Использование пеностекла (гранулированного) в очистке городских поверхностных сточных вод

Введение. При очистке природных объектов от тяжелых металлов определяющую роль играют сорбционные технологии, для развития которых необходимы новые виды сорбентов. Цель исследования — оценка сорбционной способности гранулированного пеностекла при очистке поверхностных сточных вод (СВ) с урбанизированных территорий от тяжелых металлов (на примере Co, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb и Zn).

Материалы и методы. В качестве сорбента использовали гранулированное пеностекло. Сорбатом являлись поверхностные СВ урбанизированной территории г. Челябинска. Изучалось взаимодействие в системе «сорбент – сорбат» в лабораторных условиях методом ограниченного объема при статической сорбции, когда поллютанты находились в жидкой фазе и приводились в контакт с неподвижным сорбентом. Варьировали время контакта сорбента с сорбатом от 3 до 168 ч и температуру окружающей среды от 0 до 20 °С. Структуру и состав поверхности сорбентов исследовали на электронном растровом микроскопе JEOL JSM-6460LV с приставкой для микрорентгеноспектрального анализа. Изменение состава сорбата при взаимодействии с сорбентами определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии на приборе OPTIMA 2100 DV (Perkin Elmer). Водородный показатель устанавливали на микропроцессорном рН-метре рН-150МИ.

Результаты. Изучены структура и состав поверхности гранулированного пеностекла. Выявлена эффективность сорбции гранулированного пеностекла тяжелых металлов из СВ урбанизированной территории.

Выводы. Полученные результаты показывают, что исследованное гранулированное пеностекло — эффективный сорбционный материал, позволяющий извлекать тяжелые металлы (кобальт, хром, медь, железо, никель, свинец, цинк) из поверхностного стока городов.

1. Pichór W., Kamiński A., Szołdra P., Frąc M. Lightweight cement mortars with granulated foam glass and waste perlite addition // Advances in Civil Engineering. 2019. Vol. 2019. Pp. 1–9. DOI: 10.1155/2019/1705490

2. Bessonov I., Bulgakov B., Zhukov A., Gradov V., Ivanova N., Kodzoev M.B. Lightweight concrete based on crushed foam glass aggregate // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1083. Issue 1. P. 012038. DOI: 10.1088/1757-899X/1083/1/012038

3. Бадретдинова В.Т., Серых Т.А. Роль разработки технологии гранулированного пеностекла в развитии отраслевых направлений «зеленой» экономики // Инвестиции, строительство, недвижимость как драйверы социально-экономического развития территории и повышения качества жизни населения : мат. IX Междунар. науч.-практ. конф. 2019. С. 786–789. EDN IRDPZO.

4. Dobeš P., Ižvolt L., Mečár M. Experimental verification of modified sub-ballast layers, application of foam glass boards // Civil and Environmental Engineering. 2022. Vol. 18. Issue 1. Pp. 367–374. DOI: 10.2478/cee-2022-0034

5. Сопегин Г.В. Подбор состава и исследование свойств легкого бетона на основе гранулированного пеностекла // Master's Journal. 2018. № 1. С. 104–111. EDN UZHPTO.

6. Закревская Л.В., Попов М.Ю. Легкие бетоны на основе гранулированного пеностекла // Архитектура. Строительство. Образование. 2015. № 1 (5). С. 26–31. EDN TOKXOJ.

7. Melnikov V.P., Melnikova A.A., Ivanov K.S. The use of granular foam-glass ceramic in the Arctic construction of low-rise buildings // Arctic: Ecology and Economy. 2022. Vol. 12. Issue 2. Pp. 271–280. DOI: 10.25283/2223-4594-2022-2-271-280

8. Libor I., Peter D., Holešová M., Deividas N. Assesment of the possibility of foam glass application in the sub-ballast layers // Journal of Civil Engineering and Management. 2023. Vol. 29. Issue 3. Pp. 253–267. DOI: 10.3846/jcem.2023.18429

9. Chahour K., Aboutaleb D., Safi B., Mazari T., Zeghad M. Granulated foam glass based on mineral wastes used for building materials // Building Acoustics. 2017. Vol. 24. Issue 4. Pp. 281–294. DOI: 10.1177/1351010X17739434

10. Карпенко М.А., Тихомирова И.Н. Эффективный тепло- и звукоизоляционный материал на основе гранулированного пеностекла и минерального связующего // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. 31. № 3 (184). С. 43–45. EDN ZRTORH.

11. Krasnyuk A., Hromova O., Shcherbak A., Zibrov I. The mechanisms of formation of foam glass structure as an effective insulator for enclosing structures in architectural design of buildings and structures // Bridges and tunnels: Theory, Research, Practice. 2022. Issue 21. Pp. 44–57. DOI: 10.15802/bttrp2022/258261

12. Модернизация технологии гранулированного пеностекла и перспективы использования материала // Нанотехнологии в строительстве : научный интернет-журнал. 2013. Т. 5. № 1. С. 64–76. EDN QABPZH.

13. Žurauskienė R., Navickienė L. Foam glass granule usage in tile glue mixtures that use a reduced portland cement amount // Materials. 2023. Vol. 16. Issue 3. P. 1269. DOI: 10.3390/ma16031269

14. Сорокин Д.С., Береговой В.А. Искусственные пористые заполнители на основе гранулированного пеностекла // Региональная архитектура и строительство. 2015. № 2 (23). С. 78–83. EDN UBGTRL.

15. Кетов Ю.А., Словиков С.В. Синтактические полимерные композиционные материалы высоконаполненные гранулированным пеностеклом // Computational Nanotechnology. 2019. Т. 6. № 3. С. 39–46. DOI: 10.33693/2313-223X-2019-6-3-39-46. EDN SZDRQZ.

16. Богатова С.Н., Богатов А.Д., Аршинова Ю.Д., Пупков М.Н. Водостойкость каркасных строительных композитов на основе гранулированного пеностекла // XLVII Огарёвские чтения : мат. науч. конф. 2019. С. 119–123. EDN DMHLEL.

17. Ширяев Е.В. Экранирование испарения пролива легковоспламеняющихся жидкостей гранулированной подложкой из пеностекла // Проблемы техносферной безопасности : мат. Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. 2020. № 9. С. 73–79.

18. Катеев Р.И., Газизов М.Г., Латыпова Д.В. Облегченный тампонажный раствор с гранулированным пеностеклом // Инженер-нефтяник. 2014. № 4. С. 5–8. EDN TDOWXN.

19. Ivanov K. Use of granulated foam glass ceramics in the bases of transport facilities in the Arctic // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2022. Vol. 59. Issue 1. Pp. 85–91. DOI: 10.1007/s11204-022-09787-7

20. Go H.W., Moon S.-Y., Kim H.S., Jang S.Y., Kang E.B., Joo J.C. Evaluation of the feasibility of foam glass as filter media in rain garden // Journal of Korean Society of Environmental Engineers. 2022. Vol. 44. Issue 12. Pp. 603–615. DOI: 10.4491/KSEE.2022.44.12.603

21. Коган В.Е., Згонник П.В., Ковина Д.О. Нефтесорбенты из пеностекла и кинетика нефтепоглощения // Теория и практика современной науки : мат. IX Междунар. науч.-практ. конф. 2013. С. 36–41.

22. Коган В.Е., Згонник П.В., Черняев В.А. Нефтесорбенты из пенополиуретанов и кинетика нефтепоглощения // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013. № 5. С. 26–30. EDN RAFOYT.

23. Коган В.Е., Згонник П.В., Ковина Д.О., Черняев В.А. Использование пеностекла и полимерных материалов в качестве эффективных нефтесорбентов // Стекло и керамика. 2013. № 12. С. 3–7. EDN RPVPSX.

24. Kogan V.E., Zgonnik P.V., Kovina D.O., Chemyaev V.A. Foam glass and polymer materials: effective oil sorbents // Glass and Ceramics. 2014. Vol. 70. Issue 11–12. Pp. 425–428. DOI: 10.1007/s10717-014-9594-1