ВВЕДЕНИЕ 9
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 16
1.1. Переработка и утилизация углеродосодержащих отходов методом непрерывного
пиролиза 16
1.1.1. Пиролиз отходов 16
1.1.1.1. Твердый продукт пиролиза древесных опилок 22
1.1.1.2. Твердый продукт пиролиза иловых осадков 26
1.1.1.3. Твердый продукт пиролиза резинотехнических изделий 27
1.2. Сорбенты и их свойства 29
1.2.1. Общие понятия сорбентов 29
1.2.2. Классификация сорбентов 30
1.3. Сорбенты для очистки сточных вод от нефтепродуктов 32
1.4. Способы активации (модификации) сорбентов 39
1.4.1. Химическое активирование углеродосодержащих отходов 40
1.5. Регенерация сорбентов 41
1.5.1. Регенерация активированного угля 42
1.6. Характеристика нефтепродуктов 44
1.7. Загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами 45
1.7.1. Загрязнения окружающей среды разливами нефти 45
1.7.2. Влияние нефтяных загрязнений на окружающую среду 48
1.8. Патентные исследования 49
1.8.1. Патент RU №2393917. Способ получения сорбента для очистки сточных вод от
нефтепродуктов 49
1.8.2. Патент RU №2352388. Способ получения сорбента для очистки воды 50
1.8.3. Патент RU № 2528863. Биоразлагаемый композиционный сорбент нефти и
нефтепродуктов 50
1.8.4. Патент РФ №2463106. Способ получения сорбента для очистки водной
поверхности и почвы от нефти и нефтепродуктов 51
1.7.5. Патент WO 2012174616 A1. Пористый магнитный сорбент 51
2. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА 53
2.1. Метод определения гранулометрического состава твердых продуктов пиролиза. 53
Анализатор измеряет весовые доли частиц в следующих интервалах размеров: 54
Диапазон измерения весовых долей частиц: 54
2.2. Метод определения влажности с помощью анализатора влажности марки ML-50 54
2.3. Спектрофотометр UNICO - 2800 55
2.4. Потенциометрия 57
2.4.1. Принцип метода 57
2.4.2. Иономер И-160М 57
2.5. Кондуктометрия 58
2.5.1. Принцип метода 58
2.5.2. Кондуктометр АНИОН-7020 59
2.6. Хроматограф жидкостной марки «Стайер» 60
2.6.1. Назначение и область применения 60
2.7. Методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в сточных водах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомера КН-3 (МР СЭП-08-11).
61
2.7.1. Методика измерений массовой концентрации НП 61
2.7.2. Концентратомер КН-3 - анализатор нефтепродуктов, жиров и НПАВ в
природных объектах 61
2.8. Определение токсичности веществ по смертности тест-объектов 62
2.8.1. Принцип методики 62
2.8.2. Подготовка посуды для отбора, хранения проб и биотестирования 63
2.8.3. Подготовка культивационной воды 63
2.8.4. Оценка результатов токсикологического анализа 64
2.9.1. Принцип метода РФА 65
2.9.2. Характеристика сканирующего электронного микроскопа марки «Jeol JSM-6390
LA» 65
2.10. Анализатор удельной поверхности Quantachrome Instruments 66
2.10.1. Назначение средства измерений 66
2.10.2. Описание средства измерений 67
2.11. Определение адсорбционной активности по йоду 68
2.12. Адсорбционная активность по метиленовому голубому 69
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 71
3.1. Внешний вид 71
3.2. Гранулометрический состав твердых продуктов пиролиза 72
3.3. Определение влажности ТПП 73
3.4. Измерение массовой доли золы 73
3.5. Определение насыпной плотности ТПП 75
3.6. Определение показателей водной вытяжки 77
3.6.1. Определение биохимического потребления кислорода (БПК) 78
3.6.2. Определение содержания анионов и катионов 80
3.7. Адсорбционная активность по метиленовому голубому 81
3.8. Измерение показателей сорбции нефтепродуктов твердым продуктом пиролиза 83
3.9. Измерение показателей статической сорбции растворенных НП твердым
продуктом пиролиза 85
3.10. Измерение показателей статической сорбции эмульгированных НП (моторное
масло) твердым продуктом пиролиза 88
3.11. Определение токсичности продуктов пиролиза биотестированием 89
3.12. Исследование структуры сорбента 93
3.13. Определение показателей водной вытяжки твердых продуктов пиролиза
углеродосодержащих отходов 99
3.13.1. Определение показателей водной вытяжки твердых продуктов пиролиза углеродосодержащих отходов после единичного встряхивания водной суспензии ТПП ...99
