УДК 628.16


ПРОБЛЕМА ВИДАЛЕННЯ СПОЛУК АРСЕНУ З ПРИРОДНИХ ВОД


Літинська М.І.

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»,

м. Київ, Україна


Сполуки арсену згубно діють на людський організм внаслідок своєї токсичності. Найбільшу загрозу здоров’ю людей становлять неорганічні сполуки арсену, що поступають в людський організм з питною водою [1]. Довготривале надходження сполук арсену з питною водою може призвести до раку крові, легень, шкіри, носових пазух, печінки тощо. До неканцерогенних ефектів можна віднести імунологічні, неврологічні та ендокринні розлади, а також генотоксичну дію [2]. Оскільки деякі наслідки впливу арсену на організм незворотні, то основною медико-санітарною мірою охорони здоров’я є запобігання появи його домішок у питній воді [1]. Ось чому видалення сполук арсену є вкрай необхідним у процесі підготовки питної води.

В водойми арсен може поступати як внаслідок людської діяльності, так і в результаті природних процесів. До антропогенних способів надходження арсену в грунтові води та атмосферу можна віднести використання арсеновмісних пестицидів, переробку сульфідних руд, виробництво арсеновмісних барвників та пігментів, виробництво арсеновмісних напівпровідників тощо. До природних способів надходження арсену відносяться вулканічна активність, лісові пожежі та вимивання з арсеновмісних гірських порід [2, 3].

Арсен наявний у водних джерелах багатьох країн (Аргентина, Бангладеш, Індія, Мексика, Монголія, Тайланд, Тайвань тощо), де концентрація As у воді варіюється від 100 до більше ніж 2000 мкг/дм3, тоді як допустимим є вміст арсену не більше ніж 10 мкг/дм3.

Несприятливою є й ситуація з вмістом As і у природних водах України. За літературними даними в 70% проаналізованих проб природних вод було зафіксовано вміст арсену вищий за 10 мг/дм3 [1].

Головними формами арсену в грунтових і поверхневих водах є неорганічні сполуки As(V) та As(ІІІ). Загалом сполуки As(V) більш характерні для поверхневих вод, тоді як сполуки As(ІІІ) частіше зустрічаються в підземних безкисневих водах. За окиснювальних умов H2AsO4- переважає за низьких значень рН (менших за рН 6,9), тоді як за вищих значень рН переважає HAsO42-, а H3AsO4 або AsO43- переважають відповідно тільки за сильнокислотних або сильнолужних умов. За відновлювальних умов за рН менше ніж 9,2 переважає  сполука арсену з нульовим зарядом, H3AsO3 [3]. Саме нульовий заряд сполуки As(ІІІ) в приблизно нейтральному середовищі і є основною проблемою деарсенізації, оскільки перешкоджає видаленню звичайними методами.

Вилучення As можна здійснювати різними методами, до яких належать осаджувальні (коагуляція / фільтрація, вапняне пом’якшеня та ін.), адсорбція, іонний обмін, мембранні процеси тощо. Але сполуки As(ІІІ) видаляються значно гірше за сполуки As(V), тобто необхідним є окиснення As(ІІІ) в процесі очистки.

На сьогодні все більшої популярності набувають комбіновані методи очистки, або як їх ще називають «гібридні». Ці методи дозволяють поеднати переваги різних способів очистки з взаємним зменшенням їх недоліків. До комбінованих методів очистки природніх вод від сполук арсену можна віднести поєднання коагуляції та мікрофільтрації, що є ефективнішим ніж використання окремих методів. Перспективними в контексті видалення сполук арсену з природних вод виглядають і такі поєднання як сорбція/мембранна фільтрація, дозування окисників/мембранна фільтрація, але інформація про проведення систематичних досліджень за даною тематикою в Україні на сьогодняшній день відсутня.

За літературними даними,  в плані окиснення As(ІІІ) найкращі результати продемонстрували гіпохлорит натрію та перманганат калію, тоді як діоксид хлору та монохлорамін для досягнення високих ступенів перетворення арсену потребують кілька годин [4]. Згідно літературних даних і хлор, і озон ефективно окиснюють As(ІІІ) до As(V), проте використання цих окисників має суттєві недоліки. У випадку дозування сполук Fe(III) вони одночасно працюють і як окисники, і як сорбенти, проте є можливим підвищення вмісту заліза в очищеній воді. Отже, для окиснення As(ІІІ) до As(V) в процесах водопідготовки найбільш доцільним є використання гіпохлориту натрію та сполук Fe(III).

Використання цих сполук в майбутньому може стати важливою частиною комбінованих методів видалення сполук арсену з природних вод, але, нажаль, на даний час такі дослідження не проводяться.


Список літератури:

1. Малецкий, З. Сравнительная оценка сорбционных свойств проышленных и экспериментальных гибридных материалов по отношению к примесям As(ІІІ)  и As(V) в воде . [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://wpt.kpi.ua/wp-content/uploads/2013/08/46-17 %D1%81%D1%82%D1%80.pdf.

2. Ning R. Y. Arsenic removal by reverse osmosis / Robert Ning. // Desalination. – 2002. – №143. – С. 237–241.

3. Removal of arsenic from water streams: an overview of available techniques / M.Vaklavikova, G. P. Gallios, S. Hredzak, S. Jakabsky. // Clean Tecnhol. Policy. – 2008. – №10. – С. 89–95.

4. Sorlini S. Conventional oxidation treatments for the removal of arsenic with chlorine dioxide, hypochlorite, potassium permanganate and monochloramine / S. Sorlini, F. Gialdini. // Water Research. – 2010. – №30. – С. 1–7.