авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 20 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ДЕПАРТАМЕНТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ...»

-- [ Страница 12 ] --

Научные руководители – канд. хим. наук Н. Н. Нурмуханбетова, канд. геогр. наук Н. Б. Казангапова АДСОРБЦИОННЫЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА С ВЕРХОВЫМ ТОРФОМ М. П. Семушина, А. Ю. Кожевников Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова Ракетно-космическая деятельность оказывает серьезное воздействие на окружающую природную среду Европейского Севера РФ, связанное, в значительной степени, с эксплуатацией районов падения для приема отделяющихся частей ракет-носителей, содержащих остаточные количества токсичных компонентов ракетных топлив. До недавнего времени в качестве одного из компонентов ракетного топлива использовался несимметричный диметилгидразин (НДМГ). Длительность воздействия НДМГ на окружающую среду обусловлена его способностью связываться компонентами почвенного покрова с образованием достаточно устойчивых соединений, способных, в то же время, выделять НДМГ в окружающую среду. В связи с этим, актуальными являются исследования процессов, происходящих при попадании НДМГ в почву районов падения первых ступеней ракет-носителей, в том числе процессов сорбции НДМГ верховым торфом.

Целью данной работы явилось исследование влияния основных факторов (продолжительность контакта фаз, концентрация раствора, температура, рН, ионная сила раствора), приближенных к реальным условиям, на процесс сорбции НДМГ верховым торфом.

Объектом исследования является верховой торф низкой степени разложения (R = 5 %), состоящий в основном из сфагновых мхов и опада пушицы. Торф характеризовали по показателям влажности (ГОСТ 28268-89), содержанию органического вещества (ГОСТ 26213-91), зольности (ГОСТ 27784-88), потенциальной кислотности (ГОСТ 26483-85), функциональному [1] и элементному [2] составу по стандартным методикам.

Исследования сорбции НДМГ торфом проводились в статических условиях. Измерение равновесной концентрации НДМГ выполнялось методом ионной хроматографии с помощью ВЭЖХ системы с амперометрическим детектированием для определения гидразинов.

С целью определения времени достижения сорбционного равновесия проведена сорбция НДМГ из раствора верховым торфом во времени. Установлено, что время достижения сорбционного равновесия в системе сорбент-раствор составляет 30 мин.

Важную роль при изучении процессов сорбции играет кислотность среды, в связи с этим проводились эксперименты по изучению зависимости процесса сорбции от рН раствора. Необходимую кислотность среды (рН = 3-9) создавали с помощью универсальных буферов. Полученная зависимость имеет экстремальный характер. В области рН около 6 НДМГ является наиболее реакционноспособным по отношению к функциональным группам торфа. Полученные данные использовались в дальнейших исследованиях.

Как известно, большое влияние на сорбционные процессы оказывает ионная сила водной фазы, а также состав электролита. Нами получены зависимости сорбции НДМГ от ионной силы, которую регулировали с помощью различных солей электролитов. Исследовано влияние катионного и анионного состава электролита. Наиболее интенсивно сорбция протекает в случае применения солей с меньшим радиусом и зарядом ионов.

С целью установления влияния температуры были получены изотермы сорбции НДМГ при различных температурах. Описание полученных S-образных изотерм проводилось в соответствии с теорией полимолекулярной адсорбции, предложенной С. Брунауэром, П. Эмметом и Э. Теллером (теория БЭТ).

Установлено, что с увеличением температуры значение предельной сорбции возрастает, что характерно для хемосорбции. Подтверждением этого заключения служит рассчитанная величина теплоты адсорбции, которая составила (– 200.61) кДж/моль. Из результатов расчёта следует, что процесс сорбции НДМГ верховым торфом является эндотермическим;

значение теплоты адсорбции характерно для теплот химических реакций (40–400 кДж/моль), следовательно, процесс является хемосорбционным.

Литература 1. Г. Ф. Закис, Л. Н. Можейко, Г. М. Телышева. Методы определения функциональных групп лигнина. – Рига: «Зинатне», 1975. – 176 с.

