Помощь студентам в учебе
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Методы очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов
1.1.1 Механические методы очистки НСВ 7
1.1.2 Физико-химические методы очистки НСВ 10
1.1.3 Электрохимические методы очистки НСВ 14
1.1.4 Электроимпульсные методы очистки НСВ 15
1.1.5 Кавитационный метод очистки НСВ 16
1.2 Ликвидация разливов нефти 18
1.3 Применение отходов деревообработки 23
1.4 Методы модификации для улучшения свойств сорбентов 24
1.5 Влияние ультразвуковой обработки на древесину 26
1.6 Патентные исследования 31
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 38
2.1 Используемые реактивы, химическая посуда 38
2.2 Применяемые средства измерения и вспомогательное оборудование ... 38
2.3 Методика ультразвуковой обработки 39
2.4 Методика определения зольности 39
2.5 Методика определения влажности древесины 41
2.6 Методика определения насыпной плотности 42
2.7 Методика определения нефтеемкости 42
2.8 Метод определения плавучести 43
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 44
3.1 Определение физико - механических характеристик сорбента
3.2 Характеристики сорбата 47
3.3 Определение нефтеемкости исходных СМ 48
3.4 Определение нефтемкости модифицированных СМ 50
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 55
4.1 ОХРАНА ТРУДА ПРИ РАБОТЕ В УЧЕБНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ
КАФЕДРЫ ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ 55
4.1.1 Общие положения 55
4.1.2 Требования безопасности перед началом работы 56
4.1.3 Требования безопасности во время работы 57
4.1.4 Требования безопасности по окончании работы 59
4.1.5 Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 59
4.2 ОХРАНА ТРУДА ПРИ РАБОТЕ С ХИМИЧЕСКОЙ ПОСУДОЙ И
ПРИБОРАМИ ИЗ СТЕКЛА 61
4.2.1 Общие положения 61
4.2.2. Требования безопасности перед началом работы 61
4.2.3. Требования безопасности во время работы 62
4.2.4. Требования безопасности по окончании работы 63
4.2.5. Действия персонала при аварийной ситуации и при пожаре 64
4.3 ОХРАНА ТРУДА ПРИ РАБОТЕ С НЕФТЕПРОДУКТАМИ 64
4.3.1 Правила работы с вредными веществами 65
4.4 ОХРАНА ТРУДА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ С
ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИМИСЯ И ГОРЮЧИМИ ЖИДКОСТЯМИ 66
4.4.1 Общие требования 66
4.4.2 Требования безопасности перед началом работы 67
4.4.3 Требования безопасности при выполнении работы 68
4.4.4 Требования безопасности по окончании работы 70
4.4.5 Требования безопасности в аварийных ситуациях 71
Заключение
Список литературы 74
Приложение А 79
Приложение Б 81
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Методы очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов
1.1.1 Механические методы очистки НСВ 7
1.1.2 Физико-химические методы очистки НСВ 10
1.1.3 Электрохимические методы очистки НСВ 14
1.1.4 Электроимпульсные методы очистки НСВ 15
1.1.5 Кавитационный метод очистки НСВ 16
1.2 Ликвидация разливов нефти 18
1.3 Применение отходов деревообработки 23
1.4 Методы модификации для улучшения свойств сорбентов 24
1.5 Влияние ультразвуковой обработки на древесину 26
1.6 Патентные исследования 31
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 38
2.1 Используемые реактивы, химическая посуда 38
2.2 Применяемые средства измерения и вспомогательное оборудование ... 38
2.3 Методика ультразвуковой обработки 39
2.4 Методика определения зольности 39
2.5 Методика определения влажности древесины 41
2.6 Методика определения насыпной плотности 42
2.7 Методика определения нефтеемкости 42
2.8 Метод определения плавучести 43
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 44
3.1 Определение физико - механических характеристик сорбента
3.2 Характеристики сорбата 47
3.3 Определение нефтеемкости исходных СМ 48
3.4 Определение нефтемкости модифицированных СМ 50
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 55
4.1 ОХРАНА ТРУДА ПРИ РАБОТЕ В УЧЕБНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ
КАФЕДРЫ ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ 55
4.1.1 Общие положения 55
4.1.2 Требования безопасности перед началом работы 56
4.1.3 Требования безопасности во время работы 57
4.1.4 Требования безопасности по окончании работы 59
4.1.5 Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 59
4.2 ОХРАНА ТРУДА ПРИ РАБОТЕ С ХИМИЧЕСКОЙ ПОСУДОЙ И
ПРИБОРАМИ ИЗ СТЕКЛА 61
4.2.1 Общие положения 61
4.2.2. Требования безопасности перед началом работы 61
4.2.3. Требования безопасности во время работы 62
4.2.4. Требования безопасности по окончании работы 63
4.2.5. Действия персонала при аварийной ситуации и при пожаре 64
4.3 ОХРАНА ТРУДА ПРИ РАБОТЕ С НЕФТЕПРОДУКТАМИ 64
