ОЧИСТКА ГИДРОСФЕРЫ ОТ НЕФТЯННЫХ И ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ПУТЕМ СОРБЦИИ

REFINING OF HYDROSPHERE FROM OIL AND ORGANIC POLLUTANTS BY MEANS OF SORPTION

Sevinj Ibadova

сandidate of Chemical Sciences, Associate Professor of “Petrochemical Technology and Industrial Ecology” Chair, Azerbaijan State University of Oil and Industry,

Azerbaijan, Baku

Nargiz Suleymanova

master of “Petrochemical Technology and Industrial Ecology” Chair,

Azerbaijan State University of Oil and Industry,

Azerbaijan, Baku

АННОТАЦИЯ

C целью очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов был выбран адсорбционный метод. Подобран композиционный сорбент, который дал высокие показатели очистки.

ABSTRACT

In order to refine wastewater from oil and oil products, the adsorption method is chosen. A composite sorbent is selected that has given high purification measures.

Ключевые слова: Сорбционные свойства различных веществ; адсорбция; сорбционный материал; синтетические сорбирующие вещества.

Keywords: sorption properties of different agents; adsorption; sorption material; synthetic sorbents.

Адсорбция является одним наиболее целесообразных методов отделения сточных вод от примесей фенолов, нефтепродуктов, пестицидов, ПАВ и др. Этот метод получил широкое применения за счет рекуперации загрязняющих веществ, а также очистки сточных вод от различных загрязняющих веществ. Одним из основных критериев процесса сорбционной очистки является его эффективность. Эффективность данного процесса может колебаться в пределах от 80 % до 95 %, и обусловлена величиной адсорбционной поверхности, химической природы адсорбента, от строения сорбирующего вещества, а также состояния данного вещества в растворе. Процесс очистки сточных вод путем адсорбции состоит из трех этапов: внешняя диффузия молекул из жидкой фазы к поверхности адсорбирующего вещества, внутренняя диффузия молекул по макропорам поверхности микропор и адсорбция.

Самым распространенным практически и коммерчески выгодным способом является сорбция в динамических условиях, этот способ обладает данными характеристиками за счет более полного использования емкости сорбента. Суть процесса заключается в фильтровании сточных вод через слой сорбента.

Избирательность адсорбентов классифицируется по следующим признакам: дисперсности, пористой структуре, плавучести, а также по способам их утилизации [1, с. 495].

Материалы, используемые для сорбционной очистке, бывают различного происхождения: естественного и синтетического. Сырьем для получения активного угля служат отходы множества других промышленностей (пищевой, полимерной, и многих других отраслей промышленности). Процесс активирования угля имеет место быть за счет образование множества пор в следствии термической обработки. В настоящее время процесс производства активного угля жестко регламентирован.

В настоящее время в сфере сбора отходов нефти и нефтепродуктов все большую область применения получают синтетические органические сорбенты. Синтетическое органические сорбенты имеют ряд преимуществ:

сырьем для них служат отходы других отраслей, а также возможностью изменения их пористой структуры в широком диапазоне.

Одним из инновационных методов является получения сорбирующих веществ на основе алюминия и алюмосиликатов. Данный метод выгодно выделяется на фоне остальных наличием фторполимерного покрытия, которое улучшает механическую и химическую стойкость.

Для доочистки гидросферы, а в частности, сточных вод используются мембраны на основе фторполимеров. Таким способом можно получить продукт, очищенный от нежелательных органических веществ на 90 %. Также одним из наиболее передовых сорбционных материалов является фторопласт-4, имеющий зерна размером приблизительно 3 мм. Очистка гидросферы от нефтяных загрязнений, осуществляемая сорбирующими веществами на основе фтороплата характерна рядом преимуществ: способностью неоднократно подвергаться химической регенерации, высокими показателями очистки [2, с. 268].

С целью получения композиционных сорбирующих веществ, служащих для очистки вод от органических загрязнений была проведена данная работа.

Как сырье были взяты пористый фторопласт и сорбционноактивный материал. В результате подбора были получены композиционные поверхностно-слойные сорбенты. В работе были использованы частицы фторопласта размером 20 мкм, а в качестве сорбционно-активного материала был использован уголь с размером частиц в диапазоне 50–100 мкм.

