Введение 6
1 НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ 9
1.1 Состав и свойства нефти 9
1.2 Загрязнение воды нефтью 11
1.3 Нефтяные сорбенты 14
1.4 Сорбенты на основе карбоксиметилированного сырья 19
1.5 Методы определения содержания нефти в природных объектах 23
1.5.1 Метод УФ-спектроскопии при анализе нефти 24
1.5.2 Метод ИК-спектроскопии при анализе нефти 25
2 Методы анализа нефти и нефтепродуктов 27
2.1 Определение нефтеемкости модифицированной древесины 27
2.2 Сорбция нефти с поверхности воды 28
2.3 Подготовка образцов воды для исследования методами ИК- и УФ-
спектроскопии 28
2.4 Анализ растворов нефти в растворителе методом ИК-спектроскопии .. 29
2.5 Анализ растворов нефти в растворителе методом УФ-спектроскопии . 29
2.6 Обработка результатов измерений 29
2.7 Техника безопасности 30
2.7.1 Общие правила при работе в химической лаборатории 30
2.7.2 Техника безопасности при работе с реактивами, используемыми в
работе 31
3 Изучение массовой концентрации остаточной нефти и нефтепродуктов
в воде 35
Библиографический список 47
В наши дни нефть входит в число важнейших полезных ископаемых. Из нее изготавливают множество незаменимых в современной жизни технических продуктов, например топливо, смазки, пластмассы и так далее. Так как происходит стремительное развитие химической и нефтяной промышленности, потребность в нефти возрастает не только как в жидкости, используемой для производства топлив и масел, но также как и источника ценного сырья для изготовления синтетических каучуков и волокон, красителей, моющих средств и других продуктов.
В настоящее время процесс нефтедобычи и нефтепереработки является очень опасным для окружающей среды, в особенности для гидросферы. Загрязнение воды нефтью возможно при ее добыче и переработке, при использовании нефти в качестве топлива для судов, а также в результате стока воды с загрязненной нефтепродуктами территории суши. Такое загрязнение вредно не только для окружающей среды, но и для здоровья человека [1, 2].
Так как нефть имеет низкую растворимость в воде, то в первую очередь она накапливается на поверхности и на дне водоемов. Нефтяные разливы быстро загрязняют огромные территории водной поверхности, образуя тонкую пленку, которая препятствует естественному газообмену, что, в свою очередь, оказывает негативное воздействие на местные биоценозы [1, 2].
Существует множество методов, позволяющих успешно бороться с нефтезагрязнениями - это механические, химические, физические, физикохимические, микробиологические методы. Также появляются и новые методы и технологии: биосорбционный метод, озонирование воды, очистка с помощью магнитов, биологическая очистка и другие.
Наиболее эффективным, экологически безопасным, и экономически выгодным является метод сорбции [3].
В связи с тем, что нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязнителями антропогенного происхождения, действие которых особо негативно сказывается на гидросфере, поиск наиболее безопасных и экономически выгодных методов очистки нефти с поверхности воды и разработка методов определения ее количественного содержания в воде являются актуальными задачами в наши дни [4].
На протяжении многих лет на кафедре органической химии АлтГУ проводятся работы по химической переработке древесины, а также изучению влияния предварительной обработки растительного сырья реагентами на свойства продуктов карбоксиметилирования. Также очень важно изучить возможность использования возобновляемого сырья в производстве сорбентов, служащих для борьбы с загрязнениями окружающей среды от нефти и ионов тяжелых металлов [5-8].
Целью данной работы является изучение массовой концентрации остаточной нефти в воде после обработки сорбентами на основе карбоксиметилированной древесины сосны.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• изучить нефтеемкость сорбентов на основе
карбоксиметилированной древесины;
• провести эксперимент по сорбции нефти с поверхности воды с помощью сорбентов на основе карбоксиметилированной древесины сосны;
• определить остаточное содержание нефти в воде методом ИК- спектроскопии;
• изучить возможность определения концентрации нефти в воде методом УФ-спектроскопии;
• определить остаточное содержание нефти в воде методом УФ- спектроскопии.
Работа выполнена на кафедре органической химии Алтайского государственного университета.
Выражаю благодарность научному руководителю, кандидату химических наук, старшему преподавателю кафедры органической химии Геньш Константину Викторовичу и доценту кафедры органической химии Маркину Вадиму Ивановичу за ценные советы и помощь при выполнении дипломной работы.
1. Исследована нефтеемкость сорбентов на основе
карбоксиметилированной древесины. Показано, что калиевая соль КМД, полученная под действием МВИ обладает более низкой нефтеемостью (3,3 г/г) по сравнению с остальными образцами (4,1 г/г - для калиевой и 3,7 г/г - натриевой солей, полученным суспензионным способом) и исходной древесиной сосны (3,5 г/г).
2. Модифицирована методика сорбции нефти с поверхности воды. Проведен эксперимент по сорбции нефти с поверхности воды с помощью образцов карбоксиметилированной древесины сосны в виде калиевой и натриевой солей, полученных суспензионным способом и под действием МВИ.
3. Определена массовая концентрация остаточной нефти в воде методом ИК-спектроскопии: (0,021 ± 0,004) г/л после сорбции К-КМД, полученной суспензионным методом, (0,064 ± 0,015) г/л после сорбции Na- КМД, полученной суспензионным методом, и (0,029 ± 0,007) г/л после сорбции К-КМД, полученной методом МВИ. Показано, что после сорбции нефти карбоксиметилированной древесиной в виде натриевой соли, полученной суспензионным методом выше, чем в остальных образцах, что может быть связано с большей способностью данного типа сорбента к гидратации, которая препятствует сорбции нефти.
4. Предложен метод определения концентрации нефти в воде после сорбции сорбентами на основе КМД с помощью УФ-спектроскопии при двух длинах волн: Х=257 нм и Х=280 нм. Данные, полученные при Х=257 нм, имеют погрешность в интервале от 0,5 до 2,8%, при Х=280 нм - от 21 до 32%. Решено проводить измерения остаточной концентрации нефти в воде при длине волны, при которой были получены данные с меньшей погрешностью - Х=257 нм.
5. Определена массовая концентрация нефти в воде методом УФ- спектроскопии: (0,006 ± 0,001) г/л после сорбции К-КМД, полученной суспензионным методом, (0,021 ± 0,004) г/л после сорбции Na-КМД, полученной суспензионным методом, (0,021 ± 0,004) г/л после сорбции К- КМД, полученной методом МВИ.
