ВВЕДЕНИЕ 5
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Методы удаления нефти 7
1.2 Сорбенты для очистки воды от нефти 11
1.3 Использование биосорбентов для очистки сточных вод 13
1.4 Методы модификации древесных опилок 20
1.5 Патентные исследования 23
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 30
2.6 Определение гигроскопической влажности сорбционных материалов .... 31
2.7 Определение плавучести сорбционных материалов 31
2.8 Обработка сорбционных материалов растворами кислот 32
2.9 Методика определения нефтеемкости СМ 32
2.10 Удаление пленок нефти с водной поверхности 33
2.11 Фотометрический метод определения оптической плотности 33
2.12 Определение остаточного содержания нефти в воде (при удалении пленок
нефти с поверхности воды) 38
2.12 Определение остаточного содержания нефти в воде (при удалении пленок нефти с поверхности воды) 38
2.13 Определение водопоглощения СМ 40
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 41
3.1 Характеристики сорбента 41
3.2 Характеристики сорбата 43
3.3 Определение нефтеемкости образцов по отношению к нефти 43
3.4 Определение нефтеемкости модифицированных образцов СМ 44
3.5 Определение влияния времени обработки СМ раствором кислоты на
нефтеемкость 48
3.6 Определение водопоглощения образцов СМ 50
3.7 Построение градуировочного графика 53
3.8 Моделирование разлива нефти на поверхности воды 54
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 57
4.1 Охрана труда при работе в учебных лабораториях кафедры химии и
экологии 57
4.2 Охрана труда при работе с химической посудой и приборами из стекла . 61
4.3 Охрана труда при работе с кислотами и щелочами 63
4.4 Правила работы с нефтепродуктами и легковоспламеняющимися
жидкостями 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 71
Приложение А 80
Приложение Б 81
Приложение В 82
Приложение Г 83
Приложение Д 84
Приложение Е 85
Рост и развитие химической и нефтехимической промышленности приводит к значительному загрязнению гидросферы нефтью и продуктами ее переработки. В настоящее время главными источниками загрязнения являются добывающие и нефтеперерабатывающие предприятия, системы перекачки и транспортировки, хранилища нефтепродуктов (НП), нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы [1]. Систематически происходят аварийные разливы нефти, обусловленные как изношенностью трубопроводов и оборудования, так и несоблюдением технологической дисциплины. Потери нефти и НП только в России за счет аварийных ситуаций и несоблюдения технологической дисциплины достигают 4,8 млн.т. ежегодно [2].
Вследствие разлива нефти происходит загрязнение больших территорий, которое негативно влияет на функционирование биологических систем и экологический баланс в течение длительного периода времени. Для устранения этой проблемы необходимо 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, а также 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 недостаточную изученность 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 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 и водопоглощения СМ.
4. Изучение влияния времени обработки кислотами на нефтеемкость.
5. Моделирование разлива нефти на водной поверхности.
В ходе выполнения данной работы были определены свойства СМ, представляющего собой отход деревообрабатывающего производства, с целью дальнейшего его использования для удаления нефти 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 опила, обработанные 3%-ным раствором азотной кислоты (5,93 г/г (увеличение на 43,0 %) и 6,6 г/г (увеличение на 34,7 %) для девонской и карбоновой нефти, соответственно).
При увеличении времени контактирования СМ с 3%- ным растворомазотной кислоты значительного увеличения нефтеемкости не наблюдается, поэтому оптимальное время обработки составляет 15 минут.
Было определено также водопоглощение исходного и модифицированных образцов СМ. При обработке СМ слабоконцентрированными растворами кислот наблюдается снижение значения водопоглощения (кроме образцов, обработанных хлорной и уксусной кислотами).
Результаты экспериментов по моделированию разливов нефти на поверхности воды показали, что опил ясеня является эффективным нефтесорбентом. Степень удаления нефти для образцов опила, модифицированного 3%-ными растворами кислот, составляет более 99%.
