Аннотация 2
Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Сорбенты применяемые для очистки поверхности от нефти и ее продуктов 7
1.2 Способы очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов 12
1.3 Хроматографические методы исследования 13
1.3.1 Тонкослойная хроматография 13
1.3.2 Бумажная хроматография 18
1.3.3 Газожидкостная хроматография 19
1.3.4 Парофазный газохроматографический метод 24
1.4 Измерение поверхностного натяжения 24
2 Патентный поиск 27
3 Экспериментальная часть 31
3.1 Способ приготовления сорбента 31
3.2 Испытания методом тонкослойной хроматографии 32
3.3 Испытание на извлечение водорастворимых и частично растворимых органических веществ 36
3.4 Испытание сорбентов на способность сбора нефти с поверхности водоема 37
3.5 Результаты исследований 43
4 Расчет шнекового смесителя 45
4.1 Материальный баланс 45
4.2 Расчет диаметра шнека 46
4.3 Расчет винта и мощности 47
4.4 Расчет мощности 48
Заключение 51
Список используемых источников 52
Приложение А Шнековый смеситель 56
Приложение Б Результаты хроматографических исследований 57
В современном мире проблема очистки сточных вод имеет все большую актуальность, в том числе и в России. С каждым днем количество потребления воды увеличивается, большая часть которой становится загрязненной самыми различными веществами. При их попадании в окружающую среду экологии наносится колоссальный ущерб, и поэтому водные стоки подлежат обязательной очистке. Для этого необходимо использовать специальное оборудование и технологические комплексы, с помощью которых становится возможным регулировать количество веществ, поступающих в окружающую среду и удерживать их в пределах нормы.
Сточные воды подразделяют на следующие категории: технологические, хозяйственно - бытовые, поверхностные [22].
Существуют различные способы очистки сточных вод: механический, физико-химический, химический, биологический [22].
На выбор способа очистки вышеуказанных методов оказывает влияние вредность вещества и характер загрязнения. Так же в некоторых случаях может быть применен комплекс методов. Процесс очистки предполагает обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед их сбросом в водоем [14].
Механический способ очистки производится за счет отстаивания и фильтрования нерастворимых соединений различной степени дисперсности. Для этих целей обычно используют решетки, песчаные фильтры, отстойники и так далее.
Помимо нерастворимых соединений, существуют вещества, которые имеют плотность, меньше плотности воды и могут удерживаться на поверхности сточных воды (нефть, масла, жиры, полимеры и другие). Такие соединения задерживаются уловителями, либо выжигают.
Наиболее эффективными для очистки водных стоков являются химические и физико-химические методы. Самые распространенные химические способы - нейтрализация и окисление. В случае нейтрализации в сточные воды вводят специальные химические вещества, которые нейтрализуют щелочей или кислоты. В случае окисления вводят специальные окислители, с помощью которых воды освобождаются от вредных компонентов. При физико-химической очистке обычно используют:
• коагуляцию - процесс уменьшения дисперсности вещества [27];
• сорбцию - способность веществ поглощать загрязнения;
• флотацию - способ разделения частиц, основанный на различной смачиваемости веществ водой [2].
Для очистки коммунально-бытовых сточных вод и стоков целлюлознобумажных, нефтеперерабатывающих и пищевых промышленных предприятий используют биологический метод. Он основан на введении специальных микроорганизмов, которые развиваются благодаря поглощению органических и неорганических соединений [14].
В последние годы разрабатываются новые эффективные методы очистки сточных вод: электрохимические, мембранные, магнитные, радиационные и т.д.
Целью данной работы является разработка сорбентов на основе отработанных катализаторов для очистки водных стоков от органических веществ.
Задачами данной работы являются:
• Разработать рецептуры приготовления сорбентов;
• Приготовить сорбенты на основе отработанных катализаторов и нефтяных масел;
• Анализировать сорбенты на тонкослойной хроматографии;
• Испытать на извлечение водорастворимых и частично растворимых органических веществ, сбора нефти при розливах в водоемах.
В данной выпускной квалификационной работе была рассмотрена проблема очистки водных стоков от органических соединений и розлива нефти на поверхности водоемов.
Разработана рецептура сорбентов на основе отработанных катализаторах крупнотоннажных производств процессов дегидрирования углеводородов и риформинга метана. В качестве связующего использовались моторные и трансмиссионные масла.
Предложены различные способы очистки на основе разработанной рецептуры сорбентов.
Сорбционная способность сорбентов была рассмотрена в ходе испытания на извлечение водорастворимых и частично растворимых веществ. Концентрация бензола и ацетона во всех случаях уменьшалась. Коагуляционная способность сорбентов была изучена при проведении испытания сорбентов на способность сбора нефтяной пленки с поверхности водоема. В ходе исследования, было получено увеличение поверхностного натяжения в 2 раза, следовательно, сорбенты могут быть использованы как коагулянты.
Экспериментально доказано, что сорбенты, в основу которых входит смесь Fe2+ и Ni2+, и Mg2+ показывают лучшие сорбционные и коагуляционные свойства. Это дает возможность применять их в качестве коагулянта и сорбента.
Рассчитана минимальная концентрация сорбентов в водоемах, используемая без ущерба для экологии, она равна 0,001 г/л.
Для приготовления данных сорбентов в промышленном производстве, был представлен расчет аппарата для смешения, а также подобран шнековый смеситель.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
