Промышленная экология

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

ПРОМЫШЛЕННАЯ 

ЭКОЛОГИЯ

Учебно-методическое пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2020

УДК 628.5(075)
ББК 30.69я7

П81

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

канд. биол. наук А. В. Мельникова 
канд. тенх. наук И. Р. Субханкулов

П81

Авторы: Р. К. Закиров, Е. С. Балымова, А. А. Салина, 
Й. В. Кобелева, А. Р. Хабибуллина
Промышленная экология : учебно-методическое пособие / Р. К. Заки-
ров [и др.]; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. 
ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2020. – 88 с.

ISBN 978-5-7882-2855-6

Представлены теоретический материал, лабораторные работы, а также тех-

нологические расчеты и методы дополнительной обработки представленных об-
разцов воды. 

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Биотехноло-

гия», а также по смежным специальностям и направлениям, связанным с техно-
логиями водоподготовки и очистки сточных вод.

Подготовлено на кафедре промышленной биотехнологии.

ISBN 978-5-7882-2855-6
© Закиров Р. К., Балымова Е. С.,

Салина А. А., Кобелева Й. В., 
Хабибуллина А. Р., 2020

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2020

УДК 628.5(075)
ББК 30.69я7

В в е д е н и е

В природе существует круговорот воды, связывающий воедино 

все водные ресурсы нашей планеты, где бы они ни находились: в атмо-
сфере, гидросфере, биосфере. Круговорот воды на земле происходит за 
счет энергии солнца. Вода испаряется, под действием воздушных тече-
ний разносится по всему земному шару, конденсируется, выпадает на 
земную поверхность в виде дождя и снега и снова возвращается в океан. 
И так без конца. В процессе круговорота вода проходит сложный про-
цесс самоочищения. 

Вода – важнейший элемент среды обитания человека, без кото-

рого само существование высокоорганизованных форм жизни невоз-
можно. Не имея пищевой ценности, вода обеспечивает прохождение 
всех жизненных процессов в организме. Пищеварение, обмен веществ, 
синтез тканей и т. п. совершаются при активном участии воды. Она слу-
жит растворителем в организме для органических и неорганических ве-
ществ, необходимых для поддержания его функций.

Вода удаляет из организма вредные продукты, остающиеся по-

сле усвоения необходимых веществ, регулирует температуру тела, 
содержание солей в тканях и жидкостях, участвует во множестве 
других процессов, без которых невозможно функционирование жи-
вых клеток.

Для обеспечения жизнедеятельности, в технологических процес-

сах, в системах охлаждения и теплоснабжения, в сельском хозяйстве 
и т. д. человеком используется вода. В зависимости от назначения ис-
пользуемой воды качественный и количественный состав примесей, со-
держащихся в ней, может быть различным. Требования, предъявляемые 
к воде разного назначения, регламентируются специальными норма-
тивными документами (ГОСТ, Санитарные правила и нормы (Сан-
ПиН), РД).

Для использования воды в конкретных целях ее готовят по спе-

циальным технологиям. Для правильного выбора технологии 
очистки воды необходимо знать химический состав примесей, рас-
творенных в воде, их количество, в какой форме они существуют 
и нормативные требования, которым должна соответствовать очи-
щенная вода.

Существующие традиционные технологии очистки питьевой 

и сточной воды были разработаны в середине прошлого века и вклю-
чают в себя ряд стадий, практически не изменившихся в течение вре-
мени. К таким традиционным приемам в водоочистке относятся коагу-
ляция, флотация, осветление воды при помощи фильтрующей загрузки 
и хлорирование воды. Популярность таких технологий связана с тем, 
что длительное время они были вне конкуренции с экономической 
точки зрения и оставалась при этом достаточно эффективными. 

4

1 . Т Е Х Н И К А  Б Е З О П А С Н О С Т И  П Р И  Р А Б О Т Е  

В У Ч Е Б Н О Й  Л А Б О Р А Т О Р И И

Общие требования:
1. Общие организационные вопросы по технике безопасности 

в лаборатории возлагаются на заведующего лабораторией или кафедры. 

2. Студенты, получившие первичный инструктаж и не имеющие 

медицинских противопоказаний, допускаются к работе в биотехноло-
гической лаборатории.

3. В помещениях лаборатории нельзя находиться без спец-

одежды, принимать пищу.

4. Хранение эфира и спирта рядом с горелками запрещается.
5. Пробы образцов должны храниться в холодильнике в упакованном 
виде и иметь четкие надписи. Оставлять пробы анализируемых 
веществ на рабочих местах после работы запрещается.

Требования безопасности при подготовке к работе:
1. До начала работы необходимо проверить исправность приборов, 
аппаратуры, инструмента, установки; наличие необходимых для 
работы веществ, реактивов, материалов и правильное их расположение, 
проверить работу водопровода, канализации и вентиляции.

2. Перед началом работы работающий должен надеть необходимую 
спецодежду.

