DOI 10.35776/MNP.2020.07.03
UDC 556.3+628.16+544.726

Fedorova S. V.

Distribution of lithium in subpermafrost water and its possible use for drinking water supply in Yakutia

Summary

В Центральной Якутии использование подмерзлотных вод в хозяйственно-питьевых целях ограничено в связи с повышенным содержанием отдельных элементов, в том числе лития. На основе обобщения химических анализов проб воды из водозаборных скважин дана количественная оценка содержания лития в подземных водах южной части Якутского артезианского бассейна. Максимальная концентрация лития (0,85 мг/л) выявлена в подмерзлотных водах совместного нижнеюрского среднекембрийского водоносного комплекса, в литологическом составе которого присутствуют глинистые породы. Изучен процесс сорбции лития из модельных растворов и натурных подмерзлотных вод сильнокислотной Na-катионитной ионообменной смолой, содержащей активные сульфо­группы. По результатам экспериментальных исследований построены графические кривые извлечения лития, кинетические и динамические зависимости. Гидрохимическая аналитика проб воды выполнялась методом капиллярного электрофореза. В процессе лабораторных экспериментов содержание лития в натурных подмерзлотных водах снизилось с 0,41 до 0,006 мг/л, в модельных растворах – с 0,5 до 0,003 мг/л. Состояние ионообменного равновесия при обмене ионов Li+ на Na+ установилось в течение 15–20 минут после контакта ионообменной смолы с модельным раствором и подмерзлотной водой. Установлено, что степень извлечения лития из природных подмерзлотных вод в статических условиях составляет около 90%, в динамических условиях – 99%. Результаты исследований могут быть использованы при разработке комплексных схем очистки подмерзлотных вод Якутии для питьевого водоснабжения.

Key words

maximum permissible concentration , subpermafrost water , lithium , Yakutsk artesian basin , cryolithic zone , ion exchange , delithiation

The further text is accessible on a paid subscription.
For authorisation enter the login/password.
Or subscribe

REFERENCES

1. Fedorova S. V., Pavlova N. A. [Lithium in underground water in the southern part of the Yakutsk artesian basin]. Proceedings of «Geology and Mineral Resources of the North-East of Russia» IX All-Union Scientific and Practical Conference. Yakutsk, SBFU Publ., 2019, v. 2, pp. 225–228. (In Russian).
2. Landolt P. E., Sittig М. Lithium. In: Hempel C. A. (ed.). Rare metals handbook. New York: Reinhold Publishing Corporation, 1961, ch. 16, pp. 343–383.
3. Vinogradov A. P. Geokhimiia redkikh i rasseiannykh khimicheskikh elementov v pochvakh [Geochemistry of rare and trace elements in soils. Moscow, USSR RAS Publ., 1957, 240 p.].
4. Ostroushko Iu. I., Buchikhin P. I., Alekseeva V. V., Naboishchikova T. F., Kovda G. A., Shelkova S. A., Alekseeva R. N., Makovetskaia M. A. Litii, ego khimiia i tekhnologiia [Lithium, its chemistry and technology. Moscow, Atomizdat, 1960, 200 p.].
5. Solodov N. A., Balashov D. S., Kremenetskii A. A. Geokhimiia litiia, rubidiia i tseziia. [Geochemistry of lithium, rubidium and cesium. Moscow, Nedra, 1980, 233 p.].
6. Chertko N. K., Chertko E. N. Geokhimiia i ekologiia khimicheskikh elementov: Spravochnoe posobie [Geochemistry and ecology of chemical elements: Reference Guide. Minsk, BGU Publ., 2008, 140 p.].
7. Gavrilenko V. V., Sakhonenok V. V. Osnovy geokhimii redkikh litofil’nykh metallov [Fundamentals of the geochemistry of rare lithophilic metals. Leningrad, Leningrad State University Publ., 1986, 172 p.].
8. Bingham F. T., Kosta E., Eichenberger E. Nekotorye voprosy toksichnosti ionov metallov [Some issues of metal-ion toxicity. Translated from English. Under the editorship of H. Zigel, A. Zigel. Moscow, Mir, 1993. 368 p.].
9. Khimicheskie elementy v organizme cheloveka: spravochnye materialy. [Chemical elements in a human organism: reference materials. Under the general editorship of L. V. Morozova. Arkhangelsk, Pomor State University named after M. V. Lomonosov, 2001, 45 p.].
10. Avtsyn A. P., Zhavoronkov A. A., Rish M. A., Strochkova L. S. Mikroelementozy cheloveka: etiologiia, klassifikatsiia, organopatologiia [Human microelementosis: etiology, classification, organopathology. Moscow, Meditsina Publ., 1991, 496 p.].
11. Skal’nyi A. V. Khimicheskie elementy v fiziologii i ekologii cheloveka [Chemical elements in the human physiology and ecology. Moscow, «ONIKS 21 vek» Publ., Mir, 2004, 216p.].
12. Lazarus J. H. Endocrine and metabolic effects of lithium. Boston, Springer, 1986. 208 p.
13. Psikhiatriia: natsional’noe rukovodstvo [Psychiatry: a national guide. Under the editorship of T. B. Dmitrieva, V. N. Krasnov, N. G. Neznanov, V. Ia. Semke, A. S. Titanov; executive editor Iu. A. Aleksandrovskii. Moscow, GEOTAR-Media Publ., 2011, 1000 p.].
14. Hoshino T. Preliminary studies of lithium recovery technology from seawater by electrodialysis using ionic liquid membrane. Desalination, 2013, no. 317, pp. 11–16.
15. Lemaire J., Svecova L., Lagallarde F., Laucournet R., Thivel P.-X. Lithium recovery from aqueous solution by sorption/desorption. Hydrometallurgy, 2014, no. 143, pp. 1–11.
16. Nishihama S., Onishi K., Yoshizuka K. Selective recovery process of lithium from seawater using integrated ion exchange methods. Solvent Extraction and Ion Exchange, 2011, no. 29, pp. 421–431.
17. Yoshizuka K., Fukui K., Inoue K. Selective recovery of lithium from seawater using a novel MnO2 type adsorbent. Ars Separatoria Acta, 2002, no. 1, pp. 79–86.
18. Fedorova S. V. [Pat. 2656311, RF. IPC С02F1/42; C02F1/58; B01D15/04; B01J39/04; C01D15/00. Method of lithium compounds removal from drinking and household water]. Izobreteniia. Poleznye Modeli, 2018, no. 16. (In Russian).
19. Fedorova S. V., Kryzhanovskii A. N. [Lithium removal from underground water by ion exchange method]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2017, no. 2, pp. 47–52. (In Russian).
20. Anisimova N. P., Pavlova N. A. Gidrokhimicheskie issledovaniia kriolitozony Tsentral’noi Iakutii [Hydrogeochemical studies of the permafrost zone of Central Yakutia. Novosibirsk, «GEO» Academic Publ., 2014, 189 p.].
21. Balobaev V. T., Ivanova L. D., Nikitina N. M., Shepelev V. V., Lomovsteva N. S., Skutin V. I. Podzemnye vody Tsentral’noi Iakutii i perspektivy ikh ispol’zovaniia [Underground waters of Central Yakutia and prospects for their use. Novosibirsk, SO RAN Publ., «GEO» affiliate, 2003, 137 p.].
22. Fedorova S., Kryzhanovsky A. The using of ion exchange method of Urban Territories’ sub-surface waters purification in Sakha (Yakutia). Matec Web of Conferences. 2018. 04003. doi:10.1051/matecconf/201817004003.