probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2026-28-3-207-218probener-3921Research ArticleТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКАTHEORETICAL AND APPLIED HEAT ENGINEERINGУтилизация золошлаковых отходов в качестве сорбционных материалов для обессоливания обратноосмотического концентрата ТЭСUtilization of ash and slag waste as sorption materials for desalination of reverse osmosis concentrate TEShttps://orcid.org/0000-0002-7200-2318НиколаеваЛ. А.NikolaevaLarisa A.

Николаева Лариса Андреевна – д-р. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Инженерная экология и безопасность труда»

г. Казань

Kazan

larisanik@mail.ruЗайнуллинаЭ. Р.ZainullinaEleonora R.

Зайнуллина Элеонора Райнуровна – аспирант

г. Казань

Kazan

my-elechka@mail.ruСафинаГ. Г.SafinaGulshat G.

Сафина Гульшат Галлямутдиновна – канд. хим. наук, доцент кафедры «Инженерная экология и безопасность труда»

г. Казань

Kazan

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation202624062026283207218Copyright © Николаева Л.А., Зайнуллина Э.Р., Сафина Г.Г., 20262026Николаева Л.А., Зайнуллина Э.Р., Сафина Г.Г.Nikolaeva L.A., Zainullina E.R., Safina G.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/3921

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в изучении возможности использования гранулированного сорбента, разработанного на основе золошлаковых отходов, для очистки обратноосмотического концентрата – высокоминерализованного стока ТЭС – от сульфат- и хлорид-ионов.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Снизить негативное воздействие ТЭС на окружающую среду путём внедрения усовершенствованной технологии очистки обратноосмотического концентрата с использованием многотоннажного отхода энергетики.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Определение технологических характеристик золошлаковых отходов производилось с применением гостированных методик. Анализ физикохимических показателей качества воды проводился с соблюдением методов, используемых в рамках ведомственного экологического контроля (хроматографический, гравиметрический, титриметрический, фотоколориметрический).

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработана технология, позволяющая очищать обратноосмотический концентрат от сульфат- и хлорид-ионов с использованием разработанного гранулированного сорбента на основе золошлаковых отходов. Произведен расчет экономического эффекта и предотвращённого экологического вреда от внедрения усовершенствованной технологии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработан гранулированный сорбент на основе золошлаковых отходов, предназначенный для очистки обратноосмотического концентрата от сульфат‑ и хлорид‑ионов.

PURPOSE The study focuses on evaluating the feasibility of using a granular sorbent material derived from ash‑slag waste to remove sulfate and chloride ions from reverse osmosis concentrate – a highly mineralized effluent produced by thermal power plants.

GOAL

GOAL. Reducing the environmental impact of thermal power plants through the application of an advanced purification technology for reverse osmosis concentrate, using materials derived from energy sector waste.

METHODS

METHODS. The technological characteristics of ash‑and‑slag waste were determined using GOST‑standardized methods. The physico‑chemical parameters of water quality were analyzed in accordance with in‑house environmental monitoring protocols, including chromatographic, gravimetric, titrimetric, and photocolorimetric techniques.

RESULTS We have performed calculations of the economic effect and prevented environmental harm associated with the deployment of an enhanced treatment process. The technology uses granular sorbent media to remove sulfate and chloride ions from reverse osmosis concentrate generated by thermal power plants.

CONCLUSION

CONCLUSION. Based on ash‑and‑slag waste, a granular sorbent material was synthesized to treat reverse osmosis concentrate by removing sulfate and chloride ions. 

