The use of brown coal in Ukraine to obtain water-soluble sorbents

Abstract

Purpose. To develop a method of using salts of humic acids obtained from brown coal of Ukraine for sorption of heavy metal ions and their extraction using ultrafiltration membranes. Methodology. Unique laboratory equipment has been developed to determine the sorption capacity of humic substances with a concentration of 0 to 20 mg/l in relation to heavy metal ions (Cu2+, Pb2+, Cd2+, Hg2+, Zn2+, Co2+) with a concentration of 5 mg/l. The results of proximate and ultimate analyzes, as well as infrared and optical emission spectroscopy were used to assess the quality of brown coal, humic substances and the solution of humic substances with heavy metal ions. Findings. Ukrainian brown coal of Oleksandriia geological-industrial district contains a large amount (about 80%) of humic acid, which is the basis for obtaining effective water-soluble sorbents. It is proved that humic substances obtained from brown coal of Ukraine allow binding up to 99% of heavy metal ions in complexes. The most optimal concentration of humic substances in terms of their concentration and selectivity of heavy metal ions extraction is 5 mg/l. Originality. The possibility of practical using of humic substances obtained from brown coal of Ukraine for sorption of heavy metal ions has been proved. As ultrafiltration membranes, UF-20-PAN membranes are used, which are porous polymer films based on polyacrylonitrile with a pore size of 20 m, the working surface area of the membrane is 28.26 10-4 m2. Practical value. The introduction of the developed technology will allow, firstly, restoring the practical use of large deposits of brown coal in Ukraine, and secondly, introducing deep treatment of industrial and wastewater.

Brown Coal Waste in Agriculture and Environmental Protection: A Review

“…The Ukrainian brown coal contains a large amount (about 80%) of humic acids. It is proved that humic substances obtained from brown coal of Ukraine allow for the binding of up to 99% of heavy metal ions in complexes [12]. BCW contains plant nutrients [13].…”

The Balance and Optimization Model of Coal Supply in the Flow Representation of Domestic Production and Imports: The Ukrainian Case Study

“…Thus, in the study of the circulation of coal products in the country's economy as a closed technological process, efforts to increase the efficiency and safety of the production and use of all types of energy and raw coal, taking into account the balances of other energy carriers, especially in the energy sector, leads to the need for simultaneous interconnected consideration of all links of this process, which are usually described by specialized balance and optimization mathematical models of various levels of detail [45][46][47][48][49][50][51][52][53][54][55][56], which allow determining the most appropriate operating conditions of a coal complex based on certain criteria. Among such criteria is the total volume of domestic coal production, its individual grades, and technological purpose, the volume of production of a separate coal-mining enterprise, and the volumes and directions of supply of coal products that satisfy the requirements for standard fuel [57,58], electricity, and heat generating enterprises of thermal energy, costs for such fuel supply, volumes of environmental pollutant emissions by thermal power plants [59][60][61][62] due to coal burning, volumes of forced coal imports and corresponding indicators of energy security [63], etc.…”

Socio-Economic and Environmental Issues of Improving the Vital Activity Standards for the Population With Application of Innovative Technologies of Water Resources Purification Based on Water-Soluble Sorbents Obtained From Ukrainian Brown Coal

“…Результати використання гумінових кислот, отриманих з бурого вугілля, у якості сорбенту наведено в багатьох наукових публікаціях [9][10][11]. В роботі [11] наведені результати використання гумінових речовин отриманих з бурого вугілля Олександрійського родовища при зв'язуванні іонів важких металів із застосуванням методу комплексоутворювання -ультрафільтрації. Лабораторні дослідження довели, що ефективність сорбції такого методу становить 98 %.…”

“…Розподіл запасів бурого вугілля по адміністративних областяхРеагентним методом ступінь очищення стічних вод від важких металів складає від 70 до 85 %. Інша частина важких металів у кількості від 15 до 20 % від вихідного сумарного їхнього вмісту залишається в «очищеній» воді, яка для відповідності нормам ГДК повинна бути розведена водою, що не містить важких металів[11].КУУФ застосовують для розділення малоконцентрованих розчинів, які у своєму складі містять практично однакові за властивостями іони.За результатами експериментальних досліджень упродовж 2018-2022 року були розроблені технології очищення стічних вод з використанням водорозчинних гумінових речовин. Після взаємодії гуматів з іонами важких металів зі стічних вод, що підлягають очищенню, спостерігається досягнення високих результатів, які відповідають вимогам та нормам законодавства.…”