Помощь студентам в учебе
Адсорбция красителей слоями торфа
|
Введение 11
1 Обзор литературы 13
1.1 Эколого-геохимическая характеристика нефтей 13
1.2 Загрязнение нефтью почв таежной зоны Западной Сибири 17
1.3 Изменение свойств почвы, загрязненной нефтью 22
1.3.2 Катионообменные свойства 25
2.1 Природные сорбенты в очистке сточных вод 29
2.2 Происхождения торфа 36
3 Постановка задачи исследования 42
4 Экспериментальная часть 44
4.1 Характеристика объекта исследования 44
4.2 Характеристика красителей 45
4.3.1 Краткое описание методики исследования 48
4.3.2 Подготовка проб и растворов к анализу 48
4.3.3 Определение массовой доли влаги 49
4.3.4 Построение калибровочного графика 50
4.3.5 Схема и принцип действия экспериментальной установки 54
5 Результаты и их обсуждение 56
Заключение 65
Список публикаций 67
Список литературы 68
Приложение А 72
1 Обзор литературы 13
1.1 Эколого-геохимическая характеристика нефтей 13
1.2 Загрязнение нефтью почв таежной зоны Западной Сибири 17
1.3 Изменение свойств почвы, загрязненной нефтью 22
1.3.2 Катионообменные свойства 25
2.1 Природные сорбенты в очистке сточных вод 29
2.2 Происхождения торфа 36
3 Постановка задачи исследования 42
4 Экспериментальная часть 44
4.1 Характеристика объекта исследования 44
4.2 Характеристика красителей 45
4.3.1 Краткое описание методики исследования 48
4.3.2 Подготовка проб и растворов к анализу 48
4.3.3 Определение массовой доли влаги 49
4.3.4 Построение калибровочного графика 50
4.3.5 Схема и принцип действия экспериментальной установки 54
5 Результаты и их обсуждение 56
Заключение 65
Список публикаций 67
Список литературы 68
Приложение А 72
Эффективность адсорбционной очистки доходит до 80-90 % и зависит от химического состава адсорбента, от пористой структура вещества и его состояния в водном растворе.
Адсорбция растворенных веществ — это результат перехода молекул растворного вещества из раствора на поверхность твердого сорбента под действием адсорбционных сил поверхности, при этом наблюдаются два типа межмолекулярного взаимодействия: молекул растворенного вещества с молекулами поверхности сорбента и с молекулами воды в растворе (гидратация). Разность этих двух сил и определяет возможность удержания вещества на поверхности сорбента.
В качестве сорбентов могут служить различные природные и искусственные пористые материалы, прежде всего силикагели, активированные угли различных марок, зола, торф, шлак и др. Минеральные сорбенты — алюмогели, глины, гидроксилы, силикагели, используются редко, т.к. энергия взаимодействия их с молекулами золы велика, часто превышает энергию адсорбции.
Торф является уникальным природным образованием из остатков болотных растений (лиственных и хвойных деревьев, кустарников, трав, мхов), подвергающихся неполному разложению при недостаточном доступе воздуха.
Основу торфа составляют растительные остатки твердых высокополимеров целлюлозной природы и продукты их разложения, которые находятся в равновесии с водным раствором низко - и высокомолекулярных веществ.
Одна из важнейших экологических проблем, с которой торф помогает справиться - загрязнение вод. Причина этого - сброс неочищенных хозяйственно-бытовых, ливневых и промышленных сточных вод через систему ливневой канализации города.
Поэтому одной из наиболее важных задач охраны окружающей среды является необходимость увеличения мощности систем обратного и повторного использования вод, разработки и внедрения на предприятиях бессточных систем водоиспользования.
Адсорбционные процессы играют важную роль во многих областях современной техники. В основном осуществляется глубокая осушка и тонкая очистка газов и жидкостей, улавливание летучих растворителей, поглощение вредных промышленных выбросов, загрязняющих атмосферу и водные бассейны, выделенные из смесей и паров ценных компонентов и др.