золошлаковые отходы ТЭСобратноосмотический концентратсульфат-ионыхлорид-ионыадсорбциясорбционные материалыash and slag waste from thermal power plantsreverse osmotic TPP concentratesulfate ionschloride ionsadsorptionsorption materialРабота выполнена за счет предоставленного в 2025 году Фондом науки и технологий Республики Татарстан гранта на осуществление фундаментальных и прикладных научных работ в научных и образовательных организациях, предприятиях и организациях реального сектора экономики Республики Татарстан.The work was carried out at the expense of a grant provided in 2025 by the Science and Technology Foundation of the Republic of Tatarstan for the implementation of fundamental and applied scientific research in scientific and educational organizations, enterprises, and organizations of the real sector of the economy of the Republic of Tatarstan".ReferencesМихайлова Е.С., Попова Л.В. Анализ методов очистки сточных вод от сульфатов // Московский экономический журнал. 2022. № 11(7). С. 37-38.Mikhailova E.S., Popova L.V. Analiz metodov ochistki stochnykh vod ot sul'fatov. Moskovskii ehkonomicheskii zhurnal. 2022. № 11(7): 37-38. (In Russ).Zakiya T., Rajalakshmi M. Treatment and Disposal Methods of Concentrate Stream of Seawater Reverse Osmosis: A Review // Nature Environment and Pollution Technology. 2021. Vol. 20, N. 4. pp. 1403–1414.Zakiya T., Rajalakshmi M. Treatment and Disposal Methods of Concentrate Stream of Seawater Reverse Osmosis: A Review. Nature Environment and Pollution Technology. 2021; 20(4): 1403-1414. doi: 10.46488/NEPT.2021.v20i04.003.Scholes R.C., Vega M.A., Sharp J.O., et al. Nitrate removal from reverse osmosis concentrate in pilot-scale open-water unit process wetlands. // Environmental Science and Pollution Research. 2021. Vol. 7. рр. 650–661.Scholes R.C., Vega M.A., Sharp J.O., et al. Nitrate removal from reverse osmosis concentrate in pilot-scale open-water unit process wetlands. Environ. Sci. Water Res. Technol. 2021; 7: 650–661. doi: 10.1039/c8ew00456a.Yang Y., Sun Y., Song X., Yu J. Separation of mono- and di-valent ions from seawater reverse osmosis brine using selective electrodialysis // Environmental Science and Pollution Research. 2021. Vol. 28. рр. 18754–18767.Yang Y., Sun Y., Song X., Yu J. Separation of mono- and di-valent ions from seawater reverse osmosis brine using selective electrodialysis. Environmental Science and Pollution Research. 2021; 28. рр. 18754–18767. doi: 10.1007/s11356‑022‑33 140‑3.Хuesong Xu, Lu Lin, Guanyu Ma, et al. Study on the effect of polyethyleneimine coating on membrane selectivity and desalination performance in electrodialysis of reverse osmosis concentrate // Separation and Purification Technology. 2018. Vol. 207. рр. 396–405.Хuesong Xu, Lu Lin, Guanyu Ma, et al. Study on the effect of polyethyleneimine coating on membrane selectivity and desalination performance in electrodialysis of reverse osmosis concentrate. Separation and Purification Technology. 2018; 207: 396–405. doi: 10.1016/j.seppur.2018.06.070Высоцкий С.П., Печенога А.А. Совершенствование обратноосмотического обессоливания воды // Научный вестник НИИГД Респиратор. 2020. № 2 (57). С. 82–89.Vysotskii S.P., Pechenoga A.A. Sovershenstvovanie obratnoosmoticheskogo obessolivaniya vody. Nauchnyi vestnik NIIGD Respirator. 2020; 2(57): 82–89. (In Russ).Шаванов Н. Д., Коновалова Н. А., Панков П. П., Руш Е. А. Изучение состава и свойств золошлаковых смесей с целью их утилизации в строительной индустрии // Актуальные проблемы техносферной безопасности, 2022. С. 134–137.Shavanov N. D., Konovalova N. A., Pankov P. P., Rush E. A. Studying the composition and properties of ash and slag mixtures for the purpose of their utilization in the construction industry. Actual problems of technosphere safety. 2022; 134-137. (In Rus.).Dik E.P., Soboleva A.N., Smirnova O.A. Environmental hazard classes of ashes and slags from thermal power stations // Thermal Engineering. 2011. Т. 58, № 6. С. 506–512.Dik E.P., Soboleva A.N., Smirnova O.A. Environmental hazard classes of ashes and slags from thermal power stations. Thermal Engineering. 2011; 58(6): 506–512. (In Russ.).Алдабергенова С.С., Ибраева Ж.Т., Ниязбекова Р.