ВВЕДЕНИЕ 18
1 МЫШЬЯК В ВОДНОЙ СРЕДЕ 20
1.1 Методы обнаружения 20
1.1.1 Качественное обнаружение мышьяка 20
1.1.2 Количественное определение мышьяка 24
1.2 Нахождение мышьяка в окружающей среде 30
1.3 Физико-химические свойства мышьяка 32
1.4 Влияние на человека и окружающую среду 34
2 ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ СРЕД ОТ МЫШЬЯКА 37
2.1 Физические 37
2.2 Химические 38
2.3 Механические 39
2.4 Биологические 40
3 СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ОТ МЫШЬЯКА 43
3.1 Виды материалов - адсорбентов 43
4 РАБОТКА НОВОГО ВИДА МОДИФИЦИРОВАННОГО АДСОРБЕНТА ДЛЯ
ОЧИСТКИ ВОДНЫХ СРЕД ОТ МЫШЬЯКА И СОЗДАНИЕ МАЛОЙ ВОДООЧИСТНОЙ СИСТЕМЫ НА ЕГО ОСНОВЕ 43
4.1. Разработка водоочистного фильтра 46
4.2 Определение величины удельной поверхности и удельного объёма
пор у используемых сорбентов 48
4.3 Очистка водных сред от ионов As3+ в лабораторных условиях 49
4.4 Очистка водных сред от ионов As3+ в полевых (реальных) условиях 51
4.5 Выводы
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 55
Введение 55
5.1. Технология QuaD 55
5.2 Планирование научно-исследовательских работ 57
5.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 57
5.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ 58
5.2.3 Разработка графика проведения научного исследования 59
5.2.4 Бюджет научно-технического исследования 63
5.2.4.1 Расчет материальных затрат НТИ 63
5.2.4.2 Основная и дополнительная заработная плата
исполнителей темы 64
5.2.4.3 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые
отчисления) 66
5.2.4.4 Накладные расходы 67
5.2.4.5 Формирование бюджета затрат научноисследовательского проекта 67
5.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования
68
Заключение 71
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 73
Введение 73
6.1 Профессиональная социальная безопасность 73
6.1.1. Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать
объект исследования 73
6.1.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут
возникнуть в лаборатории при проведении исследований 74
6.1.2.1 Недостаточная освещенность рабочей зоны 74
6.1.2.2 Повышенный уровень шума 77
6.1.2.3 Неблагоприятный микроклимат 80
6.1.2.4 Статические физические перегрузки 81
6.1.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от
действия опасных и вредных факторов 84
6.2 Экологическая безопасность 86
6.2.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 86
6.2.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую
среду 87
6.2.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды .. 88
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 89
6.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 89
6.3.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в
лаборатории при проведении исследований 89
6.3.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и
разработка порядка действия в случае возникновения ЧС 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 94
16
Приложение А 98
Приложение Б
Актуальность темы
Мышьяк, присутствующий в природных и подземных водах является очень большой проблемой для многих регионов мира. Эта проблема актуальна для миллиардов людей. Юго-восточная Азия, это именно тот регион где данная проблема наиболее ярко представлена.
В связи с необходимостью решить данную проблему, имеет большую актуальность вопрос о создании водоочистных материалов и водоочистных систем на основе этих материалов для очистки водных сред от мышьяка.
Цель работы
Разработка и создание нового вида сорбционного материала, для очистки водных сред от мышьяка и создание на его основе малой водоочистной системы.
Для реализации поставленной цели, необходимо решить ряд задач:
1. Разработка нового вида сорбента посредством иммобилизации оксогидроксида железа на поверхности газобетона и минерала гематита
2. Исследование физико-химических свойств полученного материала
3. Изучение сорбционных свойств разработанного сорбента при извлечении ионов ЛБ3+ в статических и динамических условиях
4. Разработка и создание малой водоочистной системы на основе полученного сорбционного материала.
5. Исследование фильтрационных свойств малой водоочистной системы при извлечении ионов мышьяка из модельных и реальных растворов
Научная новизна
1. Разработан новый сорбционный материал посредством иммобилизации оксогидроксида железа на поверхности газобетона и гематита,
находящихся в определенных соотношениях.
2. Исследованы физико-химические и сорбционные свойства полученного материала пари извлечении ионов As3+ из водных сред.
3. На основе данной разработки была создана малая водоочистная система которая показала высокую эффективность при извлечении ионов мышьяка из воды в лабораторных и полевых условиях.
Практическая значимость работы
В результате проведенных исследований был разработан новый вид сорбента для очистки водных сред от мышьяка. На основе данного сорбционного материала была создана малая водоочистная система способная эффективно удалять ионы мышьяка из воды.
С учетом имеющихся проблем по содержанию мышьяка в гидросфере, актуальной для многих регионов мира, существует необходимость создания подобного рода водоочистных систем для вывода конечному потребителю.
В ходе проведения исследовательской работы были выполнены все поставленные задачи. Было выяснено, что разработанная водоочистная система на основе предлагаемого сорбционного материала (вермикулитобетон модифицированный оксогидроксидом железа), в лабораторных условиях способна эффективно удалять ионы мышьяка из водных сред, обладает необходимой экономической эффективностью и не представляет опасности для окружающей среды и людей при использовании её по назначению.
Исследуемая водоочистная система была испытана в полевых условиях вблизи города Калькутты, штат Западный Бенгал, Индия, при фильтрации воды из поверхностного источника (озеро). Начальная концентрация ионов мышьяка в очищаемой воде составила 0,306 мг/дм3. Наименьшая степень эффективности очистки, которую показала установка в конце процесса фильтрации (1000 дм3), составила 97%, что обеспечивает концентрацию ионов мышьяка равную 0,0092 мг/дм3 (ПДК питьевой воды ВОЗ 0,01 мг/дм3). Таким образом, была доказана эффективность предлагаемой водоочистной системы.
Также, в процессе исследования были установлены структурные характеристики используемых в водоочистной системе сорбентов и проведена оценка ее производительности.