Требования безопасности при выполнении работы:
1. Соблюдение максимальной осторожности необходимо, так как

невнимательность, неаккуратность, недостаточное знание свойств веществ 
и приборов, с которыми ведется работа, могут повлечь за собой 
несчастный случай.

2. Во время работы в помещениях должны соблюдаться чистота 

и порядок. Не допускается загромождение столов склянками с различными 
реактивами, ненужными для работы в данный момент, в особенности 
с концентрированными кислотами и щелочами.

3. Химические реакции должны проводиться в условиях, посуде 

и приборах, концентрациях и количествах, указанных в методике ра-
боты или инструкции. При возникновении вопросов о выполняемой ра-
боте, исполнитель должен обратиться за консультацией к преподава-
телю и/или инженеру.

4. Все опыты проводить только в чистой посуде. После оконча-

ния работы посуду немедленно обработать дезактивирующими веще-
ствами, а затем вымыть и высушить в сушильном шкафу.

5. Не допускать хранения каких-либо химических веществ в по-

суде без соответствующих этикеток и надписей.

6. Работу с нагреванием веществ, выделяющих вредные пары 

и газы, например кислот, разрешается проводить только в вытяжном 
шкафу, рамы шкафа поднимаются для работы.

7. При расфасовке токсичных и вредных жидкостей нельзя заса-

сывать их ртом. Для этой цели необходимо использовать сифоны, пи-
петки.

8. Все случайно пролитое, просыпанное или разбитое необхо-

димо немедленно убрать, соблюдая меры безопасности в зависимости 
от свойств веществ.

9. Убирать пролитые огнеопасные жидкости при зажженных го-

релках и включенных электронагревательных приборах с открытыми 
спиралями категорически запрещается.

10. Остатки ядовитых, огнеопасных и взрывоопасных веществ, 

а также концентрированные кислоты, смеси кислот и щелочей, хромо-
вую смесь запрещено выливать в канализационную систему или выбра-
сывать в мусорные ящики.

Меры предосторожности при работе с кислотами, щелочами и 

другими едкими жидкостями. Агрессивные вещества (концентриро-
ванные кислоты, щелочи, водный аммиак и др.), попадая на открытые 
участки тела, вступают в химическое взаимодействие с веществами, 
входящими в состав кожного покрова, в результате чего получается 
ожог, напоминающий термический. Различают три степени ожога:

– первая степень ожога, сопровождающаяся лишь покрасне-

нием кожи;

– вторая степень, сопровождающаяся образованием пузырей;
– третья степень ожога, сопровождающаяся глубоким разруше-

нием струпа и часто обугливанием.

Особая опасность кислот и щелочей заключается в возможности 

поражения глаз, поэтому работать с агрессивными веществами без 
предохранительных очков или щитков запрещается.

Попадая на одежду и обувь, агрессивные вещества портят (сжи-

гают) их, поэтому при работе с указанными веществами необходимо 
соблюдать ряд предосторожностей:

1. Переливать кислоты и щелочи из бутылей в мелкую тару необ-

ходимо при помощи сифонов.

2. Расфасовку (переливание) концентрированных кислот произ-

водить в вытяжных шкафах при хорошо работающей вентиляции.

3. При приготовлении растворов серной кислоты ее необходимо 

приливать в воду тонкой струей при непрерывном перемешивании.

4. Растворять щелочи следует в термостойких сосудах путем мед-

ленного прибавления к воде небольших кусочков веществ, непрерывно 
перемешивая. Брать кусочки щелочи нужно специальными шпателями 
или фарфоровыми ложками.

5. Реакции нейтрализации кислоты щелочью или, наоборот, ще-

лочи кислотой проходят со значительным выделением тепла, возможно 
выкипание
жидкости. Поэтому проведение операций, связанных 

с нейтрализацией, следует проводить небольшими дозами. При этом 
соблюдать исключительную осторожность и не держать голову над со-
судом с жидкостью.

6. Загрязненные или отработанные кислоты и щелочи нельзя сли-

вать в канализацию, так как они вызывают коррозию труб.

7. Перед уборкой неизвестной агрессивной жидкости нужно вы-

яснить, что разлито – щелочь или кислота, после чего произвести 
нейтрализацию пролитой жидкости, и только после нейтрализации производить 
уборку. Уборку вести в специальной одежде (резиновых сапогах, 
перчатках, в специальных очках). Осколки разбитого стекла собирать 
при помощи щетки и железного совка.

8. В каждом помещении, где ведутся работы с кислотами или щелочами 
должны быть нейтрализующие вещества:

– для нейтрализации кислот – 3–5 % раствор пищевой соды;
– для нейтрализации щелочей – 2 % раствор борной кислоты, 5 %

раствор уксусной кислоты.

9. Хромовая смесь, попадая на открытые участки кожи, вызывает 

сильные ожоги и может причинить тяжелое хроническое заболевание 
с глубоким омертвлением ткани, поэтому при использовании хромовой 
смеси необходимо остерегаться попадания ее на кожу и использовать 
перчатки при работе.