4.3.1 Правила работы с вредными веществами 65
4.4 ОХРАНА ТРУДА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ С
ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИМИСЯ И ГОРЮЧИМИ ЖИДКОСТЯМИ 66
4.4.1 Общие требования 66
4.4.2 Требования безопасности перед началом работы 67
4.4.3 Требования безопасности при выполнении работы 68
4.4.4 Требования безопасности по окончании работы 70
4.4.5 Требования безопасности в аварийных ситуациях 71
Заключение
Список литературы 74
Приложение А 79
Приложение Б 81
Республика Татарстан относится к числу регионов с высокоразвитой нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью. Нефть транспортируется в самые различные уголки страны по трубопроводам, которые проходят как под землей, так и под водой. Во многих случаях при перекачивании нефти по трубопроводам, проходящим под водой, они подвергаются коррозии, в результате которой образуются трещины, сквозь которые большое количество нефти попадает в воду. Учитывая то, что возрастает аварийность систем железнодорожного, автомобильного и трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, и то, что обостряется проблема охраны окружающей среды, то к чрезвычайным ситуациям можно отнести и ликвидацию аварийных разливов нефти [1].
Одними из самых крупных загрязнителей окружающей природной среды являются такие промышленные предприятия, как нефтехимические и нефтеперерабатывающие. Они влияют на экологическую обстановку многих регионов России крайне негативно, загрязняя атмосферный воздух, почву, водные объекты [2].
Воды, которые содержат нефть, можно разделить на две разные группы: первая - это воды естественных водоемов, которые загрязнены в результате аварийных и не санкционированных сбросов нефтепродуктов, а также за счет поверхностных стоков с городских и промышленных площадок, морских портов и др.; вторая - это сточные воды, которые образуются в результате различных технологических процессов на объектах добычи, хранения, переработки и транспортировки нефти, мойки любого вида транспорта.
К качеству питьевой и хозяйственно - бытовой воды предъявляются очень жесткие требования по содержанию в ней нефтепродуктов, поэтому существует необходимость в удалении нефтяных загрязнений из поверхностных вод и сточных вод, которые будут направлены на повторное использование или же будут сливаться в природные водоемы [3].
Технологические схемы очистки от нефтепродуктов для этих групп загрязненных вод отличаются принципиально. Однако объединяет их эффективное использование сорбционных материалов для удаления поллютанта. Очистка поверхности водоемов от загрязнений включает удаление пленки нефти механическими и (или) физико-химическими способами. Наиболее перспективным и экологически целесообразным считается способ удаления пленки нефтепродуктов с помощью нефтяных сорбентов [3]. В настоящее время наиболее эффективными являются синтетические нефтяные сорбенты такие как, полипропилен и другие полимеры, но их применение не рационально, так как они были и остаются дорогими. Поэтому на сегодняшний день актуальной темой является поиск новых, более дешёвых СМ. И в качестве одного из таких материалов можно рассмотреть отходы деревообработки, которые образуются в больших количествах.
Для повышения нефтеемкости СМ используют различные способы модификации: химическую, физико-химическую, термическую.
Целью выпускной квалификационной работы является изучение влияния ультразвукового воздействия на сорбционные свойства древесных отходов, для дальнейшего их применения в качестве сорбционных материалов для ликвидации нефтяных разливов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучение физико-химических характеристик исходного СМ.
2. Определение нефтеемкости исходного СМ.
3. Модификация СМ ультразвуком.
4. Изучение физико-химических характеристик модифицированных образцов СМ.
5. Определение нефтеемкости модифицированных образцов СМ.
Одними из самых крупных загрязнителей окружающей природной среды являются такие промышленные предприятия, как нефтехимические и нефтеперерабатывающие. Они влияют на экологическую обстановку многих регионов России крайне негативно, загрязняя атмосферный воздух, почву, водные объекты [2].
Воды, которые содержат нефть, можно разделить на две разные группы: первая - это воды естественных водоемов, которые загрязнены в результате аварийных и не санкционированных сбросов нефтепродуктов, а также за счет поверхностных стоков с городских и промышленных площадок, морских портов и др.; вторая - это сточные воды, которые образуются в результате различных технологических процессов на объектах добычи, хранения, переработки и транспортировки нефти, мойки любого вида транспорта.
