ВВЕДЕНИЕ 5
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Отходы целлюлозно-бумажного производства (СКОП) 7
1.2 Понятие и свойства и основные характеристики сорбции 9
1.3 Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами 14
1.4 Современные методы утилизации волокнистых отходов (СКОП)....20
1.5 Патентные исследования 26
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 37
2.1 Метод получения сорбционного материала из отходов СКОПа 37
2.2 Метод определения массовой доли золы 39
2.3 Метод определения насыпной плотности 40
2.4 Лабораторный рН-метр АНИОН 4100 40
2.5 Кондуктометр АНИОН-70202 41
2.6 Атомно-эмиссионный спектрометр Agilent 720-OES 42
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 49
3.1 Содержание массовой доли золы в отходах СКОПа 49
3.2 Результаты определения насыпной плотности 50
3.3 Общая характеристика водной вытяжки 51
3.3.1 Водородный показатель (pH) 51
3.3.2 Величина минерализации и УЭП 53
3.4 Содержания ионов тяжелых металлов в водной вытяжке продуктов
термической переработки отходов скопа 56
3.5 Результаты определения сорбционных свойств отходов 62
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 68
4.1. Охрана труда при работе в лаборатории 70
4.2 Охрана труда при работе с химической посудой и приборами из
стекла 70
4.2.1 Общие положения 70
4.2.2 Требования безопасности перед началом работы 71
4.2.3 Требования безопасности во время работы 71
4.2.4 Требования безопасности по окончании работы 72
4.3. Охрана труда при работе с химическими веществами 73
4.3.1. Особенности работы с кислотами и щелочами 73
4.3.2. Особенности работы с твердыми веществами 74
4.4. Основные правила противопожарной безопасности 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 79
В настоящее время, в различных отраслях промышленности работает не малое количество заводов и фабрик, в результате производственной деятельности которых в водоемы сбрасываются большие объемы сточных вод, атмосфера загрязняется многотоннажными выбросами, складируются твердые отходы промышленности и потребления. Проблема образования и накопления отходов промышленности была и остается неразрешенной до нынешнего времени. Поиск различных методов переработки, утилизации и практического применения образующихся отходов является путем к решению этой проблемы.
Целлюлозно-бумажная промышленность является одной из ведущих отраслей лесного комплекса России. Она объединяет технологические процессы получения волокнистых полуфабрикатов - целлюлозы и древесной массы - и их переработку в различные виды бумаги и картона. Побочными продуктами данной промышленности являются СКОП, кормовые дрожжи, канифоль, скипидар, жирные кислоты.
Ежегодно на предприятиях целюллозно-бумажных комбинатов образуется около 0,5 млн. т осадков - СКОПа из первичных отстойников, активного ила и шламлигнина. Из этого количества менее 10% осадков подвергается обезвоживанию на вакуум-фильтрах, остальное количество накопляется в накопители, в связи с чем, ежегодно занимаются дополнительные площади для складирования осадков, создаются антисанитарные условия и при этом строительство дополнительных накопителей требует дополнительных финансовых вложений.
В свою очередь такие отходы как макулатурное вторичное сырье, СКОП и другие подобные материалы могут быть использованы в качестве полезных материалов, например, в качестве сорбентов для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Сорбент, полученный из отходов СКОПа, имеет преимущество относительной дешевизны и его применение позволяет снизить негативное влияние на окружающую среду.
Целью выпускной квалификационной работы является определение возможности применения отходов СКОПа в качестве сорбентов для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- определение массовой доли золы и насыпной плотности отходов СКОПа и ПТП;
- исследование показателей водной вытяжки отходов скопа и ПТП - водородного показателя, минерализации и удельной электропроводности;
- определение содержания ионов тяжелых металлов в водной вытяжке ПТП отходов скопа;
- получение сорбционного материала из отходов скопа термической обработкой;
- исследование сорбционных свойств сорбентов полученных из отходов скопа.
Результат определения массовой доли золы в отходах СКОПа показал, что на неорганическую часть отхода приходится 59,9 %, тогда органическая часть составляет 40,1 %.
Значения насыпной плотности отходов СКОПа и ПТП находятся в пределах значений известного сорбента активированного угля (200-600 г/дм3).
Анализ водных вытяжек продуктов термической переработки отходов СКОПа показал, что превышений величин максимально допустимых значений минерализации и водородного показателя в сточных водах, допущенных к сбросу в централизованные общесплавные и бытовые системы водоотведения не обнаружилось. Использование отходов СКОПа и продуктов его термической переработки в качестве сорбентов для очистки сточных вод по данным показателям является приемлемым, так не происходит повторного загрязнения очищаемой воды.
Содержание ионов тяжелых металлов в водных вытяжках ПТП отходов СКОПа также не превышает предельно-допустимых концентраций в сточных водах, допущенных к сбросу в централизованные общесплавные и бытовые системы водоотведения.
Для выполнения выпускной квалификационной работы, из отходов целлюлозно-бумажной промышленности - СКОПа, термическим воздействием в муфельной печи было получено четыре образца, которые в дальнейшем исследовались на способность извлечения ионов тяжелых металлов Cr6+ и Cu2+ из водных растворов. Сорбенты, полученные из СКОПа, проявили достаточно высокие сорбционные свойства. В частности, степень к 100 %, а степень сорбции ионов Cu имела значения большее 99% при температуре получения образцов 300 °С и 325 °С.
Сравнения значений измерений с величиной допустимой концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, допущенных к сбросу в централизованные общесплавные и бытовые системы водоотведения (ДКсв) показали, что образцы полученные из отходов СКОПа могут эффективно использоваться в качестве сорбентов для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов Cr и ионов Cu при температуре получения
Итак, в рабочем растворе, содержащем ионы Cr6+, наблюдалось превышение величины ДКсв приблизительно в 119 раз. После сорбции во всех фильтратах исследуемых образцов превышений не обнаружилось. Также наблюдалось превышение ДКсв в рабочем растворе, содержащем ионы Cu2+, приблизительно в 17 раз. После сорбции в фильтратах образцов полученных при температурах 300 С° и 325 С° превышений не обнаружилось.