В настоящее время активно разрабатывается методика применения различных типов торфов в качестве адсорбента для очистки сточных вод и других разнообразных сред. Практическому использованию торфа способствует то, что это природное сырье, которое нетоксично и доступно в больших количествах.
Таким образом, целью данной работы является изучение адсорбционных свойств торфа.
Адсорбция растворенных веществ — это результат перехода молекул растворного вещества из раствора на поверхность твердого сорбента под действием адсорбционных сил поверхности, при этом наблюдаются два типа межмолекулярного взаимодействия: молекул растворенного вещества с молекулами поверхности сорбента и с молекулами воды в растворе (гидратация). Разность этих двух сил и определяет возможность удержания вещества на поверхности сорбента.
В качестве сорбентов могут служить различные природные и искусственные пористые материалы, прежде всего силикагели, активированные угли различных марок, зола, торф, шлак и др. Минеральные сорбенты — алюмогели, глины, гидроксилы, силикагели, используются редко, т.к. энергия взаимодействия их с молекулами золы велика, часто превышает энергию адсорбции.
Торф является уникальным природным образованием из остатков болотных растений (лиственных и хвойных деревьев, кустарников, трав, мхов), подвергающихся неполному разложению при недостаточном доступе воздуха.
Основу торфа составляют растительные остатки твердых высокополимеров целлюлозной природы и продукты их разложения, которые находятся в равновесии с водным раствором низко - и высокомолекулярных веществ.
Одна из важнейших экологических проблем, с которой торф помогает справиться - загрязнение вод. Причина этого - сброс неочищенных хозяйственно-бытовых, ливневых и промышленных сточных вод через систему ливневой канализации города.
Поэтому одной из наиболее важных задач охраны окружающей среды является необходимость увеличения мощности систем обратного и повторного использования вод, разработки и внедрения на предприятиях бессточных систем водоиспользования.
Адсорбционные процессы играют важную роль во многих областях современной техники. В основном осуществляется глубокая осушка и тонкая очистка газов и жидкостей, улавливание летучих растворителей, поглощение вредных промышленных выбросов, загрязняющих атмосферу и водные бассейны, выделенные из смесей и паров ценных компонентов и др.
В настоящее время активно разрабатывается методика применения различных типов торфов в качестве адсорбента для очистки сточных вод и других разнообразных сред. Практическому использованию торфа способствует то, что это природное сырье, которое нетоксично и доступно в больших количествах.
Таким образом, целью данной работы является изучение адсорбционных свойств торфа.
В данной работе проводились эксперименты по поглощению водорастворимых синтетических красителей из их водных растворов различными видами торфов Томской области. В нашей работе для проведения анализа был использован верховой сфагновый торф, отобранный в центральной части Васюганского торфяного месторождения в районе г. Кедровый (междуречье рек Кенга-Комбарс). Были взять семь образцов торфа на разной глубине залежи.
Все торфы различается по ботаническому составу, степени разложения, зольности и влажности. Ботанический состав торфа отражает исходные растительные ассоциации, из которых образовался торф. Торфа по ботаническому составу делается: низинные, переходные и верховые. Влажность исследуемых торфов варьирует от 50% до 82%.
Из полученных данных видно, что величина адсорбции А изменяется в широких переделах - от практически полного отсутствия поглощения до максимального значения 121 мг/Дм сухого торфа для исходной концентрации красителя Бриллиантового зеленого С = 1000 мг/л при поглощении верховым торфом.
В большинстве испытаний величина адсорбции возрастает пропорционально исходной концентрации красителя. При этом наблюдается линейная и близкая к ней зависимости адсорбции от исходной концентрации. Это свидетельствует о справедливости закона Генри для исследования поглощения при низких концентрациях красителя в рабочем растворе.
