ВВЕДЕНИЕ 7
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1 Методы удаления нефти 9
1.2 Сорбенты для очистки воды от нефти 12
1.3 Использование биосорбента для очистки сточных вод 13
1.4 Методы модификации древесных опилок 18
1.5 Патентные исследования 20
1.6 Анализ ГОСТов и СанПинов в области очистки сточных вод 24
Выводы по 1 главе 26
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 27
2.1 Используемые реактивы, химическая посуда 27
2.2 Применяемые средства измерения и вспомогательное оборудование 28
2.3. Определение фракционного состава сорбционного материала 28
2.4 Определение насыпной плотности сорбционного материала 29
2.5 Определение зольности сорбционных материалов 29
2.6 Определение гигроскопической влажности сорбционных материалов 30
2.7 Определение плавучести сорбционных материалов 31
2.8 Обработка сорбционных материалов растворами кислот 31
2.9 Определение массы вымываемой части 31
2.10 Определение водородного показателя экстрактов 32
2.11 Метод определения перманганатной окисляемости 32
2.12 Методика определения нефтеемкости СМ 35
2.13 Удаление пленок нефти с водной поверхности 35
2.14 Фотометрический метод определения оптической плотности 35
2.15 Определение остаточного содержания нефти в воде (при удалении пленок нефти с
поверхности воды) 39
2.16 Определение водопоглощения СМ 41
2.17 Методика определения маслоемкости 41
2.18 Определение адсорбционной активности по индикатору метиленовому голубому ....41
2.19 Определение адсорбционной активности по йоду 43
2.20 Очистка воды от эмульгированных нефтепродуктов 44
2.21 Определение адсорбционной емкости растворенных нефтепродуктов 45
2.22 Определение нефтепродуктов анализатором-концентратомером КН-3 46
Выводы по 2 главе 49
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 50
3.1 Характеристики сорбента 52
3.2 Характеристики сорбата 55
3.3 Определение нефтеемкости образцов по отношению к нефти 55
3.4 Определение нефтеемкости модифицированных образцов СМ 56
3.5 Определение влияния времени обработки СМ раствором кислоты на нефтеемкость ...60
3.6 Определение водопоглощения образцов СМ 62
3.7 Моделирование разлива нефти на поверхности воды 64
3.8. Определение маслоемкости образцов по отношению к маслу 65
3.9 Определение нефтеемкости в динамических условиях 69
3.10 Определение водорастворимых нефтепродуктов в статических условиях 70
3.11. Определение адсорбционной емкости 72
3.12 Техническое решение по использованию опилок ясеня в качестве сорбента 73
Выводы по 3 главе 74
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 76
4.1 Охрана труда при работе в учебных лабораториях кафедры химии и экологии 76
4.2 Охрана труда при работе с химической посудой и приборами из стекла 79
4.3 Охрана труда при работе с кислотами и щелочами 81
4.4 Правила работы с нефтепродуктами и легковоспламеняющимися жидкостями 84
Общие выводы и результаты работы 86
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 88
Приложение А 97
Приложение Б 98
Приложение В 99
Приложение Г 100
Приложение Д 101
Приложение Е
Развитие химической и нефтехимической промышленности приводит к значительному загрязнению окружающей среды нефтью и продуктами ее переработки. В настоящее время основными источниками загрязнения являются горнодобывающие и нефтеперерабатывающие заводы, системы перекачки и транспортировки, хранилища (НП) [1]. Систематические разливы нефти связаны с изношенностью трубопроводов и оборудования и несоблюдением технической дисциплины. Потери нефти и НП только в России за счет аварийных ситуаций и несоблюдения технологической дисциплины достигают 4,8 млн. т. ежегодно [2].
В результате разлива нефти и НП происходит загрязнение больших площадей, которое негативно влияет на биологические системы и экологический баланс в течение длительного периода времени. Для решения этой проблемы важно выбрать наиболее эффективный метод сбора нефти и НП.