Процесс проводился при температуре 380ºС, заранее подготовленное сырье было помещено в фарфоровую форму, а далее спекалось при данной температуре в течении 2 часов. Получившийся в результате продукт подвергался измельчению и просеиванию. Процесс просеивания проводился с помощью лабораторных сит, для отделения гранул угля с размером 10–40 %.

Проверка эффективности полученного сорбента проводилась на примере выделения изооктана из эмульсии: изооктан в воде и фенола из водного раствора. Адсорбцию данных смесей проводили на лабораторной фильтровальной установке. Суть процесса заключается в прохождение определенного количества эмульсии через колонны, заполненные сорбентом. Стеклянная колонна имеет высоту высоту 150 мм и внутренний диаметр 10 мм. Эмульсию изооктана готовят таким образом, чтобы содержание изооктана в ней составляло 700 мг/дм³, а водную эмульсию так что в ней содержалось 49 мг/дм³ фенола, высота сорбента в данной системе должна составлять 100 мм, что приблизительно равно 2 граммам. После прохода испытуемого вещества через данную систему отбирают пробы воды на выходе из колонны с последующим определением в них количества испытуемых веществ. На основании полученных данных сделан вывод, что композиционный сорбент имеет ряд преимуществ по отношению к чистому углю. Преимущества обусловлены высокой скоростью прохождения эмульсии через слой адсорбента, а также возможностью неоднократной регенерации адсорбента. Концентрация угля в фторопласте влияет на количество очищаемой воды за минуту и имеет следующие показатели: для пористого фторопласта без содержания угля 20–30 мл/мин, для фторопласта с 10 % содержанием угля – 10–15 мл/мин, для фторопласта с 20 % угля – 7 мл/мин, а для чистого угля вовсе 0,1–0,3 мл/мин. Однако примесь активированного угля так же способствует повышению показателей удержания изооктана и имеет следующие данные: при содержании в композиционной смеси 10 % угля повышается в 15 раз.

В таблице 1 представлены различия между сорбционными свойствами различных сорбентов.

Таблица 1.

Свойства различных сорбентов

На основании данных из таблицы можно сделать заключение, что лучшими показателями сорбционной емкости как по изооктану, так и по фенолу обладает активированный уголь. А также наблюдается различия между фторопластом Ф-4ПН и зернистым фторопластом, фторопласт Ф4-ПН за счет большей пористости и меньшей плотности обладает лучшими сорбирующими свойствами по изооктану, чем зернистый фторопласт.

Между очисткой воды синтетическими сорбирующими веществами и очисткой посредством активированного угля имеется ряд отличий: наличие хроматографического эффекта. Суть хроматографического эффекта заключается в том, что вымываются плохо сорбируемые компоненты в случае более длительной работы адсорбера. Этот процесс имеет место быть только в случае использования синтетических сорбирующих веществ.

Такому явлению, как удерживание фенола способствует повышение концентрации активированного угля в композиционном сорбенте. В случае содержания в композиционном сорбенте 20 % активного угля его показатели превосходят чистый уголь по емкости до проскока фенола, невзирая на малое количество сорбционного материала. Отталкиваясь от данных, указанных в таблице можно сделать заключение, что наибольший показатель сорбции фенола имеет активированный уголь, но и такие композиционные сорбенты как УМ-40 и УМ-20 предоставляют возможность полного удаления фенола из воды.

Регенерацию композиционных сорбентов проводят обратной промывкой водой при температуре 80ºС. Степень очистки водой составляет 70 %, если исходить от того что промывка тетрахлорметаном дает 100 % очищенного композиционного материала. Процесс промывки водой протекает в течении 5–7 минут, частота промывания зависит от условий эксплуатации. В случае падения давления на фильтре рекомендуется промывать горячей водой 1–2 раза в день.

Список литературы:

1. Жанабергенова Д.Р., Мещанинова Ю.О. Определение поглотительной способности наиболее известных адсорбентов // Молодой ученый. – 2015. – № 11. – С. 492–497.
2. Каменьщиков Ф.А., Богомолов Е.И. Нефтяные сорбенты. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований 2003. – 268 с.