2. В. А. Климова. Основные микрометоды анализа органических соединений. – М., 1975. – 224 с.

Научный руководитель – д-р хим. наук, проф. К. Г. Боголицын ВЛИЯНИЕ ПОЛЯНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА КИНЕТИКУ РЕАКЦИИ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СУЛЬФИДОВ З. Ш. Габидуллина, Г. Р. Шаяхметова, И. С. Файзрахманов Башкирский государственный педагогический университет, г. Уфа Известно, что окисление нефтяных сульфидов протекает на границе раздела фаз: органической, в которой растворены сульфиды, и неорганической, содержащей пероксид водорода и катализатор (оксид хрома VI) [1].

Одними из самых эффективных катализаторов в реакции окисления нефтяных сульфидов являются соединения металлов переменной валентности [2].

Известно, что на реакцию перекисного окисления сульфидов существенное влияние оказывает взаимная растворимость реагентов и гидродинамический режим.

В настоящей работе изучаются механизм и кинетические закономерности реакции окисления сульфидов фракции дизельного топлива, катализируемой оксидом хрома (VI) в присутствии добавок полярного растворителя – ацетона и в его отсутствие.

Показано, что введение в реакционную смесь оксида хрома (VI) увеличивает выход сульфоксида.

Вероятно, этому способствует протекание двух параллельных процессов: реакции окисления сульфидов, катализируемой оксидом хрома (VI), и образования дополнительного окислителя в реакции с добавлением ацетона.





Выдвинуто предположение о том, что добавки ацетона создают благоприятный гидродинамический режим, позволяющий увеличить взаимную растворимость и, с другой стороны, образуют дополнительный окислитель, участвующий в реакции окисления сульфидов.

Литература 1. В. Г. Иванов, Э. В. Чиркунов, Р. Ш. Латыпов, Х. Э. Харлампиди. Кинетика распада пероксида водорода при каталитическом окислении нефтяных сульфидов. Журнал общ. химии. – 1997. – Т. 67. – № 3. – с. 438.

2. А. Х. Шарипов, Р. М. Масагутов, И. С. Файзрахманов. и др. Окисление сульфидов нефти пероксидом водорода в присутствии соединений металлов переменной валентности. Нефтехимия, 1990. – № 5. – с. 692.

Научный руководитель – д-р хим. наук, проф. И. М. Борисов ДИЗАЙН КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА В МЕМБРАННЫХ РЕАКТОРАХ М. В. Арапова, Н. В. Мезенцева Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН Новосибирский государственный университет Синтез-газ, получаемый из природного газа, является одним из источников экологически чистого водородного топлива, а также сырьем для производства аммиака и метанола. Перспективным способом получения синтез-газа является прямое парциальное окисление метана атмосферным кислородом на специально разработанном катализаторе. Недостатком этого способа является то, что атмосферный кислород, используемый для окисления метана, необходимо предварительно очищать от азота в криогенных установках, либо удалять окислы азота из реакционной смеси. В обоих случаях это ведет к значительному повышению стоимости процесса. Считается, что использование каталитических мембранных реакторов позволит резко сократить себестоимость синтез-газа, поскольку очистка атмосферного кислорода от азота будет происходить непосредственно в реакторе с помощью кислородпроницаемых мембран.

Для функционирования мембраны оксиды, входящие в ее состав, должны обладать кислородной проводимостью, причем эффективность функционирования резко повышается при наличии у оксидов, наряду с ионной, электронной проводимости. Среди множества ионных и электронных проводников висмутсодержащие материалы привлекают особое внимание благодаря высокой кислородной подвижности при средних температурах и пониженных температурах спекания.

Целью данной работы является синтез и характеризация оксидов со структурой перовскита La1-xBixMnO (х = 0-1) (P), флюорита Bi1.5Y0.3Sm0.2O2 (F), и нанокомпозитов (P) + (F) на их основе.