3.13.2. Определение показателей водной вытяжки твердых продуктов пиролиза
углеродосодержащих отходов после кипячения водной суспензии ТПП 100
3.13.3. Определение показателей водной вытяжки твердых продуктов пиролиза
углеродосодержащих отходов после встряхивания слабощелочным раствором 101
3.14. Активирование ТПП УСО по средством встряхивания суспензии нейтральной и
основной среде и кипячением суспензии 101
3.15. Сорбционные свойства активированных ТПП по отношению стандартных
растворов йода и метиленового синего 102
3.16. Измерение массовой доли золы после активации 103
3.17. Измерение показателей динамической сорбции нефтепродуктов твердым
продуктом пиролиза после активации 104
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 108
4.1 Охрана труда при работе в учебных лабораториях кафедры химии и экологии НЧИ
КФУ 108
4.1.1 Общие положения 108
4.1.2 Требования безопасности перед началом работы 109
4.1.3 Требования безопасности во время работы 109
4.1.4 Требования безопасности по окончании работы 110
4.2 Охрана труда при работе с химической посудой и приборами из стекла 111
4.2.1 Общие положения 111
4.2.2 Требования безопасности перед началом работы 112
4.2.3 Требования безопасности во время работы 112
4.2.4 Требования безопасности по окончании работы 113
4.3 Охрана труда при работе с кислотами и щелочами 114
4.3.1 Общие положения 114
4.3.2 Требования безопасности перед началом работы 115
7
4.3.3 Требования безопасности во время работы 115
4.3.4 Действия персонала в аварийной ситуации 117
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 119
ПРИЛОЖЕНИЕ


Купить

Одной из проблем, решение которой возможно только в рамках государственной системы управления отходами, является проблема безопасного размещения отходов. Для этих целей в республике функционируют 53 полигона ТКО, которые построены вблизи крупных городов и населенных пунктов республики - центров образования отходов [2].
Значительные объемы образования отходов, низкий уровень их переработки и неудовлетворительное состояние мест их размещения обусловливают необходимость создания в республике единой системы государственного управления отходами производства и потребления.
Низкая степень использования отходов производства и потребления приводит к тому, что в настоящее время городские и поселковые свалки являются основными объектами для захоронения ТБО на территории Татарстана. Они имеются во всех районах и размещают более 200 тыс.тонн отходов в год. При этом большая часть объектов находится на грани заполнения, примерно треть объектов эксплуатируется свыше 35 лет. Практически все населенные пункты имеют несанкционированные свалки.
Общая площадь объектов размещения отходов уже превышает 373,13 гектара, что составляет более 0,005 процента от всей территории республики. При условии значительных объемов образования отходов и отсутствия их переработки площадь отчуждаемых земель под размещение отходов будет продолжать расти. В настоящее время в Республике Татарстан действуют 53 полигона ТКО и не все из них в полной мере отвечают требованиям экологической безопасности.
А также, Республика Татарстан признается одним из самых
загрязненных нефтью субъектом РФ в связи с аварийными прорывами
9
трубопроводов и излияниями во время испытаний либо ремонта нефтяных скважин [3]. По территории региона проходят нефтепроводы общей длиной в 35 тысяч км, а совокупное количество скважин достигает 33 тысяч. Подобные случаи негативно отражаются на экологической составляющей в целом и на состоянии почв в юго-восточных районах Татарстана, где активно ведется нефтедобыча
Проблема отходов не может быть решена только за счет создания современных полигонов захоронения отходов, рекультивации свалок и т.д. Необходимо реформировать всю систему управления отходами, создать отходоперерабатывающую индустрию, что обеспечит внедрение необходимых объектов сбора, переработки и утилизации отходов, решит проблему нелегального размещения отходов на стихийных свалках, присутствия на рынке услуг нелицензированных подрядчиков и т.д.
