Тема: Новые сорбционные материалы для очистки сточных вод от нефтепродуктов и фенола

Основная экологическая проблема в современном мире - это непрекращающиеся выбросы загрязненных сточных вод в гидросферу. В связи с этим фактором, защита водоемов и водных ресурсов выходит на передовые позиции среди решаемых проблем современности.
Чаще всего со сточными водами предприятий попадают в водоемы токсические вещества, особое внимание среди которых привлекают органические вещества всевозможных классов, такие как нефтепродукты, фенол и его производные. Самыми опасными являются хлорфенолы, так как они обладают действием токсического характера, повреждающим генную и клеточную системы человеческого организма [1]. Из 40 идентифицированных фенольных соединений 11 % относятся к веществам 1 и 2 классов опасности, а 18 % - не нормированы (не имеют установленных значений ПДК), что показывает анализ стоков заводов и предприятий. Загрязнение водоемов стоками с нефтепродуктами приводит к гибели флоры и фауны в водоемах. Урон экологической обстановке водоемов, прежде всего приносит отсутствие обмена кислородом с гидросферой, возникающем в процессе распределения молекул нефтепродуктов в виде пленки в приповерхностном слое воды. Теряется эффективность в работе очистных сооружений и замедляется развитие активного ила в результате сброса нефтепродуктов на биологические очистные сооружения, а нефть оказывает губительное действие на систему биоорганизмов.
Очистные сооружения должны иметь любые предприятия, имеющие в своих сточных водах нефтепродукты в любой концентрации.
Химический состав нефтесодержащих вод укажет на способы и приемы удаления загрязнений, эффективно очищая сточные воды от нефтепродуктов и фенолов. Учитывая максимальные концентрации нефтепродуктов и фенолов, превышающих ПДК, выбираются соответствующие очистные сооружения. Методы очистки стоков подразделяют на: механические, химические, физико-химические и биологические. Очистка является комбинированной, если применяется сразу несколько видов очистки. В зависимости от вредности загрязнений и их характера в каждой конкретной ситуации определяется тот или иной метод очистки. В действительности, как самый уникальный, выбирается комплексный способ очистки воды, как позволяющий получить на выходе наиболее качественно очищенную воду от вредных примесей.
В настоящее время рассматривается применение древесных опилок для удаления фенолов, ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов из сточных вод, что является объектом многих исследований [2,3,4,5]. Опилки являются природно-органическим материалом, экономически выгодным и имеющимся повсеместно.
Цель - создание новых сорбционных материалов на основе органических веществ для очистки сточных вод от фенола и нефтепродуктов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Провести литературный обзор по теме исследования.
2) Подобрать необходимые компоненты с целью создания сорбционных материалов.
3) Разработать методику создания сорбентов.
4) Исследовать структуру и химический состав сорбционных материалов.
5) Провести испытания полученных сорбентов на эффективность очистки сточных вод от фенола и нефтепродуктов.
Объект исследования: очистка сточных вод нефтехимических предприятий.
Предмет исследования: сорбционные материалы для очистки сточных вод.
Практическая значимость состоит в том, что были получены новые сорбционные материалы, проведены испытания новых сорбционных материалов, показана их эффективность при очистке воды от нефтепродуктов, в частности, от дизельного топлива и фенолов.
Положения, выносимые на защиту:
1) Методика получения нового сорбционного материала.
2) Сорбционная емкость и способность полученных сорбентов к нефтепродуктам и фенолам.
Научная новизна:
1) разработана методика создания новых сорбционных комплексов на основе органических материалов;
2) созданы сорбционные комплексы на основе органических материалов - глина и древесный наполнитель - с активацией ортофосфорной кислотой.
Апробация результатов исследования (результаты исследования докладывались на Международной конференции «Композит-2016», а также на семинарах НИО-3 Тольяттинского государственного университета). Исследовательская часть работы была выполнена при поддержке гранта Министерства образования и науки РФ, постановления № 220, в ФГБОУ ВО «Тольяттинский государственный университет» договор №14.В25.31.0011.
Магистерская диссертация содержит 93 страницы, в том числе 39 рисунков, 22 таблицы, 81 источник, 1 приложение.
Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка источников литературы и приложения.
Личный вклад автора: написание литературного обзора, создание сорбентов на основе природных материалов, исследование поверхности полученных сорбентов и их сорбционной емкости.
В приложении указаны публикации по теме исследования.
Купить

В ходе выполнения магистерской диссертации были проведены литературный обзор по проблеме исследования, эксперименты по получению новых сорбционных комплексов, исследованию строения их поверхности, сорбирующей способности в отношении различных загрязнителей.
В работе использовался комплекс аналитических методов, представляющий достоверную информацию, как об исходных материалах и полученных сорбционных комплексах, так и об их эффективности.
Способ создания нового сорбирующего комплекса проходит в несколько стадий. Основные из них: подготовка сосновых опилок и измельчение глины, смешивание всех компонентов в определенных соотношениях, химическую активацию и карбонизацию. Каждый сорбционный комплекс отличается морфологией поверхности, что не трудно обнаружить, благодаря оптической и электронной микроскопиям. Было выяснено, что химическая модификация сорбционных комплексов повышает их сорбционные способности, а карбонизация приводит к повышению пористости поверхности, что также благотворно влияет на повышение сорбционных свойств.
Апробация сорбционных комплексов показала, что сорбенты селективны по отношению к фенолам и нефтепродуктам.
Полученные результаты показывают эффективность сорбционных комплексов на модельных растворах нефтепродуктов и фенолов.
При сохранении должного качества очистки вод, предлагаемые нами сорбенты, имеют в составе более дешевое и распространенное сырье, нежели существующие аналоги в виде активированных углей.
Купить