Оксиды были синтезированы методом Пекини, композиты на их основе получены методом ультразвукового диспергирования смеси порошков оксидов в изопропаноле, с последующей сушкой и прокалкой до 700–800 °С. Морфологические и структурные характеристики материалов были исследованы методами ПЭМ и РФА. Подвижность кислорода в образцах исследована методом изотопного гетерообмена кислорода в изотермических и динамических экспериментах, а также методом ТПД-О2.

В результате исследований было изучено влияние содержания висмута на основные характеристики материалов;

показано, что как для индивидуальных перовскитов, так и для композитов на их основе с увеличением содержания висмута в образцах увеличивается скорость десорбции и количество удаленного кислорода. Согласно данным ТПД-О2, максимальное количество удаленного кислорода получено на MnLa0.2Bi0.8O. Согласно данным изотопного гетерообмена кислорода, количество обменоспособных монослоев для этого образца достигает 30 при 700 оС. Данная величина для композита Р+F превышает аддитивную величину для индивидуальных оксидов (P) и (F), что может быть связано с положительным влиянием межфазной границы перовскит-флюорит, протяженность которой растет при отжиге пористости в агрегатах частиц нанокомпозита. Эти характеристики велики даже после спекания при относительно невысоких температурах 700-800оС и значительно превышают значения для традиционных материалов, используемых в качестве слоев в кислородпроводящих мембранах (LSFN+GDC), что делает их перспективными для использования в этой области.

Составы с наилучшими характеристиками были нанесены в качестве кислородпроводящих слоев на подложки из алитированного пеноникеля и тестированы в мембранах для селективного выделения кислорода из воздуха в лабораторных условиях.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о возможности успешного использования исследованных систем для создания мембран для реальных промышленных установок каталитического окисления.

Научный руководитель – д-р хим. наук, проф. В. А. Садыков СОВРЕМЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ХРОМА А. Ф. Алярбеков Южно-Казахстанский государственный педагогический институт, г. Шымкент В настоящее время в металлургической, химической, радиоэлектронной, машиностроительной и других отраслях промышленности образуются сточные воды, содержащие ионы хрома (VI), которые оказывают отрицательное влияние на окружающею среду [1, 2].

Известные методы очистки сточных вод от ионов хрома (VI) осуществляются по сложной технологии, так как включают в себя несколько стадий технологических операций, являющихся очень трудоемким и длительным процессом, а также требующих большого количества дорогостоящих реактивов, получаемых по сложным технологиям [1, 2].

Целью данного исследования является упрощение и интенсификация процесса очистки хромсодержащих сточных вод.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве электродов используют отходы промышленности – алюминиевые и железные стружки. Так как алюминиевые и железные стружки имеют большую развитую рабочую поверхность, процесс очистки намного упрощается. Электролиз проводят в электролизере, состоящем из пяти секций, разделенных между собой диэлектрическими пластинками (оргстеклом) с мелкими отверстиями при поляризации переменным током промышленной частотой 50 Гц. В двух крайних секциях (1 и 5) помещают железные стружки, а в среднюю (3) алюминиевые стружки. Через электролизер проводят электричество в количестве 0,001–0,003 Ачас/мг Cr6+ при рН 5–6. В качестве исходного раствора использовали электролит, содержащий 10 мг/л хрома (VI), как в прототипе.

Fe0 + 2H2O - 2e - Fe(OH)2 + 2H+ (1) Образовавшийся коллоидный гидроксид железа (II) восстанавливает хром (VI) до хрома (III), и при этом протекает дополнительное соосаждение хрома гидроксидом железа (III), образованным по реакции (2):

Cr2O72- + 6 Fe(OH)2 + 7H2O2Cr(OH)3 + 6Fe(OH)3 + 2OH- (2) 2Cr2O72-+ 2Fe3++ nH2O+4OH-+2e-2Fe(CrO2)2+2 (n+1) H2O+4O2 (3) В анодном полупериоде переменного тока также происходит интенсивное растворение алюминиевых электродов и образование гидроксида алюминия (III):

