Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №27 (ноябрь) 2015
Разделы: Химия
Размещена 05.11.2015. Последняя правка: 15.11.2015.

Новые сорбционные материалы для очистки сточных вод от нефтепродуктов

Громыко Никита Владимирович

ФГБОУ ВПО Башкирский государственный университет

магистрант

Ямансарова Эльвира Талгатовна, кандидат химических наук, доцент ФГБОУ ВО Башкирский государственный университет


Аннотация:
Получены новые сорбенты на основе отходов переработки подсолнечника и гречихи. Изучены физико химические закономерности получаемых материалов. Показано, что наивысшей поглощающей способностью нефтепродуктов имеет сорбент, полученный из кислотно щелочной шелухи гречихи Он может быть рекомендован к промышленному получению сорбционных материалов.


Abstract:
Some new sorbents based waste processing sunflower and buckwheat. The physical and chemical laws derived materials. It is shown that the highest absorption capacity oil sorbent is obtained from the acid-base buckwheat hulls It can be recommended to the industrial production of sorption materials.


Ключевые слова:
водные ресурсы; сорбционная емкость; константы уравнения Ленгмюра; лузга подсолнечника; экология; шелуха гречихи; нефтепродукты

Keywords:
water; sorption capacity; constant Langmuir equation; sunflower husks; ecologу;buckwheat hulls; oil


УДК 546.06

В настоящее время в связи с интенсивным развитием нефтяной и нефтехимической  промышленности происходит интенсивное загрязнение окружающей среды.

При разведке и добыче углеводородов водные ресурсы наряду с атмосферой и литосферой являются объектами нефтяного загрязнения и  испытывают техногенное воздействие в результате чего нефть, продукты на ее основе, буровые растворы, стоки резко ухудшают потребительские свойства воды, делая ее непригодной для питья, бытовых и промышленных нужд [1]. Поступление  нефтепродуктов в водные объекты вызывают гибель большинства их обитателей. Проблема очистки воды от нефтяных загрязнений является значимой в народном хозяйстве страны, для многих отраслей промышленности: химической, металлургической, машиностроительной. Промышленностью для очистки воды от жидких углеводородов используются различные методы, большинство из которых сложны в практическом применении, оформлении. либо дорогостоящи, поэтому особенно востребованной  является разработка новых технологий, позволяющих эффективно извлекать загрязнения с минимальными затратами [2].

Одной из современных приоритетных задач в области защиты окружающей среды является поиск эффективных и безопасных технологий очистки питьевой воды от нефтепродуктов. Важнейшим из направлений является технология, основанная на использовании нефтесорбентов [3]. Сорбционный метод – один из эффективных методов решения данной проблемы. Он позволяет быстро извлекать из воды различной природы загрязнения независимо от их химической устойчивости до остаточной концентрации, в несколько раз меньшей ПДК. Исследования последних лет показывают, что дорогие промышленные сорбенты могут быть заменены на материалы, полученные из природного сырья или отходов производств, основой которых является целлюлоза – легко поддающийся модификации биополимер. В частности, известны образцы на основе люцерны, фасоли, рисовой и гречневой шелухи, древесных опилок, скорлупы орехов. Отличительной чертой является и то, что каждый регион способен выбрать свою сырьевую базу в зависимости от специфики промышленности. В нашей республике ей с успехом может выступать отходы переработки семян подсолнечника (лузга). Ежегодно свыше 400 т лузги сжигаются либо выбрасываются в отвал, в результате чего дополнительно создается экологическая нагрузка [4]. Использование данных отходов для получения сорбентов позволит не получить новые перспективные материалы, одновременно связав их ликвидацию с экологической очисткой природных вод.

Исследования проводились на образцах подсолнечника (лузга) и гречихи (шелуха), выращенных на территории Республики Башкортостан. Для получения сорбентов исходный материал промывали горячей водой (90 0С) для удаления водорастворимых компонентов- полисахаридов, фенольных соединений, после – водным раствором этилового спирта (1:1), удаляя тем самым жирорастворимые соединения, красящие пигменты. Полученный материал в дальнейшем замачивали в хлористоводородной кислоте с последующей обработкой концентрированным раствором едкого натра в течение 2-х часов при комнатной температуре, либо подвергали низкотемпературной обработке при -20 0С в течение 50 часов, после чего дефростировали паром при температуре +100 0С. Затем материалы промывались дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод, высушивались в сушильном шкафу при +105 0С до постоянной массы и измельчались с помощью лабораторной мельницы до фракции 0,1-0,2 мм [5].