Результаты адсорбции красители слоями торфа ниже 60 см. в исходном состоянии представлены в таблицах 5.1. Из этих данных видно, что с ростом исходной концентрации красителя наблюдается увеличении величины адсорбции. Наиболее высокие значения адсорбции наблюдаются при поглощении из раствора Метиленового голубого (12 - 107) и Бриллиантового зеленого (12 - 121). Несколько ниже значения величины адсорбции наблюдается при поглощении из раствора индикатора Кислотного хрома темного-синего (9-48) и Ализаринового красного.
Известно, что торф в исходном состоянии является хорошим ионообменником, который имеет отрицательный заряд иона. Ионный обмен происходит за счет водорода и функциональных групп (-СООН, =NH).
Анализируя графические зависимости, видим, что конечные концентрации при адсорбции торфами имеют значения, пропорциональные значениями величины адсорбции А. Торф способен очищать растворы красители, но не всех. На примере красителя Конго красного никаких изменений в сторону адсорбции мы не наблюдаем как у исходного так и обработанного торфа.
Наиболее важный результаты поглощение МГ, так как они свидетельствуют о способности торфа поглощать эмульгированные нефтяные загрязнения. МГ поглощается по полученным данным в интервале от 12 до 107 мг/г.
КХТС поглощается гораздо слабее, его ионы заряжены отрицательно, поэтому они поглощаются торфом слабее.
АК поглощается наиболее слабо, так как его ионы заряжены отрицательно. Их строение по своей структуре не совпадает со строением частиц торфа.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что все изученные образцы торфа могут быть использованы для очистки низко концентрированных нефтяных загрязнений.
Все торфы различается по ботаническому составу, степени разложения, зольности и влажности. Ботанический состав торфа отражает исходные растительные ассоциации, из которых образовался торф. Торфа по ботаническому составу делается: низинные, переходные и верховые. Влажность исследуемых торфов варьирует от 50% до 82%.
Из полученных данных видно, что величина адсорбции А изменяется в широких переделах - от практически полного отсутствия поглощения до максимального значения 121 мг/Дм сухого торфа для исходной концентрации красителя Бриллиантового зеленого С = 1000 мг/л при поглощении верховым торфом.
В большинстве испытаний величина адсорбции возрастает пропорционально исходной концентрации красителя. При этом наблюдается линейная и близкая к ней зависимости адсорбции от исходной концентрации. Это свидетельствует о справедливости закона Генри для исследования поглощения при низких концентрациях красителя в рабочем растворе.
Результаты адсорбции красители слоями торфа ниже 60 см. в исходном состоянии представлены в таблицах 5.1. Из этих данных видно, что с ростом исходной концентрации красителя наблюдается увеличении величины адсорбции. Наиболее высокие значения адсорбции наблюдаются при поглощении из раствора Метиленового голубого (12 - 107) и Бриллиантового зеленого (12 - 121). Несколько ниже значения величины адсорбции наблюдается при поглощении из раствора индикатора Кислотного хрома темного-синего (9-48) и Ализаринового красного.
Известно, что торф в исходном состоянии является хорошим ионообменником, который имеет отрицательный заряд иона. Ионный обмен происходит за счет водорода и функциональных групп (-СООН, =NH).
Анализируя графические зависимости, видим, что конечные концентрации при адсорбции торфами имеют значения, пропорциональные значениями величины адсорбции А. Торф способен очищать растворы красители, но не всех. На примере красителя Конго красного никаких изменений в сторону адсорбции мы не наблюдаем как у исходного так и обработанного торфа.
Наиболее важный результаты поглощение МГ, так как они свидетельствуют о способности торфа поглощать эмульгированные нефтяные загрязнения. МГ поглощается по полученным данным в интервале от 12 до 107 мг/г.
КХТС поглощается гораздо слабее, его ионы заряжены отрицательно, поэтому они поглощаются торфом слабее.
АК поглощается наиболее слабо, так как его ионы заряжены отрицательно. Их строение по своей структуре не совпадает со строением частиц торфа.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что все изученные образцы торфа могут быть использованы для очистки низко концентрированных нефтяных загрязнений.