ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами 10
1.2 Методы удаления нефти 13
1.3 Сорбенты для очистки воды от нефти 17
1.4 Использование древесных опилок для очистки сточных вод 20
1.5 Методы модификации древесных опилок 21
1.6 Патентные исследования 23
Выводы по главе 1 29
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 30
2.1 Используемые реактивы и химическая посуда 30
2.2 Используемые средства измерения и вспомогательное оборудование 31
2.3 Определение физико-механических свойств сорбционных материалов .. 31
2.3.1 Определение фракционного состава сорбционного материала 31
2.3.2 Определение насыпной плотности сорбционного материала 32
2.3.3 Определение плавучести сорбционного материала 32
2.3.4 Определение зольности сорбционного материала 32
2.3.5 Определение гигроскопической влажности сорбционного материала .. 33
2.3.6 Определение содержания целлюлозы в сорбционном материале 34
2.3.7 Определение массы вымываемой части из сорбционного материала .... 35
2.4 Обработка исходных материалов растворами кислот 35
2.5 Определение сорбционных свойств сорбционного материала 36
2.5.1 Определение сорбционной емкости по иоду 36
2.5.2 Определение сорбционной емкости по метиленовому синему 36
2.5.3 Определение сорбционной емкости образцов по нефтепродуктам 38
2.5.4 Определение водопоглощения сорбционных материалов 38
2.5.5 Моделирование удаления нефтяной пленки с водной поверхности 39
2.5.6 Определение содержания нефти в воде 39
2.6 Определение значений ХПК экстрактов 42
Выводы по главе 2 44
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 45
3.1 Основные свойства сорбатов 45
3.2 Определение фракционного состава сорбционного материала 45
3.3 Определение физико-механических характеристик сорбционного
материала 46
3.4 Определение содержания целлюлозы в сорбционном материале 47
3.5 Определение массы вымываемой части из сорбционного материала 48
3.6 Определение кислотности раствора 48
3.7 Определение нефтеемкости исследуемого опила Tilia cordata 49
3.8 Определение оптимального времени обработки СМ растворами кислот . 55
3.9 Определение маслоемкости исследуемого опила Tilia cordata 57
3.10 Определение водопоглощения исследуемого опила Tilia cordata 63
3.11 Построение градуировочного графика оптической плотности 66
3.12 Моделирование удаления нефтяной пленки с водной поверхности 67
3.13 Определение сорбционной емкости по иоду 68
3.14 Определение сорбционной емкости по метиленовому синему 68
3.15 Определение значений ХПК экстрактов 69
3.16 Техническое решение по использованию опила Tilia cordata в качестве
сорбента 70
Выводы по главе 3 72
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 74
4.1 Охрана труда при работе в учебных лабораториях кафедры химии и
экологии 74
4.1.1 Общие положения 74
4.1.2 Требования безопасности перед началом работы 74
4.1.3 Требования безопасности во время работы 75
4.1.4 Требования безопасности по окончании работы 76
4.1.5 Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 77
4.2 Охрана труда при работе с химической посудой и приборами из стекла . 78
4.3 Охрана труда при работе с кислотами и щелочами 81
4.3.1 Общие положения 81
4.3.2 Требования безопасности перед началом работы 81
4.3.3 Требования безопасности во время работы 82
4.3.4 Действия персонала в аварийной ситуации 83
4.3.5 Требования безопасности по окончании работы 84
4.4 Охрана труда при работе с нефтью, нефтепродуктами,
легковоспламеняющимися и горючими жидкостями 85
4.5 Техника безопасности при работе с КФК - 3 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 90
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 98
ПРИЛОЖЕНИЯ 99
Нефтяная отрасль занимает на сегодняшний день одно из важнейших мест в мировой экономике. До последнего времени считалось допустимым, что до 5% добытой нефти естественным путем теряется при ее хранении и перевозке. Это означает, что в среднем в год в окружающую среду попадает более 150 млн т нефти, не считая потерь при различных катастрофах с танкерами или нефтепроводами [1].