Для определения сорбционной емкости полученных сорбентов использовали стандартную методику [6], основанную в измерении оптической плотности раствора вещества-маркера (0,1 н раствор иода и метиленового голубого с концентрацией 1500 мг/л), полученного после контакта с навеской образца в течение точно заданного времени. Определение сорбционной способности полученного материала по отношению к нефтепродуктам проводилось с привлечением фотоколориметрии.  Для этого были приготовлены эмульсии нефтепродуктов в воде, в которых настаивались в течение 1 ч навески исследуемых материалов (0,5 г на 50 мл раствора), после чего была определена их оптическая плотность. Идентификация остаточной концентрации нефтепродуктов основана на способности углеводородов окисляться концентрированной серной кислотой, давая окрашенные в темный цвет продукты [7].Для построения калибровочных графиков проводили серию измерений,, отбрасывали промахи и брали среднее из оставшихся результатов. В качестве объектов сравнения были использованы уголь активированный древесный и сорбент, применяющийся в бытовых фильтрах марки «Аквафор», полученный на основе скорлупы кокосового ореха.

В таблице 1 представлены значения сорбционной емскости исследуемых материалов по отношению к иоду и метиленовому голубому. 

Таблица 1. Значения сорбционной емкости сорбентов, получаемых на основе подсолнечной лузги

Вид сорбента

Сорбционная емкость мг/г

по иоду

по МГ

1.

Промытая лузга подсолнечника

114.77

105.0

2.

Промытые плодовые оболочки гречихи

107.72

97.4

3.

Лузга подсолнечника, подвергнутая кислотно-щелочной обработке

295.98

300.2

4.

Плодовые оболочки гречихи, подвергнутые кислотно-щелочной обработке

282.70

284.7

5.

Лузга подсолнечника, подвергнутая низкотемпературной обработке

236.14

248.1

6.

Плодовые оболочки гречихи, подвергнутые низкотемпературной обработке

230.22

236.0

7.

Уголь активированный медицинский (для сравнения)

268.08

274.8

8.

Фильтр для воды «Аквафор» для сравнения

275.44

245.3

На основании полученных данных рассчитали величины статической обменной емкости, эффективности сорбции, коэффициента распределения. 

Таблица 2. Сорбционные характеристики полученных образцов 

Сорбция керосина

Сорбция бензина

Сорбция дизельного топлива

Е, %

СОЕ

К

Е, %

СОЕ, мг/г

К

Е, %

СОЕ, мг/г

К

1

57.6

3.7

0.132

51.4

5.7

0.106

66.4

16.2

0.197

2

60.0

3.9

0.150

67.6

7.5

0.208

66.0

16.0

0194

3

73.8

4.8

0.282

77.5

9.3

0.342

85.7

20.9

0.297

4

65.7

4.2

0.244

57.1

6.6

0.147

61.9

15.1

0.162

5

18.5

1.2

0.023

23.4

2.6

0.031

52.1

12.7

0.109

6

58.4

3.8

0.141

56.2

6.3

0.135

68.1

17.0

0.212

Примечание:

  1. Лузга подсолнечника кислотно - щелочная
  2. Лузга подсолнечника низкотемпературная
  3. Шелуха гречихи кислотно – щелочная
  4. Шелуха гречихи низкотемпературная
  5. Уголь активированный (для сравнения)
  6. Сорбент торфяной «Сорбонафт»  
Таблица 3. Кинетические характеристики сорбентов

Сорбционный материал

А,г/г

Суммарный объем пор по нефтепродуктам, мл/г

Лузга подсолнечника кислотно - щелочная

0.71

1.39

Лузга подсолнечника низкотемпературная

1.19

1.90

Шелуха гречихи  кислотно - щелочная

2.69

2.38

Шелуха гречихи низкотемпературная

2.07

1.94

Активированный уголь (для сравнения)

