Целый год они изучали патенты, испытывали технологию в лаборатории и на опытном производстве. В итоге нашли простой способ очищать «обогащенные» мышьяком и селеном растворы на 99,9%.
Фото: Влад Булатов для 66.ru
Речь идет о промышленных стоках, которые, в частности, текут по трубам завода Уралэлектромедь.
В процессе производства селена на заводе используют так называемый маточный раствор. По сути это просто солевой раствор, в котором содержатся мышьяк и селен — от одного до десяти грамм на каждый литр. Это очень много. Сливать такое в канализацию строго запрещено, потому растворы направляют в гидрометаллургическое отделение, где нейтрализуют и «упаривают до солей».
|
---|
Здесь, в огромных, высотой в десять метров емкостях, отравленную воду чистили по традиционной технологии — щелочью. |
Щелочь заставляет яды выпадать в осадок. Но, во-первых, это дорого, а во-вторых — не очень-то эффективно. Мышьяк и селен она извлекает с результативностью в 95%. А все остальное возвращается обратно в систему, заражает ее.
И ученые потратили год на то, чтобы найти решение попроще и получше. И нашли его буквально в соседнем цехе.
— Мы предложили несколько иной способ: смешение с собственными растворами другого цеха и нейтрализацию известью. Это позволило степень очистки резко повысить — до 99,9%.
Речь идет о богатых железом стоках цеха горячего цинкования. Эти растворы добавляют в воду с селеном, доливают в получившуюся жидкость так называемое известковое молоко. Железо связывает мышьяк и селен, известь ускоряет реакцию, в итоге на выходе концентрация опасных тяжелых металлов в воде сокращается до десятых долей грамма на литр.
|
---|
Технологию обкатывали здесь, на опытном производстве. Но мы объясним ее проще — на пробирках и колбах. |
|
---|
В одной колбе смешиваем оба раствора. Получившуюся жидкость непрерывно перемешиваем, «обогощаем» воздухом и подогреваем. |
|
---|
Чуть позже добавляем туда же известковое молоко. |
|
---|
Заметные черные крупицы появляются в мутной жиже за считанные минуты. |
|
---|
А позже раствор и вовсе становится черно-серым. Осадок сформировался. Осталось его извлечь. |
|
---|
Жидкость пропускаем через фильтр. |
|
---|
Скопившаяся в воронке жижа быстро сохнет и твердеет. Это и есть осадок, над извлечением которого бились ученые. |
Сейчас, когда технология известна и обкатана, процесс кажется элементарным. Но научные работники потратили не один месяц, чтобы просто понять, в каких пропорциях надо смешивать растворы, чтобы добиться упомянутых 99,9% эффективности.
Каждый раз, когда воду избавляли от металлов, в лабораторию отправлялись два вида проб.
|
---|
Нанесенный на белые таблетки осадок уносили на рентген. |
|
---|
А воду в пробирках отдавали на растерзание аппарату со сложным до жути названием: атомно-абсорбционный спектрометр. |
Начнем, пожалуй, с рентгена. Он попроще.
|
---|
Небольшой, похожий на сканер аппарат просвечивает таблетки с образцами осадка, выдавая разложенный по таблице Менделеева состав образцов. |
|
---|
Его задача — установить, что в осадке и селен, и мышьяк, и железо содержатся в большом количестве. |
А спектрометр, напротив, должен был подтвердить, что в воде тяжелых металлов практически нет.
|
---|
Этот аппарат всасывает образцы жидкости через тоненькую трубочку. |
|
---|
Внутри спектрометра полыхает пламя, разрывающее образец на атомы. |
|
---|
Результаты сложная машина выводит на монитор. |
Через этот цикл бесконечных экспериментов, проб и анализов ученые прогнали десятки кубических метров раствора, пока не получили готовую технологию. Их стараниями один завод отказался от щелочи и теперь экономит ежегодно по 3 млн рублей.
В масштабах гигантов металлургии это немного. Но ученые тем не менее сделали полезное дело ценой в однокомнатную квартиру в Екатеринбурге. И за год они разработали и внедрили еще больше десяти таких небольших, но важных технологий. И наш репортаж — это небольшая открытка им по случаю Дня российской науки, прошедшего в минувшее воскресенье. С праздником!
Фото: Влад Булатов для 66.ru