Наступило время, когда государству, обществу, бизнесу, ученым необходимо предпринять консолидированные действия, направленные на исправление сложившейся неблагоприятной обстановки в области охраны окружающей среды. Негативное техногенное воздействие на окружающую среду связано, прежде всего, с эмиссией загрязняющих веществ в окружающую среду в результате антропогенной деятельности и изъятием из природной среды для удовлетворения человеческих потребностей части природных ресурсов, включая воздух (в первую очередь, кислород), воду (поверхностную и подземную), почву, растительность.
Уменьшение такого воздействия возможно за счет:
- перехода на безотходные или малоотходные технологии;
- повышения эффективности очистных сооружений;
- снижения материало- и энергоёмкости производств и повышения их энерго-эффективности;
- переработки отходов и прочих вторичных ресурсов.
В связи с накоплением отходов производства и потребления и ежегодным их образованием в больших объёмах актуальной является переработка иловых осадков, древесных отходов и резинотехнических изделий. Естественно, что экономически целесообразной является такая переработка, которая сопровождается получением из отходов продуктов, обладающих полезными свойствами при небольшой рыночной цене и являющихся востребованными на региональном рынке продукции и услуг.
Не случайно мировым трендом в области управления обращения отходами производства и потребления является переход от складирования отходов к их переработке и очистке [4-5].
Актуальность данной работы обусловлена следующими обстоятельствами:
- Камский экономический район и территория ИнноКам - нефтегазоносный, нефтеперерабатывающий и нефтехимический регион;
- в регионе располагаются крупные предприятия энергетической отрасли;
- по территории Камского экономического района и ИнноКам проложены нефте- и газо-проводы, где иногда имеют место аварии и разливы нефтепродуктов и нефти;
- машиностроительные производства и автотранспортные предприятия используют СОЖ, нефтепродукты, топлива и смазочные материалы и являются фактическими и «потенциальными» загрязнителями окружающей среды;
- Камский экономический район являет собой значимый транспортный узел федеральной значимости с относительно высоким потреблением горюче-смазочных материалов;
- город Набережные Челны характеризуется всё возрастающим уровнем автомобилизации;
- сточные воды и ливневые стоки предприятий нефтехимии и нефтедобычи, машиностроительные и автотранспортные предприятия региона содержат нефтепродукты и загрязняют поверхностные воды, почвенный и растительный покров.
Объектом исследования являются твердые продукты пиролиза (полукокс, карбонизаты) углеродосодержащих отходов (УСО) - иловых осадков, древесных отходов (опилки), изношенных автомобильных покрышек.
Предметом исследования являются показатели, характеризующие сорбционные свойства твердых продуктов пиролиза по отношению к нефтепродуктам, содержащимся в поверхностных и сточных водах, - влажность, дисперсионный состав, эффективность сорбции нефтепродуктов, показатели водной вытяжки - рН, удельная электропроводность, минерализация, токсичность, БПК.
Цель работы - разработка сорбционных материалов для очистки природных и сточных вод от нефтепродуктов на основе продуктов низкотемпературного пиролиза углеродосодержащих отходов (иловых осадков, древесных отходов (опилки), изношенных автомобильных покрышек).
Для выполнения заданной цели были поставлены следующие задачи:
- получение твердых продуктов пиролиза трех видов УСО - иловых осадков, древесных отходов (опилки), изношенных автомобильных покрышек, в производственных условиях;
- определение гранулометрического состава твердых продуктов пиролиза УСО;
- изучение токсичности твердых продуктов пиролиза УСО;
- исследование водной вытяжки твердых продуктов пиролиза УСО - рН, удельная электропроводность, минерализация, БПК;
- проведение активации твердых продуктов пиролиза УСО;
- сорбция углеводородов из модельных растворов;
- сорбция нефтепродуктов из модельных растворов;
- оценка эффективности сорбционных свойств твердых продуктов пиролиза УСО.
Для исследования используются образцы продуктов пиролизной переработки УСО, полученных на производственной линии по пиролизу отходов на иловых полях ООО «Челныводоканал», то есть испытанию подвергаются не лабораторные, а реально производственные продукты (продукты, полученные в производственных условиях). Это означает, что нет необходимости в проведении поэтапных испытаний и отработки технологических процессов производства сорбентов.

Купить