10. При ожогах кислотой или щелочью необходимо быстро, в течение 
10–15 мин, промыть обожженное место сильной струей холодной 
воды, а затем обработать нейтрализующими средствами:

– при ожогах кислотами – 3–5 % растворами пищевой соды;
– при ожогах щелочами – 2–2,5 % раствором борной, лимонной 

или уксусной кислоты.

Одежда, облитая концентрированной кислотой, щелочами или 

другими едкими веществами, обязательно нейтрализуется, обезвреживается 
и подвергается стирке. Надевать загрязненную одежду запрещается.


11. При химических ожогах глаз кислотой или щелочью необходимо 
до обращения в медпункт или вызова скорой медицинской помощи 
немедленно промыть глаза большим количеством воды.

12. Переносить кислоты и едкие жидкости без приспособлений 

не разрешается.

Меры предосторожности при работе с электрооборудованием 

и электроприборами:

1. Перед включением электроустановки в электрическую сеть, 

при необходимости, встать на диэлектрический коврик (если покрытие 
пола выполнено из токопроводящего материала).

2. Не включать электроустановку в электрическую сеть мокрыми 

и влажными руками.

3. Соблюдать правила эксплуатации электроустановки, не подвергать 
ее механическим ударам, не допускать падений.

4. Не касаться проводов и других токоведущих частей, находящихся 
под напряжением, без средств индивидуальной защиты.

5. Наличие напряжения в сети проверять только указателем 

напряжения.

6. Следить за исправной работой электроустановки, целостностью 
изоляции и заземления.

7. Не разрешается работать на электроустановках в случае их неисправности, 
искрения, нарушения изоляции и заземления.

8. При появлении неисправности в работе электроустановки, искрении, 
нарушении изоляции проводов или обрыве заземления, прекратить 
работу и сообщить преподавателю и/или инженеру. Работу продолжать 
только после устранения неисправности электриком.

9. При обнаружении оборванного электрического провода, свисающего 
или касающегося пола (земли), не приближаться к нему, немедленно 
сообщить преподавателю и/или инженеру, самому оставаться 
на месте и предупреждать других людей об опасности.

10. В случае возгорания электроустановки немедленно отключить 
ее от электрической сети, а пламя тушить только песком, углекислотным 
или порошковым огнетушителем.

11. При поражении электрическим током немедленно отключить 

напряжение. При отсутствии дыхания и пульса у пострадавшего 

сделать ему искусственное дыхание или провести непрямой (закрытый) 
массаж сердца до восстановления дыхания и пульса, сообщить 
о несчастном случае преподавателю и/или инженеру, при необходимо-
сти отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.

12. Отключить электроустановку от электрической сети. При 

отключении от электророзетки не дергать за электрический шнур 
(кабель).

13. Привести в порядок рабочее место.
14. Убрать в отведенное место средства индивидуальной защиты 

и тщательно вымыть руки с мылом.

9

2 . О П Р Е Д Е Л Е Н И Е  С О Д Е Р Ж А Н И Я  И О Н О В  Ж Е Л Е З А  

В В О Д Е  И  М Е Т О Д Ы  О Б Е З Ж Е Л Е З И В А Н И Я

2 . 1 . Ж е л е з о  в  в о д е

Общие сведения. Железо – металл серебристо-белого цвета, до-

статочно твердый, хорошо поддающейся обработке, легко намагничи-
вающийся и размагничивающийся, проводящий электрический ток.
В чистом виде железо не подвергается коррозии. Основным методом 
получения железа является электролиз растворов его солей, а также 
термическое разложение пентакарбонила железа: 

[Fe(CO)5 ]= Fe+ 5CO↑

Известны четыре полиморфные модификации: α-, β-, γ-, δ-же-

лезо. Полиморфные превращения железа сопровождаются изменением 
кристаллической решетки и физических свойств железа.

По распространенности на Земле среди металлов железо усту-

пает только алюминию. В самородном состоянии встречается крайне 
редко. Для получения железа используются минералы FeO·Fe2O3 – маг-
нитный железняк (магнетит), Fe2O3 – красный железняк (гематит), 
Fe2O3·2(FeOH)3 – бурый железняк (лимонит). Железо получают из руд 
путем восстановления в доменных печах.

Содержание железа в воде. В подземных водных источниках 

и болотах концентрация железа достигает десятков мг/дм3. В поверх-
ностных водах его содержание колеблется в широких пределах. Резкое 
повышение железа в водоемах происходит при загрязнении их сточ-
ными водами рудников, металлургических, машиностроительных и хи-
мических предприятий.

В воде присутствует закисное (Fe2+) и окисное (Fe3+) железо. За-

кисные формы железа нестойки, быстро окисляются, переходя в окис-
ные. Основной его формой в поверхностных водах являются комплекс-
ные соединения трехвалентных ионов железа с растворенными неорга-
ническими и органическими соединениями, главным образом с солями 
гуминовых кислот – гуматами. Процесс окисления идет не только 
в воде, но и в теле железобактерий, которые размножаются в болотах, 
водопроводных трубах, прудах. После отмирания бактерий гидрат