Чарний, Д.Д.ЧарнийШевченко, О.О.ШевченкоНестеровський, В.В.Нестеровський2026-05-122026-05-122018Чарний, Д., Шевченко, О., Нестеровський, В. (2018). COMPOSITION AND PROPERTIES OF MINERAL NON-FORMATIONS ON A FILTER SUBSTRATE DURING TREATMENT OF UNDERGROUND WATER FROM IRON AND MANGANESE. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Геологія, 4(83), 84–90. https://doi.org/10.17721/1728-2713.83.1210.17721/1728-2713.83.12https://ir.library.knu.ua/handle/15071834/20465Purpose. To determine composition and properties of iron-manganese crusts formed on grainy filtration load granules surface in the process of underground waters cleaning from Fe2+ and Mn2+, and to determine the application limits and perspective trends of the offered water preparation technology development, conditioned by the properties of these crusts. Method. For the analysis of physical and chemical properties of iron-manganese crusts analytical methods are used on the base of leaching and determination of iron and manganese content in solution and for more precise definition of crust qualitative composition an X-ray fluorescent photography spectrometry is used. For determination of crystalline structure an X-ray photography diffractometry was used, and the thickness of film was determined by mechanical micrometry. Processing of the received information and graphic interpretation of data is executed with application of LibreOffice Cacl, Gnumeric and PSPP software. Results. Determined physicochemical characteristics of iron-manganese crust formed on granules surface of grainy filtration load, the metrical sizes of film are determined: thickness and mass, analytically determined by lixiviating contents of iron and manganese in a crust. Manganites, that form a crust, are dispersion characterized; on some occasion considerable amount of roentgenoamorphous phase is formed, and in other - a crystalline form predominates as todorokite. In our opinion, it is determined by correlation of Mn/Fe concentrations in initial water. Results of crust measuring on the granules of filtration load on the water treatment station in town of Uzin is the following: thickness 0,518±0,209 mm; mass 0,0039±0,0004 g, manganese contents and total iron, accordingly, 115,59±4,33 mg/dm3 and 55,33±30,85 mg/dm3. Manganese and iron contents, which were lixiviated from the crusts of filtration load on the water treatment station in Chervona Sloboda village, accordingly: 55,067±10,946 mg/dm3; 100,476±4,284 mg/dm3. Scientific novelty. Firstly possibility of forming catalytic crust (film) from iron-manganese compositions on the filtration load surface is experimentally proved, among those compositions there are higher oxides of manganese in considerable volumes. Having determined their crystalline and chemical structure, it was proved that they provide the effective removal of iron and manganese over the norm contents from water and in a perspective can be used for the removal of a number of low valency cations among which the removal of Са2+ and Вr2+ is experimentally confirmed. Practical significance. Based on the known geobiochemical cycles of iron and manganese a new water treatment technology and also a new filter material with considerable potential of subsequent improvement and application are gotten, unlike classic technologies of manganese removal this method does not require bringing in additional reagents at Mn(II) → Mn(IV) oxidation.Мета. Установити склад і властивості мінеральних новоутворень, сформованих на поверхні гранул зернистого фільтрувального завантаження в процесі очищення підземних вод від заліза і марганцю та визначити можливості їхнього використання для підвищення ефективності водоочищення. Методика. Для встановлення речовинного складу новоутворених кірок використано рентгенівську дифрактометрію та рентген-флуоресцентну спектрометрію. Товщина новоутворених кірок визначалась методом механічної мікрометрії. Вміст заліза та марганцю встановлювався аналітичними методами шляхом вилуговування і визначення цих компонентів у розчині. Обробка отриманих результатів і графічна інтерпретація даних виконана із застосуванням пакетів LibreOffice Cacl, Gnumeric та PSPP. Результати. Визначено мінеральний склад та основні фізико-хімічні властивості залізомарганцевих кірок, їхні метричні розміри та масу. Манганооксидоліти, що утворюють кірки, характеризуються дисперсністю. У багатьох випадках формується аморфна суміш, у кристалічній фазі утворюється водний оксид дво- і чотиривалентного марганцю – тодорокіт. Характер новоутворень визначається співвідношенням концентрацій Mn/Fe у воді. Результати вимірів кірок, що утворились на гранулах фільтрувального завантаження за 10–20-денний термін роботи станції водопідготовки у м. Узин такі: товщина 0,518±0,209 мм, маса 0,0039±0,0004 г, вміст загального Mn і загального Fe, відповідно, становить 115,59±4,33 мг/дм3 і 55,33±30,85 мг/дм3. Вміст марганцю і заліза, які були вилугувані з кірок фільтрувального завантаження станції очищення води в с. Червона Слобода, за той самий термін становив, відповідно: 55,067±10,946 мг/дм3 і 100,476±4,284 мг/дм3. Наукова новизна. Уперше на станціях водопідготовки досліджено склад і параметри мінеральних новоутворень на поверхні фільтрувального завантаження. Вони являють собою каталітичні кірки (плівки) із залізомарганцевих сполук, серед яких у значній кількості присутні вищі оксиди марганцю. Доведено, що утворені кірки ще більше посилюють видалення з води наднормового вмісту заліза та марганцю, а також інших низьковалентних катіонів, таких як Са2+ і Вr2+. Практична значимість. Базуючись на відомих геобіохімічних циклах заліза та марганцю, отримано нову технологію водопідготовки, а також новий фільтруючий матеріал зі значним потенціалом подальшого вдосконалення та застосування, що на відміну від класичних технологій деманганації не вимагає залучення додаткових реагентів при окисненні Mn(II) → Mn(IV).ukunderground wateriron-manganese crustiron removalmangan removaltodorokiteпідземні водизалізомарганцеві кіркизнезалізненнядеманганаціятодорокітСтаття