На базе разведанных запасов созданы и функционируют мощные нефтедобывающий и нефтехимический комплексы, являющиеся основными источниками загрязнения окружающей среды (ОС) нефтепродуктами(НП). Последние попадают в природную среду в результате аварийных разливов в системах перекачки и транспортировки, на нефтяных терминалах и нефтебазах, в хранилищах нефтепродуктов, на автозаправочных комплексах и станциях, а также со сточными водами (СВ) предприятий. Весь объем последних - это загрязненные воды (в т. ч. недостаточно очищенные), с которыми в реки Республики Татарстан (РТ) поступает свыше 20 % всей массы основных загрязняющих веществ. В результате нефть и НП попадают в водоёмы в значительном количестве.
Мировой опыт по ликвидации разливов на водной и грунтовой поверхностях все больше свидетельствует о преимуществе сорбционных методов, которые позволяют оперативно и с меньшими затратами осуществить сбор и переработку нефти и НП [2].
Для удаления нефти и НП используют разнообразные сорбенты как природные, так и синтетические. Однако их производство связано с дополнительными материальными и энергетическими затратами. В связи с этим актуальным для решения данной проблемы является поиск альтернативных сорбционных материалов (СМ), удовлетворяющих не только требованиям эффективности очистки водных сред, но являющихся экологичными, имеющих низкую себестоимость и широкую сырьевую базу. В роли таких СМ могут выступать, в частности, отходы деревообработки, накапливающиеся в значительном количестве [3].
Объектом исследования являются водные растворы, содержащие нефть и НП.
Предмет исследований - изучение сорбционных свойств отходов деревообработки липы.
Целью данной работы является изучение свойств отходов деревообработки липы для использования в качестве СМ для удаления нефти с поверхности водных объектов.
Для выполнения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Изучение физико-механических и сорбционных характеристик исходных СМ.
2. Модификация СМ растворами кислот различных концентраций.
3. Изучение физико-механических и сорбционных характеристик модифицированных СМ.
4. Моделирование удаления нефтяной пленки с водной поверхности исходными и модифицированными СМ.
1. В качестве СМ исследовался отход деревообрабатывающего производства - опилки липы Tilia cordata,для проведения экспериментов использовалась фракция СМ с размером частиц 1 - 2 мм.
2. С целью увеличения сорбционной емкости исходного материала произвели его обработку 0,5, 1 и 3%-ными растворами серной, азотной, ортофосфорной, уксусной, соляной и хлорной кислот. Были проведены серии экспериментов по определению сорбционной ёмкости образцов СМ в статических условиях.
3. Были определены физико-механические показатели исходного и модифицированных образцов СМ. Показано, что обработка растворами кислот древесных опилок способствует снижению плотности, что свидетельствует об увеличении пористости СМ, и, следовательно, максимальной нефтеемкости, что подтверждают результаты экспериментов.
4. Установлено, что обработка СМ слабоконцентрированными растворами кислот в целом способствует снижению значения водопоглощения.
5. Выявлено, что наблюдается увеличение эффективности сорбции по иоду (увеличение на 28% для опила, обработанного 3%-ным раствором азотной кислоты, по сравнению с исходным материалом) и метиленовому синему(увеличение на 65%) при химической обработке по сравнению с необработанными материалами.
6. Установлено, что при увеличении концентрации кислоты, показатель ХПК экстрактов увеличивается, что также свидетельствует об увеличении пористости СМ при химической обработке слабоконцентрированными растворами кислот.
7. Выявлено, что увеличение концентрации кислоты способствует увеличению показателя массы вымываемой части СМ.
8. Модификация древесных опилок слабоконцентрированными растворами кислот способствует уменьшению значения массовой доли целлюлозы в экстракте.
9. Наибольшей сорбционной ёмкостью по нефти (девон, карбон) и маслу (свежее, отработанное) по сравнению с исходным материалом обладает образец, обработанный 3 %-ным раствором азотной кислоты Наименьшие значения сорбционной ёмкости наблюдаются для образцов опила, обработанных уксусной кислотой в различных концентрациях.
10. Было установлено, что оптимальным временем обработки СМ слабоконцентрированными растворами кислот является 15 минут.
11. При моделировании удаления нефти с водной поверхности была показана высокая эффективность очистки воды СМ (>99%)
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