На сегодняшний день наибольшее предпочтение отдается сорбционным методам, так как они обладают рядом преимуществ по сравнению с другими методами очистки. Для ликвидации разливов нефти производится и используется около двухсот различных сорбентов, которые подразделяются на неорганические, природные органические и органоминеральные, и синтетические. Качество сорбентов определяется их емкостью по отношению к нефти, степенью гидрофобности, плавучестью после сорбции нефти, возможностью десорбции нефти, регенерации или утилизации сорбента.
СМ должны соответствовать ряду требований, предъявляемых к нефтяным сорбентам: экологичность, высокая эффективность, широкая доступность, дешевизна в сравнении с синтетическими сорбентами, плавучесть, а также отсутствие вторичных загрязнений, поэтому наиболее привлекательны СМ из отходов переработки растительного сырья [3-4].
Опилки, как многотоннажный отход лесной и деревообрабатывающей промышленностей, являются перспективным потенциальным СМ для извлечения нефти и продуктов ее переработки с поверхности воды. Анализ литературных данных показал недостаточность изученности как самих СМ на основе отходов деревообработки, так и методов модификации для улучшения их свойств.
Целью данной работы является изучение свойств отходов деревообработки ясеня для дальнейшего их использования в качестве сорбционных материалов для удаления нефти и НП с поверхности водных объектов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучение физико-химических характеристик СМ.
2. Модификация СМ растворами кислот различных концентраций.
3. Определение нефтеемкости, водопоглощения и маслоемкости СМ.
4. Моделирование разлива нефти на водной поверхности.
5. Определение нефтеемкости в динамических условиях.
6. Определение водорастворимых НП в статических условиях.
Объект исследований - отход деревообрабатывающего производства - опилки ясеня.
Предмет исследований - изучение процессов сорбции модифицированных опилок ясеня от нефти и НП из водных растворов.
Новизна работы заключается в возможности применения опилок ясеня, модифицированных слабоконцентрированными растворами кислот в качестве сорбента при очистке вод от нефти и НП.
В ходе выполнения данной работы были определены свойства СМ, представляющего собой отход деревообрабатывающего производства, с целью дальнейшего его использования для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности водных объектов. Первоначально были исследованы физико-химические характеристики исходного СМ, а также его нефтеемкость. Было отмечено, что наибольшее значение нефтеемкости в статических условиях достигается по отношению к нефти карбоновых отложений.
На следующем этапе работы исследовалось влияние химической обработки СМ растворами кислот различной концентрации на его физико-химические и сорбционные свойства. Лучшей нефтеемкостью по сравнению с исходным материалом обладают образцы опилок, обработанные 3%-ным раствором азотной кислоты.
Определено водопоглощение исходного и модифицированных образцов СМ. При обработке СМ слабоконцентрированными растворами кислот наблюдается снижение значения водопоглощения (кроме образцов, обработанных хлорной и уксусной кислотами).
Определена маслоемкость исходного и модифицированного СМ по отношению к маслу полусинтетическому чистому и отработанному. Наибольшей величиной маслоемкости по отношению к чистому полусинтетическому маслу и отработанному маслу обладают образцы опилок, модифицированные 3 %-ным раствором ортофосфорной кислоты.
После кислотной обработки сорбционная активность по йоду, характеризующая микропористость сорбентов, увеличивается незначительно. Возрастание при этом сорбционной активности по метиленовому синему (на 200%) свидетельствует в пользу существенного увеличения объема мезопор в структуре сорбента.
Результаты нефтеемкости в динамических условиях показали, что применение опилок ясеня для очистки вод от растворенных НП нецелесообразно в виду низкой эффективности очистки (29%). Однако результаты экспериментов по моделированию разливов нефти на поверхности воды показали, что опилки ясеня является эффективным нефтесорбентом. Степень удаления нефтяной пленки составляет более 98%.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