0.22

1.62

Сорбент торфяной «Сорбонафт»

2.35

1.97

Все изученные материалы удаляют нефтепродукты в большей степени (в 2-4 раза) по сравнению с активированным углем благодаря модификации структуры пор растительного сырья в ходе обработки. Результаты свидетельствуют о том, что растительные отходы могут успешно применяться в качестве высокоэффективных, дешевых сорбционных материалов в отношении к различным загрязняющим веществам, одновременно позволяя связать их рациональную утилизацию. Из экспериментальных данных следует, что лучшими сорбционными свойствами обладает образец 3 (кислотно – щелочная шелуха гречихи), превосходящий по сорбции нефтепродуктов товарный сорбент на основе торфа «Сорбонафт» в среднем на 30 %.; наименьшей емкостью – сорбент 1 (лузга подсолнечника кислотно – щелочная). Предположено, что на сорбцию нефтепродуктов  влияют вид и структура целлюлозных звеньев исходного сырья, а также характер и размер пор полученных сорбентов, определяемый условиями модификации. Нефтепродукты содержат гидрофобные неполярные группы, в результате чего их поглощение материалами обусловлено Ван-дер-Ваальсовыми силами и физической адсорбцией.

Результаты исследований свидетельствуют об эффективности растительного сырья, что открывает широкие возможности производства на его основе экологически безопасных, дешевых сорбентов.

Библиографический список:

1. Беляев Е.Ю., Беляева Л.Е. Использование растительного сырья в решении проблем защиты окружающей среды// Химия в интересах устойчивого развития. 2000. №8. С. 763–772.
2. ГОСТ 4453-74. Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия. М., 1992. 32 с.
3. ГОСТ 34-70-953.18-90 Воды производственные тепловых электростанций. Методы определения нефтепродуктов Технические условия. М., 1990. 24 с.
4. Гудков А.Г. «Механическая очистка городских сточных вод», Вологда: ВоГТУ, 2003.
5. Зуева Е.Т., Фомин Г.С. « Питьевая и минеральная вода. Требования мировых и европейских стандартов к качеству и безопасности», М.: Протектор, 2003. – 320с.
6. Онищенко Г.Г. Проблемы питьевого водоснабжения населения России в системе международных действий по проблеме «Вода и здоровье. Оптимизация путей решения» //Питьевая вода Сибири – 2006: материалы III науч.-практ. конф., 18-19 мая 2006г. – Барнаул, 2006.
7. Ямансарова Э.Т., Громыко Н.В., Хасанова Д.Н., Абдуллин М.И. Перспектива применения сорбционных материалов для улучшения экологического состояния водных ресурсов//Научный журнал НИУ ИТМО Экономика и экологический менеджмент, №1,2015.




Рецензии:

5.11.2015, 13:47 Исмаилов Сохраб Ахмедович
Рецензия: Очистка питьевой или сточной воды от загрязнений включает удаление плёнки нефти механическими или физико-химическими способами. Наиболее перспективным и экологически целесообразным верно считает сам автор Громыко Никита Владимирович это - способ удаления плёнки нефтепродуктов с помощью нефтяных сорбентов. В сточных водах нефтепродукты могут находиться в свободном, связанном и растворенном состояниях. Для удаления мелкодисперсных и связанных нефтепродуктов традиционно используют флотационные способы очистки, методы электрокоагуляции и электрофлотации. Имеются многочисленные способы получения сорбентов и фильтрующих материалов для очистки воды от нефтепродуктов и технологические схемы их применения. Традиционные применяемые в производстве сорбенты для очистки нефтепродуктов следующие: активированный угол, антрацит, вспученный вермикулит и т.д. Активированные угли из древесного сырья способны эффективно удалять растворенные нефтепродукты из стоков, особенно если в составе растворенных примесей преобладают ароматические углеводороды. Несмотря на это, автор при исследовании находил весьма перспективный и экологически чистый сорбент – шелухи гречихи, который демонстрировал высокую показатель при адсорбции нефтепродуктов. Учитывая высокую экономическую ценность и экологическую важность указанной работы уважаемого Громыко Никиты Владимировича считаю, что данную работу безусловно можно рекомендовать к публичной издании.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх