РАЗДЕЛ 2
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
В качестве объектов исследования в настоящей работе применялись электрохимически активные пористые диафрагмы из электрокорунда, стекла и поливинилхлорида, гетерогенные монополярные ионообменные мембраны МК-40 и МА-40, ультрафильтрационные асимметричные мембраны УПМ-50, иониты КУ-2-8 и АВ-17-8, образцы дерново-подзолистой почвы.
2.1.1. Основные характеристики элементов мембранной системы
Основные структурные и электрокинетические характеристики пористых диафрагм определены в п. 3.1.
Технические характеристики катионита КУ-2-8 и анионита АВ-17-8 приведены в табл. 2.1 [143, 144].
Таблица 2.1-
Технические требования к катиониту КУ-2-8 и аниониту АВ-17-8
МаркаФункциональные группыИонная форма товарного ионитаТипСтруктураКУ-2-8СульфогруппаВодородно-солеваяПолимери-зационныйГелеваяАВ-17-8Четвертичные триметиламмониевыеХлоридная "То же" "То же"
Физико-химические показатели катионита КУ-2-8 и анионита АВ-17-8 указаны в табл. 2.2 [143, 144].
Свойства катионообменных мембран МК-40 и анионообменных мембран МА-40 представлены в табл. 2.3 [145].
Таблица 2.2-
Физико-химические показатели катионита КУ-2-8 и анионита АВ-17-8
ПоказателиКУ-2-8АВ-17-8Внешний видСферические зерна от желтого до темно-коричневого цветаСферические зерна светло-желтого цветаГранулометрический состав:
- размер зерен, мм
- содержание рабочей фракции, %, не менее
- эффективный размер зерен мм, не более
- коэффициент однороднос-ти, не более
0,315 - 1,250
95,0
0,35 - 0,55
1,8
0,315 - 1,250
93,0
0,6
1,8Содержание влаги, %50 - 6035 - 50Полная статистическая обменная емкость,
мг(экв/ мл, не менее
1,8
1,0Динамическая обменная емкость,
г(экв/ м3, не менее
520,0
680,0Осмотическая стабильность, %, не менее
85
85
Таблица 2.3-
Свойства гетерогенных ионообменных мембран
ПоказательМК - 40МА - 40Марка ионитаКУ- 2ЭДЭ -10ПФункциональная группа- SO3H- N+?; N ?Содержание ионита, %6555Прочность при разрыве в набухшем состоянии (МПа) не менее1313Относительное удлинение при разрыве (%) не менее2020Изменение размеров при набухании, %
- по длине
- по толщине
8 ( 2
30 ( 5
8 ( 2
30 ( 5Содержание влаги (%) не более40 ( 540 ( 5Полная обменная емкость по 0,1 моль/л раствору НCl или NaOH (м-экв/г) не более2,6 ( 0,33,8 ( 0,4Электрическое сопротивление в 0,6 моль/л растворе NaCl не более
- поверхностное (Ом(см2)
- удельное (Ом(см)
12
220
12
240Число переноса в 0,01-0,02 моль/л растворе NaCl (доли) не менее0,980,94Армирующая тканьКапрон
Основные характеристики и условия эксплуатации ультрафильтрационных мембран УПМ-50 [146]:
- производительность по дистиллированной воде (Р = 0,1 МПа, T = 25 оС) - 72 дм3/ч.м2;
- селективность по альбумину - 97 %;
- рабочий диапазон рН 2-12;
- рабочий диапазон температур 0-100 оС.
2.1.2. Определение основных химических показателей почвы
Для исследований по электрокинетической очистке была использована наиболее типичная для территории Киевской области дерново-подзолистая почва. Образцы грунта отбирались из слоя 0-10 см. Глубина отбора определялась тем, что основная масса тяжелых металлов концентрируется в верхних, обогащенных гумусовыми веществами горизонтах почвы.
Предварительная подготовка исследуемой почвы и ее химический анализ проводились согласно [8, 147]. Образец пробы весом 600 г высушивался на воздухе, после чего из него извлекались инородные включения, корни. Затем почва просеивалась через сито с диаметром отверстий 2 мм. Цель такого измельчения - получить более однородный образец. Поскольку средняя проба должна характеризовать все свойства исследуемой почвы, она отбиралась квартованием.
2.1.2.1. Определение гигроскопической воды
Гигроскопическая вода - вода, которая поглощена почвой из воздуха и выделяется из нее при температуре 100-105(С. Гигроскопическая вода характеризует влажность воздушно-сухой почвы и определяется для пересчета результатов анализа воздушно-сухой почвы на "сухую" навеску. Коэффициент пересчета К определяется по формуле
К = (100 + Н2Огигр) / 100,
где Н2Огигр - содержание гигроскопической воды в почве, %.
Навеска почвы (предварительно просеянной через сито с отверстиями диаметром 2 мм) массой 2 г высушивалась в сушильном шкафу при температуре 100(С в течение 5 часов. Содержание гигроскопической воды в почве определялось по формуле
(m1-m2) / m2 * 100,
где m1 - масса воздушно-сухой навески, г;
m2 - масса навески, высушенной при 100(С.
Содержание гигроскопической воды в исследуемом образце почвы - 6 %.
2.1.2.2. Определение величины рН водной и солевой вытяжек
При приготовлении суспензии для определения величины рН брались объемные части почвы и дистиллированной воды (раствора KСl с концентрацией 1 моль/дм3, рН 5,8) в соотношении 1:5. Закрытый сосуд с полученной суспензией энергично встряхивался в течении 5 минут и выдерживался для установления равновесия 5 часов. Определение величины рН проводилось в суспензии без ее предварительного фильтрования с использованием рН-метра (рН-340).
Величина рН водной вытяжки для исследуемой почвы составила 5,84. Величина рН солевой вытяжки - 4,57.
2.1.2.3. Определение обменных катионов кальция, магния, натрия и калия
Для определения обменных катионов кальция, магния, натрия и калия использовался раствор хлорида аммония с концентрацией 1,0 моль/дм3 (метод Гедройца). Перед обработкой почва просеивалась через сито с отверстиями диаметром 1 мм.
Навеска почвы массой 1 г помещалась в фарфоровую чашечку и заливалась раствором хлорида аммония так, чтобы раствор покрыл почву слоем в 1 см. Почва перемешивалась с раствором до ее полного смачивания. После непродолжительного отстаивани