К качеству питьевой и хозяйственно - бытовой воды предъявляются очень жесткие требования по содержанию в ней нефтепродуктов, поэтому существует необходимость в удалении нефтяных загрязнений из поверхностных вод и сточных вод, которые будут направлены на повторное использование или же будут сливаться в природные водоемы [3].
Технологические схемы очистки от нефтепродуктов для этих групп загрязненных вод отличаются принципиально. Однако объединяет их эффективное использование сорбционных материалов для удаления поллютанта. Очистка поверхности водоемов от загрязнений включает удаление пленки нефти механическими и (или) физико-химическими способами. Наиболее перспективным и экологически целесообразным считается способ удаления пленки нефтепродуктов с помощью нефтяных сорбентов [3]. В настоящее время наиболее эффективными являются синтетические нефтяные сорбенты такие как, полипропилен и другие полимеры, но их применение не рационально, так как они были и остаются дорогими. Поэтому на сегодняшний день актуальной темой является поиск новых, более дешёвых СМ. И в качестве одного из таких материалов можно рассмотреть отходы деревообработки, которые образуются в больших количествах.
Для повышения нефтеемкости СМ используют различные способы модификации: химическую, физико-химическую, термическую.
Целью выпускной квалификационной работы является изучение влияния ультразвукового воздействия на сорбционные свойства древесных отходов, для дальнейшего их применения в качестве сорбционных материалов для ликвидации нефтяных разливов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучение физико-химических характеристик исходного СМ.
2. Определение нефтеемкости исходного СМ.
3. Модификация СМ ультразвуком.
4. Изучение физико-химических характеристик модифицированных образцов СМ.
5. Определение нефтеемкости модифицированных образцов СМ.
В данной работе были изучены свойства отходов деревообработки ясеня Fraxinus excelsiorи липы Tttia cordataс целью дальнейшего их использования в качестве нефтесорбентов. Для исследований были отобраны частицы СМ размером 1 - 2 мм.
Для увеличения нефтеемкости исходных материалов была произведена обработка их ультразвуком в течение 15, 30 минут, 1, 2, 3, 4, 5 часов.
Были определены физико-механические свойства исследуемых СМ: насыпная плотность, зольность, влажность, плавучесть. Определено, что, модификация ультразвуком позволяет увеличить плавучесть образцов и снизить их насыпную плотность, что, как выяснилось, способствует повышению нефтеемкости материалов.
Максимальное значение нефтеемкости, определенное в проведенных экспериментах, составило 4,14 г/г для опилок ясеня и 4,51 г/г для опилок липы, по отношению к нефти девонского отложения, и 4,90 г/г для опилок ясеня и 5,27 г/г для опилок липы, по отношению к нефти карбонового отложения.
Наибольшей нефтеемкостью по сравнению с исходными материалами обладают образцы, обработанные ультразвуком в течение 5 ч.: 5,02 г/г (увеличение на 21,0 %) и 6,4 г/г (увеличение на 41,9 %) для опилок ясеня и липы по отношению к нефти девонского отложения, а также 6,01 г/г (увеличение на 22,6 %) и 7,36 г/г (увеличение на 39,6 %) для опилок ясеня и липы по отношению к нефти карбонового отложения.
Для увеличения нефтеемкости исходных материалов была произведена обработка их ультразвуком в течение 15, 30 минут, 1, 2, 3, 4, 5 часов.
Были определены физико-механические свойства исследуемых СМ: насыпная плотность, зольность, влажность, плавучесть. Определено, что, модификация ультразвуком позволяет увеличить плавучесть образцов и снизить их насыпную плотность, что, как выяснилось, способствует повышению нефтеемкости материалов.
Максимальное значение нефтеемкости, определенное в проведенных экспериментах, составило 4,14 г/г для опилок ясеня и 4,51 г/г для опилок липы, по отношению к нефти девонского отложения, и 4,90 г/г для опилок ясеня и 5,27 г/г для опилок липы, по отношению к нефти карбонового отложения.
Наибольшей нефтеемкостью по сравнению с исходными материалами обладают образцы, обработанные ультразвуком в течение 5 ч.: 5,02 г/г (увеличение на 21,0 %) и 6,4 г/г (увеличение на 41,9 %) для опилок ясеня и липы по отношению к нефти девонского отложения, а также 6,01 г/г (увеличение на 22,6 %) и 7,36 г/г (увеличение на 39,6 %) для опилок ясеня и липы по отношению к нефти карбонового отложения.