну обробку води з наступним видаленням арсену з перміату зі зниженим вмістом цільового компоненту спеціально підібраними селективними сорбентами та вилученям арсену з розчину концентрату дешевими сорбентами, одержаними на базі відпрацьованих у процесах демінералізації води іонітами. The information about both, natural and anthropogenic ways and the reasons of arsenic compounds appearance in natural waters are generalised. Prevailing forms of the presence of arsenic compounds in water medium are defined. The comparative analysis and summarization of the existing information on the novel methods and materials for deep extraction of arsenic from water are carried out. The definition of arsenic in water solutions by photometric method and on an atomic-absorption spectrometer is conducted. The advantages and lacks of used methods, specification of conditions and application limits are analysed. The data about presence, concentration levels and forms of arsenic at natural underground and surface waters of Ukraine are defined and generalised. Experimental researches and definition of physicochemical and sorption characteristics of a line of an organic and inorganic materials which are selective for extraction of arsenic from water are carried out. Experimental investigations and definition of parameters of the membrane methods of arsenic extraction from water are conducted. Optimum conditions of deep arsenic extraction from water by sorption and membrane methods are determined. On the basis of the spent researches the technological offers are developed and technical parameters of highly effective and ecological-safety process of deep water purification from arsenic are established. The complex technology of deep arsenic removal from water includes preliminary preparation of water with use of a mechanical filtration, membrane treatment of water with the following removal of arsenic from permeate (with low concentration of target component) by the special selective sorbents and extraction of arsenic from a concentrate by the cheap sorbents received on the basis of the ionites exhausted in demineralization processes. Обобщение информации о природных и антропогенных путях и причинах поступления соединений мышьяка в природные воды. Определение преобладающих форм присутствия соединений мышьяка в водных средах. Проведение сравнительного анализа и обобщение существующей информации о новейших методах и материалах для глубокого извлечения мышьяка из воды. Отработка методик определения мышьяка в водных растворах: фотометрической с использованием фотоколориметра и методики определения на атомно-абсорбционном спектрометре. Анализ преимуществ и недостатков использования методик, уточнение условий и пределов применения. Определение и обобщение данных о наличии, концентрационных уровнях и формах присутствии мышьяка в природных подземных и поверхностных водах Украины. Проведение экспериментальных исследований и определение физико-химических и сорбционных характеристик ряда материалов органического и неорганического происхождения, селективных по отношению к мышьяку. Проведение экспериментальных исследований и определение параметров баромембранных методов извлечения мышьяка из воды. Определение оптимальных условий протекания процессов глубокого извлечения арсена из воды сорбционным и мембранным методами. Разработка на основе проведенных исследований технологических предложений и определение технических параметров высокоэффективного и экологически безопасного процесса глубокой очистки воды от соединений мышьяка. Комплексная технология глубокого удаления мышьяка из водных сред включает предварительную подготовку воды с использованием механической фильтрации, мембранную обработку воды с последующим извлечением мышьяка из пермеата со сниженным содержанием целевого компонента специально подобранными селективными сорбентами и извлечением мышьяка из раствора концентрата дешевыми сорбентами, полученными на основе отработанных в процессах деминерализации воды ионитами.

Звіт про НДР: 106 стор., 26 табл., 42 рис., 35 джерел літератури. Об‘єкт дослідження - сукупність методів та матеріалів, комбінація та оптимальне використання яких дозволяє досягати необхідної якості очищеної від арсену води, скоротити витрати на процес очистки та підвищити його екологічну безпеку. Мета роботи полягала у визначенні технічних та технологічних характеристик новітніх матеріалів і методів для вилучення арсену з води, пошуку оптимальних рішень та розробці технологічних пропозицій щодо створення високоефективної ресурсозберігаючої та екологічно безпечної технології глибокого очищення забруднених вод від арсену та його сполук природного та антропогенного походження. Методи дослідження – аналітичні (титрометричний, йонометричний, фотоколориметричний, спектрометричний), сорбційні, мембранні. В результаті виконаної роботи: - узагальнено інформацію щодо природних та антропогенних шляхів та причин надходження сполук арсену в природні води, новітніх методів та матеріалів для глибокого видалення арсену з води; - відпрацьовані методики визначення арсену в водних розчинах, визначені та узагальнені дані щодо наявності, концентраційних рівнів та форм присутності арсену у природних підземних та поверхневих водах України; - проведено експериментальні дослідження та визначено фізико-хімічні та сорбційні характеристики селективних по відношенню до арсену матеріалів органічного та неорганічного походження; - проведено експериментальні дослідження та визначено параметри мембранного методу вилучення арсену з води; - визначено оптимальні умови перебігу процесів глибокого видалення арсену з води сорбційним та мембранним методами; - на основі проведених досліджень розроблено технологічні пропозиції та визначено технічні параметри щодо високоефективного та екологічно безпечного процесу глибокого очищення води від сполук арсену.