ВВЕДЕНИЕ 8
РАЗДЕЛ 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Общие сведения об эмульсионных сточных водах 10
1.1.1 Основные источники нефтесодержащих сточных вод 10
1.1.2 Нефтяные эмульсии и их типы 12
1.1.3 Основные физико-химические свойства нефтяных эмульсий 13
1.1.4 Вредное воздействие нефтяных эмульсий на ОС 15
1.2 Основные методы очистки сточных вод от нефтепродуктов 19
1.3 Мембранные методы 25
1.4 Классификация мембран 29
1.5 Композиционные мембраны 34
1.6 Физико-механические характеристики мембран 36
РАЗДЕЛ 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 38
2.1 Общий план проведения исследований по разработке способа получения композиционных мембран 38
2.2 Методика модифицирования мембран 39
2.3 Гравиметрическое определение содержания ацетата целлюлозы 41
2.4 Установка вакуумной фильтрации 44
2.5 ИК-спектроскопическое определение нефтепродуктов анализатором-концентратомером КН-3 46
2.6 Исследование размера частиц и Z-потенциала дисперсной фазы 51
РАЗДЕЛ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 53
3.1 Определение размера частиц 53
3.2 Определение содержания АЦ в мембране гравиметрическим методом 55
3.3 Исследование влагоемкости мембран 56
3.4 Состав и свойства ВМЭ 58
3.5 Исследование удельной производительности мембран по дистиллированной воде и по ВМЭ 58
3.6 Исследование степени разделения модельной эмульсии по нефтепродуктам 61
3.7 Исследование размера частиц и фильтратов водомасляной и нефтяной эмульсий 63
РАЗДЕЛ 4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 65
4.1 Расчет стоимости лабораторных исследований 65
4.2 Расчет себестоимости 65
4.2.1 Оплата труда 66
4.2.2 Амортизационные отчисления 68
4.2.3 Стоимость электроэнергии 70
4.2.4 Стоимость расходов, связанных с аккредитацией лаборатории, проведением ежегодной инспекции и аттестацией средств измерений 71
4.3 Оценка величины предотвращенного экологического ущерба от антропогенного воздействия 72
4.4 Расчет себестоимости мембраны площадью 1 м2 74
РАЗДЕЛ 5. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 76
5.1 Охрана труда при работе в учебных лабораториях кафедры химии и экологии НЧИ КФУ 76
5.1.1 Общие положения 76
5.1.2 Требования безопасности перед началом работы 76
5.1.3 Требования безопасности во время работы 77
5.1.4 Требования безопасности по окончании работы 78
5.1.5 Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 79
5.2 Охрана труда при работе с химической посудой и приборами из стекла 79
5.2.1 Общие положения 79
5.2.2 Требования безопасности перед началом работы 80
5.2.3 Требования безопасности во время работы 80
5.2.4 Требования безопасности по окончании работы 82
5.2.5 Действия персонала при возникновении аварийной ситуации и при пожаре 82
5.3 Охрана труда при работе с кислотами и щелочами 83
5.3.1 Общие положения 83
5.3.2 Требования безопасности перед началом работы 83
5.3.3 Требования безопасности во время работы 84
5.3.4 Действия персонала в аварийной ситуации 85
5.3.5 Требования безопасности по окончании работы 86
5.4 Требование мер безопасности при работе со спектрометром 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 90
Одной из актуальных проблем современности является загрязнение воды промышленными и коммунально-бытовыми стоками. Ввиду интенсивного развития промышленности увеличивается нагрузка на окружающую среду и ухудшается состояние объектов хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного водопользования. Качество воды ухудшается с наибольшей загрязнённостью источников водоснабжения из-за больших сбросов в них сточных вод населёнными пунктами и предприятиями. Вредные компоненты, которые загрязняют водные источники, - это токсичные вещества, получаемые нефтехимической и химической индустрией (нефтепродукты, ПАВ и т.д.).
На предприятиях металлургической, энергетической, химической и машиностроительной промышленности сточные воды, содержащие моющие растворы, масла, топлива, смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) - одни из самых главных источников загрязнения ОС.
