ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНАЯ МАЛООТХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РЕУТИЛИЗАЦИИ СЕРНОКИСЛОГО ЭЛЕКТРОЛИТА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Краткое содержание

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовані мета і завдання дослідження, наведено основні наукові результати, показано їх практичне значення та галузь реалізації.

У першому розділі проведено аналіз існуючого стану питання щодо поводження з небезпечними для довкілля відходами електроліту акумуляторних батарей, охарактеризовано вплив цих відходів на навколишнє середовище, визначено величину екологічного ризику та доведено, що сірчанокислі відходи акумуляторних батарей є державною екологічною проблемою, яка вимагає вживання невідкладних природоохоронних заходів.

Значний вклад до вирішення проблеми екологічної безпеки держави та захисту біосфери від відходів внесли такі вчені як В.М. Шмандій, А.М. Касимов, В.С. Волошин, М.Є. Краснянський, Г.М. Кочетов, М.С. Мальований, С.П. Висоцький, М.Д. Гомеля, І.А. Шеренков, В.У. Стоянов, А.В. Лущик та багато інших.

 Проаналізовано поводження із сірчанокислими відходами АБ у країнах Західної Європи, Японії, США, у країнах СНД та Україні. В Україні, незважаючи на існуючі економіко-правові акти, що регулюють поводження з даним видом відходів, зливання  сірчанокислого електроліту в ґрунт - є правилом: до спеціалізованих пунктів прийому відпрацьовані АБ здають тільки 0,3% автовласників.

Охарактеризовано вплив рідких відходів АБ на всі компоненти навколишнього середовища. При неконтрольованому скиданні акумуляторного електроліту на навколишнє середовище надається додаткове навантаження, величина якого залежить від місця скидання й природного стану регіону. Найбільший вплив спричиняється педосфері, тому що в результаті зливу відпрацьованого акумуляторного електроліту у ґрунт утворюються техногенні аномалії, які характеризуються підвищеною кислотністю, збільшенням вмісту сульфат-іонів і рухливих форм важких металів, що супроводжується зміною біологічного й хімічного складу ґрунтів; зменшенням вмісту гумусу; зниженням урожайності сільськогосподарських рослин; анатомічними, морфологічними змінами або знищенням багаторічних рослин; а в умовах посиленого кислотного впливу - вивітрюванням первинних мінералів і утворенням техногенних пустель. Незначна пружність парів сірчаної кислоти унеможливлює перехід її з поверхні електроліту в атмосферу, що сприяє зменшенню її забруднення.

Визначено ймовірність виникнення екодеструктивного впливу сірчанокислих відходів на навколишнє середовище. Величина ймовірності перевищує значення характерні для основних галузей промисловості України й коливається в межах 55% - 83%.

Мірою екологічної безпеки є величина ризику виникнення екологічно несприятливої ситуації. У роботі наведений розрахунок екологічного ризику для сірчанокислих відходів АБ та реалізований для найбільше екологічно несприятливого регіону України - Донецької області. Його значення перебувають у межах 5,42  - 8,14 млн. грн/рік.

У другому розділі обґрунтовано шляхи та основні напрямки досліджень.

Як екологічно небезпечний чинник, відходи є одним з найбільш значних факторів забруднення довкілля. З іншого боку, відходи виробництва та споживання є одним із джерел економії первинної сировини та матеріалів. Враховуючи це, при вирішенні проблем знешкодження сірчанокислих відходів АБ, обґрунтовано, що процес утилізації цих відходів слід замінити на процес реутилізації, котрий буде задовольняти наступним вимогам: мінімальна кількість токсичних компонентів у складі відходів; мінімальна кількість відходів, які не мають подальшого застосування, тобто потрапляють у навколишнє середовище; максимальний витяг цінних компонентів з відходів.

Проблемою утилізації й знешкодження відходів свинцево-кислотних акумуляторів в Україні займалися такі вчені як В.О. Дзензерський, О.І.Сердюк, у Росії - З.І. Вайсгант. При цьому слід зазначити, що роботи переважно присвячені вирішенню проблеми утилізації свинецьвмісних компонентів акумуляторних батарей. Питання знешкодження сірчанокислого електроліту розкриті недостатньо. 

В сучасних умовах в Україні при поводжені із сірчанокислими відходами акумуляторних батарей широке застосування одержали схеми, що мають різний рівень екологічної значущості. Екологічну значущість визначали на підставі двох показників: індекса токсичності (К_i) та коефіцієнта безвідходності (K_б). Найбільше поширення одержала схема №1, відповідно до якої відходи електроліту, що являють собою 18-34% розчин сірчаної кислоти, котрий містить у своєму складі домішки металів, потрапляють на промплощадку або поверхню ґрунту (К_i=4,39-помірно небезпечні; K_б=0). На промислових підприємствах застосовується схема №2, відповідно до якої відходи акумуляторного електроліту нейтралізуються лугом і зливаються в міську каналізаційну мережу (К_i=6,32 - помірно небезпечні; K_б=0). Основним способом поводження із сірчанокислими відходами, що застосовується в Україні на підприємствах з переробки хімічних джерел струму (схема №3) є нейтралізація з одержанням напівводного технічного гіпсу або сульфату натрію (К_i=1182,25 - мало небезпечні; K_б=22%). Оцінивши екологічну значущість способів поводження із сірчанокислими відходами, які застосовуються в сучасних умовах, можна зробити висновок, що технологічні схеми (№2 і №3), котрі використовуються в Україні, знижують токсичність відходу, але є "рядовими" відповідно до класифікації технологій за коефіцієнтом безвідходності, тому що К_б <80 %. Отже недоліком перерахованих способів утилізації є недотримання одного з основних принципів екології: оцінки життєвого циклу продукції з можливістю максимального витягу корисних компонентів для виготовлення товару того ж типу.

Для розробки технології реутилізації проведено аналіз існуючих методів утилізації та регенерації відпрацьованих сірчанокислих розчинів, які містять домішки металів, та встановлено, що їх можна поділити на 2 групи: перші спрямовані на вилучення кольорових металів, другі - на концентрування сірчаної кислоти. Для вилучення металів з відпрацьованих сірчанокислих розчинів частіше використовують фізико-хімічні способи, такі як сорбція, екстракція, електроліз, електродіаліз. Сорбційні та екстракційні методи знешкодження і утилізації сірчанокислих відходів забезпечують високий ступінь очищення, але в цих процесах витрачається значна кількість кислот і лугів.