Al0 + 3H2O - 3e - Al(OH)3 + 3H+ (4) Образовавшийся гидроксид алюминия (III) является коагулянтом, поэтому он адсорбирует ионы хрома (VI) и выпадает в осадок. В результате осуществляется полная глубокая очистка сточной воды от ионов хрома (VI), так как он выпадает в осадок вместе с гидроксидом железа (III) и алюминия(III). Далее полученный осадок после электролиза отделяют. Следует отметить, что при использовании алюминиевых и железных кусковых электродов в отдельности такой результат очистки не наблюдается.

Влияние пропущенного количества электричества (Ачас/мг Cr6+) на скорость растворения (г/час) и степень очистки ионов хрома (VI) в сточной воде Количество электричества, Ачас/ 1 мг Cr6+ 0, 001 0,002 0, Скорость растворения алюминия, г/час 0,034 0,10 0, Скорость растворения железа, г/час 0,09 0,16 0, Степень очистки, % 96,04 99,9 99, Остаточная концентрация ионов хрома (VI), мг/л 0,1 0,01 0, Полученные данные показывают, что максимальный эффект очистки сточных вод от ионов хрома (VI) по предлагаемому нами способу достигается при пропускании через электролизер электричества в количестве 0,002-0,003 Ачас/мг Cr6+. Кроме того, предложенный нами метод позволяет проводить очистку воды с более высоким содержанием хрома (VI) (до 250 мг/л) без предварительной фильтрации, с высокой степенью (до 99 %) очистки воды.

Таким образом, предложенный нами способ имеет преимущества, так как в процессе очистки используется не компактный электрод, а отходы промышленного производства в виде алюминиевых и железных стружек или лома.

Литература 1. А.С. СССР 1785519 Способ очистки хромсодержащих сточных вод. Опубл. 30.12.92. Бюл № 48.

2. Патент РФ № 2023670. Способ очистки сточной воды от тяжелых металлов. Опубл.30.11.94, Бюл № Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Г. М. Изтлеуов РАЗРАБОТКА СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ВОД ОТ РАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ А. В. Москаленко Национальный исследовательский Томский политехнический университет Проблема загрязнения окружающей среды радионуклидами в настоящее время крайне актуальна. До 80% токсичных радиоактивных загрязнений поступает в природные водные среды, поэтому ключевая проблема в разработке технологий для удаления радиоактивных элементов из окружающей среды заключается в изобретении материалов, которые могут эффективно сорбировать радионуклиды, в первую очередь, из водных объектов [1].

Целью настоящей работы является изучение характеристики сорбции урана из водных растворов с помощью наночастиц TiO2, а также оценка перспективы применения модифицированного этими наночастицами плесневого мицелия для возможного использования их в качестве компонентов нового композитного, эффективного и безопасного сорбента. Предпосылками для использования служат предположения о том, что металлические наночастицы могут быть применены в качестве матриц для иммобилизации плутония, технеция, урана и трансурановых элементов благодаря своей способности к поглощению радиоактивных ионов, сопровождаемому деформацией наноматериала, в результате которой уловленные радионуклиды оказываются перманентно заключены в структуре сорбента [2].

Для исследования использовали нанотрубки диоксида титана (TiO2), полученные методом низкотемпературного спекания электровзрывных нанопорошков. Нанотрубки визуализировали на сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-3400N. Длина данных нанотрубок 300–600 нм, диаметр около 8 нм, толщина стенок около 2,5 нм.

Исследование процесса сорбции урана проводили в статических условиях при комнатной температуре.

Уран сорбировали из модельного раствора уранила азотнокислого с исходной концентрацией (UO2)2+, равной 1,3 мг/л. Сорбцию проводили при соотношении твердой и жидкой фаз 1:1000, при этом объем исследуемого раствора составлял 10 мл, а масса навески сухого сорбента от 1 до 10 мг. По окончании процесса сорбции растворы отделяли от твердой фазы центрифугированием или фильтрацией.