СОЖ - сложные многокомпонентные системы, предназначенные в основном для смазки и охлаждения металлообрабатывающих инструментов и деталей.
С каждым годом все больше возрастает рост выпуска продукции и повышается спрос на продукцию, и одновременно с этим возрастают объемы сброса эмульсионных сточных вод. В связи с этим растет и риск заражения окружающей среды.
На сегодняшний день существует большое количество способов извлечения нефтепродуктов из сточных вод, однако каждый из них эффективен только в определенном диапазоне концентрации нефтепродуктов.
Многие предприятия стараются использовать менее дорогостоящие и не качественные методы очистки, что приводит к не соблюдению требований, позволяющих сбрасывать сточную воду в водоемы без вреда для окружающей среды.
В связи с этим разработка процессов очистки нефтесодержащих сточных вод предприятий машиностроительной промышленности является актуальной задачей.
Целью данной работы является:
- разработка способа получения композиционных мембран для разделения стойких водомасляных и нефтяных эмульсий.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- исследование состава и свойств водомасляных эмульсий;
- исследование размера частиц дисперсной фазы модельной водомасляной эмульсий;
- выбор методов очистки эмульсионных сточных вод;
- получение раствора ацетата целлюлозы;
- получение многослойных композитных мембран;
- исследование влагоемкости мембран;
- исследование содержание ацетата целлюлозы;
- установление удельной производительности мембран;
- разделение водомасляной эмульсии композиционными мембранами;
- исследование изменения размеров частиц дисперсной фазы эмульсии фильтратов водомасляной эмульсии;
- исследование токсичности сточных вод после каждой стадии очистки;
- оценка достаточности предложенных стадий очистки для соблюдения нормативов качества сточных вод.
По результатам проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
1. Для разделения стойких эмульсий получена композиционная
мембрана с поверхностным слоем из ацетата целлюлозы. В качестве исходной подложки, куда наносился слой ацетата целлюлозы, использовали микрофильтрационную мембрану из политетрафторэтилена, которая, как известно, обладает уникальными свойствами: высокой прочностью,
инертностью, стойкостью к реагентам. Поверхностный слой формировался на подложке из присутствующих в аэрозоле ацетона частиц ацетата целлюлозы с размерами 0,5-0,8 мкм.
2. По результатам исследований определено, что после нанесения слоя ацетата целлюлозы на подложку из ПТФЭ, повышается влагоемкость мембраны, а в ИК-спектре мембраны ПТФЭ-АЦ появляются новые полосы поглощения, характерные для ацетата целлюлозы, и наблюдается снижение интенсивности пиков, характерных для ПТФЭ.
3. Проведено исследование удельной производительности исходных и модифицированных мембран по дистиллированной воде и по водо-масляной эмульсии. После наненсения первого слоя ацетата целлюлозы производительность снизилось в 4 раза. То есть, с увеличением количества слоев ацетата целлюлозы удельная производительность снижается, за счет интенсивного накопления частиц АЦ на поверхности мембран. При разделении модельной эмульсии удельная производительность ниже в 1,5-3 раза по сравнению с проницаемостью по дистиллированной воде.
4. Установлено, что исходная мембрана из ПТФЭ способна задерживать нефтепродукты из эмульсии с размерами частиц более 450 нм, при которой степень очистки составляет 98 %. После нанесения слоя из ацетата целлюлозы задерживающая способность нефтепродуктов из модельной эмульсии увеличилась до 99.9 %. А при разделении нефтяной эмульсии задерживающая способность мембраны по нефтепродуктам после модифицирования повысилось с 34 % до 88%.
5. Полученные мембраны ПТФЭ-АЦ рекомендуется использовать для процессов разделения устойчивых нефтяных и водомасляных эмульсий и очистки нефтесодержащих сточных вод с концентрацией нефтепродуктов до 1г/дм .
6. Себестоимость получения композиционных мембран ПТФЭ-АЦ площадью 1 м2 составила рублей , что дешевле стоимости аналогичных
мембран в 1,5- 2 раза.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