К., и др. Применение составов золошлаковых отходов при производстве строительных материалов // Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2024;1(2(14)):440-452.Aldabergenova S.S., Ibrayeva Zh.T., Niyazbekova R.K., et al. Recycling and use of ash and slag waste. Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2024;1(2(14)):440-452. (In Russ.).Афанасьева О.В., Мингалеева Г.Р., Добронравов А.Д., и др. Комплексное использование золошлаковых отходов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2015. № 7–8. С. 26–36.Afanaseva O.V., Mingaleeva G.R., Dobronravov A.D., Shamsutdinov E.V. Complex use of ash and slag waste. Power engineering: research, equipment, technology. 2015;(7-8):2636. (In Russ.).Хаглеев, Е. П. Золошлакоотвалы годичного регулирования дифференцированных потоков золы и шлака угольных ТЭС // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19, № 7–8. С. 21–32.Khagleev E.P. Ash-slag dumps with annual regulation differentiated flows of ash and slag coal power station. Power engineering: research, equipment, technology. 2017;19(7-8):2132. (In Russ.).Фоменко А.И. Характеристика микросфер золы уноса для их использования в качестве сорбента // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19, № 6. С. 696-702.Fomenko A. I. Kharakteristika mikrosfer zoly unosa dlya ikh ispolzovaniya v kachestve sorbenta. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2019; 19(6): 696-702. (In Russ.).Пухов С.А., Киселёва С.П. Вовлечение в хозяйственный оборот золошлаковых отходов тепловых электростанций в интересах эколого‑ориентированного развития экономики // Отходы и ресурсы. 2020. Т. 7, № 4. С. 1–10.Pukhov S.A., Kiseleva S.P. Vovlechenie v khozyaistvennyi oborot zoloshlakovykh otkhodov teplovykh ehlektrostantsii v interesakh ehkologO‑orientirovannogo razvitiya ehkonomiki. Otkhody i resursy. 2020; 7(4): 1–10. (In Russ.).Бушумов С.А., Короткова Т.Г. Экологически безопасный сорбент из золошлаковых отходов теплоэнергетики // Тонкие химические технологии. 2023. Т. 18, № 5. С. 446–460.Bushumov S.A., Korotkova T.G. Ehkologicheski bezopasnyi sorbent iz zoloshlakovykh otkhodov teploehnergetiki. Tonkie khimicheskie tekhnologii. 2023; 18(5): 446– 460. (In Russ.).Аверина Ю.М., Ветрова М.А., Рыбина Е.О., Чумакова А.А. Методы контроля качества воды // Успехи в химии и химической технологии. 2019. № 3. С. 25–27.Averina Yu. M., Vetrova M. A., Rybina E. O. Metody kontrolya kachestva vody. Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii.2019; 3: 25-27. (In Russ.).Николаева Л.А., Зайнуллина Э.Р., Саяхов Р.И. Очистка обратноосмотического концентрата золошлаковыми отходами ТЭС // Экология и промышленность России. 2024. Т. 28, № 9. С. 10–15.Nikolaeva L., Zainullina E., Saiakhov R. Purification of the Reverse Osmosis Concentrate Using Ash and Dlag Waste from TPP. Ecology and Industry of Russia. 2024;28(9):10-15. doi: 10.18412/1816‑0395‑2024‑9‑10‑15Николаева Л.А., Зайнуллина Э.Р. Исследование процесса обессоливания концентрата установок обратного осмоса отходом энергетики // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2022. Т. 24, № 2. С. 186–195.Nikolaeva L.A., Zainullina E.R. Investigation of the process of desalination of the concentrate of reverse osmosis plants by energy waste. Power engineering: research, equipment, technology. 2022;24(2): 186-195. doi: 10.30724/1998-9903-2022-24-2-186-195Размахнин К.К., Хатькова А.Н., Шумилова Л.В., Т.С. Номоконовой Сорбционная технология очистки сточных и оборотных вод золоотвалов // Вестник Забайкальского государственного университета. 2023. Т. 29, № 3. С. 35–44.Razmakhnin K.K., Khatkova A.N., Shumilova L.V., еt al Sorption Technology for the Treatment of Waste and Circulating Waters of Ash Dumps. Transbaikal State University Journal. 2023; 29(3): 35–44. (In Russ.)Свешникова Д. А., Сулейманов С. И., Хамизов Р. Х. Кинетика и механизм адсорбции сульфат-ионов на активированном угле КМ-2. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т.21. №4. С. 510-519.Sveshnikova D. A., Suleimanov S. I., Khamizov R. K. The kinetics and mechanism of sulphate ion adsorption on KM-2 activated carbon. Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy, 2021; 21(4): 510-519. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.