Показатели сорбционной способности нанотрубок диоксида титана оценивали с помощью следующих показателей: относительная сорбция S% = 100%·(Cисх - Cкон)/Cисх, (%);

коэффициент распределения Кд = S/Cкон = (Vраст/Мсорб)·(Cисх - Cкон)/Cкон, где Cисх и Cкон – исходная и конечная концентрации урана, мг/л;

Vраст – объем исследуемого раствора, л;

Мсорб – масса сорбента, г.

По показателям статистической обменной емкости и концентрации урана в растворе была построена изотерма сорбции, которая идентична изотермам сорбции известных и утвержденных сорбентов, что является показателем нормального протекания процесса с выходом на определенный уровень сорбции.

При анализе твёрдой фазы была выявлена деформация нанотрубок, сопровождающая процесс поглощения урана. Они фрагментируются и разворачиваются. Был также проведён флюоресцентно спектральный анализ отработанного сорбента, где наблюдался пик урана.

Другим компонентом комплексного сорбента могут служить плесневые грибы, так как основные характеристики металлических наночастиц, осажденных на мицелии растущих плесневых грибов, практически не отличаются от свойств наночастиц, взвешенных в растворе. В работе использовали чистую культуру растущих плесневых грибов Penicillium glaucum и Aspergillus niger, культивируемых на среде Сабуро. Фрагменты плесневого мицелия, отделённые от основной культуры, переносили в коллоидный раствор, содержащий наночастицы диоксида титана. Итоговый гибридный материал представляет собой трубчатую грибницу плесневых грибов, окутанную несколькими слоями наночастиц. Причем осаждение наночастиц на плесени не сопровождается их агрегацией друг с другом.

Благодаря тому, что наночастицы металлов остаются разделенными, грибковые матрицы сохраняют все свойства исходных наночастиц. А отсутствие агрегации способствует значительному повышению активности модифицированного мицелия по сравнению с наночастицами, взвешенными в растворе.

В ходе данных исследований были выявлены высокие сорбционные характеристики наноструктурированных оксидов титана. Учитывая их потенциальную способность к перманентному удержанию захваченных радиоактивных веществ, а также то, что в комплексе с плесневыми грибами их эффективность возрастает, итоговый гибрид может служить перспективным материалом для разрабатываемого нового композитного сорбента для очистки окружающей среды от природных и техногенных радиоактивных нуклидов.

Литература 1. Л. П. Рихванов. Радиоактивные элементы в окружающей среде и проблемы радиоэкологии: учебное пособие. – Томск: STT, 2009. – 430 с.

2. Dong Jiang Yang, Zhan Feng Zheng. Titanate Nanofibers as Intelligent Absorbents for the Removal of Radioactive Ions from Water // Advanced Materials. – 2008. – Vol. 20. – № 6. – P. 2777-2781.

Научные руководители – канд. мед. наук, доцент М. П. Чубик;

канд. хим. наук, доцент Н. А. Осипова ЗАВИСИМОСТИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВП ОТ СОДЕРЖАНИЯ ВТОРИЧНОГО ДРЕВЕСНОГО ВОЛОКНА В ОСНОВНОЙ КОМПОЗИЦИИ А. И. Полищук, Р. Г. Гинетуллов Лесосибирский филиал Сибирского государственного технологического университета На современном этапе перед промышленностью древесноволокнистых плит (ДВП) остро стоит проблема более полного удовлетворения возрастающих потребностей в продукции. Реально обозначена проблема снижения расхода сырья, материалов и энергии без снижения качества готовой продукции, а в ряде случаев – и повышения определенных показателей ДВП. Исходя из этого, важнейшей составной частью экологической политики деревоперерабатывающих предприятий, производящих ДВП мокрым способом, наряду с контролем и сокращением промышленных отходов, является их утилизация. Это тесно связано с возможностью снизить загрязнение биосферы, повысить эффективность производства продукции, сохранить лесные массивы.

