Мел очистит промышленные стоки от алюминия

Красноярские ученые предложили использовать для очистки промышленных стоков от алюминия природные карбонаты кальция, запасы которых в России огромны: это известняк, мрамор и обычный мел. Простой и дешевый способ позволяет всего за несколько минут снизить концентрацию металла до низких значений, что особенно актуально для горнодобывающих регионов. Результаты исследования опубликованы в журнале Горный информационно-аналитический бюллетень.

Хотя алюминий не относится к опасным токсическим веществам, его накопление в организме человека и животных приводит к вымыванию кальция и фосфора, что может привести к хрупкости костей. С ростом промышленного производства этот металл всё активнее попадает в окружающую среду со сточными и шахтными водами, стоками хвостохранилищ и промышленных полигонов.

Ученые Красноярского научного центра СО РАН предложили недорогой способ очистки промышленных стоков от алюминия. Для этого они использовали доступное природное сырье — карбонат кальция — обычный природный мел. Технология позволяет всего за несколько минут снизить содержание металла в растворе до безопасных значений, что важно для горнодобывающих регионов.

В лабораторных экспериментах ученые воздействовали измельченным карбонатом кальция на модельные растворы с концентрацией алюминия от 100 до 500 миллиграмм на литр — это опасные для экосистем и характерные для реальных сточных вод горных выработок и некоторых промышленных стоков значения.

Химический процесс запускается благодаря постепенному растворению карбоната кальция: pH раствора начинает расти, и при достижении определенной кислотности начинается интенсивное осаждение алюминия. При этом алюминий выпадает в осадок не в виде гидроксида или карбоната, как ожидали специалисты, а в форме основного сульфата — минерала басалюминита. Басалюминит является стабильной и безопасной формой, которая не растворяется в воде при изменении условий. Это означает, что алюминий больше не «возвращается» в окружающую среду. Уже в первые пять минут реакции более 90% алюминия связывается в безопасный минерал. При этом сера, которая также присутствует в загрязненных стоках, соединяется с кальцием из мела и выпадает в осадок в виде гипса. Образующийся гипс не токсичен и может быть отделен от очищенной воды и пригоден для дальнейшего использования, например, в производстве строительных материалов или для улучшения почвы.

«Такой подход дает нам возможность использовать уже заложенные природой механизмы для очистки промышленных стоков. Использование кальцита в качестве сорбента для растворенного алюминия позволит отказаться от энергозатратного разбавления стоков и перейти на недорогое и повсеместно доступное сырье — природный известняк, заместив им синтетическую известь. На основе разработанной технологии можно создать недорогие и эффективные фильтрационные системы, так называемые искусственные карбонатные геохимические барьеры, и устанавливать их непосредственно на полигонах хранения промышленных и горно-геологических отходов для очистки сточных вод прямо в месте их образования», — отмечает Анатолий Жижаев, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.