Для решения существующей задачи на предприятиях лесного комплекса предлагается улавливание вторичных древесных волокон с помощью флотации диспергированными пузырьками воздуха, что, на наш взгляд, является наиболее приемлемым и эффективным в условиях данных производств, по сравнению с существующими способами. В результате очистки оборотной воды образуется волокносодержащий осадок, который необходимо утилизировать или возвращать в основную композицию. Нами были проведены исследования по изучению возможностей использования осадка, образующегося при флотационной очистке оборотных вод производства ДВП. Согласно плану эксперимента и выбору основных характеристик моделей, был реализован четырехфакторный эксперимент по выявлению зависимостей физико механических показателей плит от массовой доли уловленного древесного волокна, массовой доли парафиновой эмульсии, массовой доли осадителя и температуры древесной массы. Также необходимо было проанализировать влияние массовой доли парафиновой эмульсии на плотность плит. Из графика видно, что при взаимодействии фактора массовой доли уловленного волокна и массовой доли парафиновой эмульсии влияние наличия парафиновой эмульсии на выходную величину незначительно. Зависимость плотности древесноволокнистых плит Таким образом, результаты экспериментальных от исследуемых факторов исследований показали, что качество волокна, уловленного флотатором, соответствует волокну основной композиции. Исследования также показали, что уловленное в результате флотационной очистки из оборотной воды древесное волокно можно и следует возвращать в основное производство перед отливочной машиной, не нарушая технологического процесса производства древесноволокнистых плит и не изменяя температурный режим прессования плит.

Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент А. В. Рубинская РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ ОСОБОЛЕГКОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ БЕТОНОВ Д. Н. Попова, А. А. Погодаева, А. Г. Старкова Братский государственный университет Наличие относительно дешевой электроэнергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями Ангарского каскада, предопределило широкое развитие металлургических предприятий в Иркутской области.

В настоящее время в Братске функционируют крупнейшие производства алюминия и ферросплавов. В системах газоочистки этих предприятий образуется значительное количество дисперсных, органоминеральных, пылевидных отходов, которые удаляются в шламонакопители. Так на Братском заводе ферросплавов (БЗФ) образуется до 11 тысяч тонн пыли газоочистки (микрокремнезем). При этом утилизируется менее 7 % отхода, остальное направляется в шламохранилища. В то же время строительная отрасль Иркутской области остро нуждается в особолегких заполнителях для изготовления теплоизоляционных изделий.

Цель: разработка ресурсосберегающей технологии утилизации отходов ферросплавных предприятий в производстве особолегкого заполнителя бетонов. Химический состав отхода представлен в таблице.

Химический состав пыли газоочистки производства ферросплавов (мас. %) SiO2  Fe2O3  Al2O3  CaO  SO3  MgO  K2O  Na2O  C  81,30  1,12  1,03  0,52  0,63  3,21  1,52  0,96  5,50  В БрГУ разработан способ утилизации пыли газоочистки ферросплавов путем изготовления на ее основе легкого пористого зернистого искусственного заполнителя [1,2]. В нашем исследовании предлагается энергосберегающая технология производства особолегкого заполнителя путем затворения пылевидного отхода газоочистки БЗФ модифицированным жидким стеклом. Последнее получали путем смешивания жидкого стекла, водного раствора щелочи, с добавкой ПАВ – кислот жирных талловых омыленных (КЖТО).

КЖТО является побочным продуктом сульфатно – целлюлозного производства. Для повышения водостойкости заполнителя в сырьевую смесь дополнительно вводится до 15 % высококальциевой золы – унос от сжигания бурых углей Канско-Ачинского угольного бассейна.

Полученная пластичная масса легко гранулируется путем пропуска через дырчатые вальцы.

Установлено, что гранулят вспучивается при температуре обжига 300–350 °С, что в 3–4 раза ниже, чем температура обжига керамзита (1160–1200 °С). Полученный материал относится к особолегкому заполнителю (насыпная плотность до 250 кг/м3), водостоек и морозостоек.

Важно, что в минеральной части смеси для изготовления особолегкого заполнителя преобладают местные отходы. Это предопределяет повышенную отходоемкость технологии.

Основными выводами исследования являются следующие:

1. Установлена возможность изготовления особолегкого заполнителя на основе пылевидного отхода металлургии.

2. Разработанная технология является ресурсосберегающей, т. к. обжиг сырцовых гранул заполнителя осуществляется при низкой температуре (300–350 °С), что в 4 раза меньше, чем температура обжига известного заполнителя – керамзита.

3. Для Братского завода ферросплавов предлагаемая инновационная технология позволяет предотвратить размещение данного пылевидного отхода металлургии в шламохранилищах, а также устранить необходимость платы за загрязнение окружающей среды.

4. Гранулированный сырец можно затаривать и направлять в другие регионы или за рубеж для последующего обжига (вспучивания), что существенно сократит транспортные расходы.

Литература 1. С. В. Патраманская, Н. А. Лохова. Патент РФ №2214977, опубликованный 27.10.2003, Бюл. № 30.

2. Н. А. Лохова, И. А. Макарова, С. В. Патраманская. Обжиговые материалы на основе микро кремнезема. – Братск: БрГТУ, 2002. – 163 с.

Научный руководитель – канд. техн. наук, проф. Н. А. Лохова ВЛИЯНИЕ -ЦИКЛОДЕКСТРИНА НА ФОТОДЕГРАДАЦИЮ 4,4-БИС(4-ГИДРОКСИ-ФЕНИЛ)ВАЛЕРИАНОВОЙ КИСЛОТЫ В. А. Саломатова Новосибирский государственный университет Институт химической кинетики и горения СО РАН 4,4-бис(4-гидроксифенил) валериановая кислота (DPA) используется в промышленности в производстве фенолформальдегидных и эпоксидных смол, покрытий и красок для принтеров. DPA является близким структурным аналогом широко известного бисфенола A и, наряду с некоторыми представителями класса бисфенолов, может проявлять эстрогенную и токсическую активность в природных экосистемах [1].

Поэтому существует необходимость в разработке методов очистки сточных вод от данного соединения.

e aq A 10 • ArO OH O 400 500 600 Длина волны / нм OH HO Структурная формула DPA и спектр промежуточного поглощения комплекса DPA - –CD Было известно, что DPA образует устойчивый комплекс включения с -циклодекстрином (-CD) и образование комплекса приводит к значительному увеличению скорости фотодеградации DPA под действием УФ-света [2]. Таким образом, фотохимический метод очистки сточных вод от DPA и других бисфенолов может являться весьма перспективным. Структурная формула DPA приведена на рисунке.

В данной работе изучались фотохимия и фотофизика водных растворов DPA и ее комплекса с -CD (DPA-–CD) методами времяразрешенной флуоресценции (EPLED-280, возб = 280 нм, имп = 0.8 нс) и лазерного импульсного фотолиза (Nd:YAG лазер, возб = 266 нм, имп = 6 нс).

Было установлено, что образование комплекса DPA-–CD приводит к значительному увеличению времени жизни и квантового выхода флуоресценции. Данный факт связан с экранированием возбужденного состояния DPA от тушения молекулами растворителя при включении бисфенола в полость циклодекстрина.

Импульсное возбуждение водных растворов DPA и комплекса DPA-–CD приводит к фотоионизации с образованием радикальной пары феноксильный радикал (ArO•) – гидратированный электрон (eaq-).

Промежуточному поглощению феноксильного радикала ArO• принадлежит полоса с максимумом на 400 нм (400 3103 M-1cм-1), поглощению eaq- принадлежит широкая полоса с максимумом на 720 нм (720 = 2.27104 M-1cм-1 [3]).

Было установлено, что феноксильный радикал гибнет по второму порядку с константами 2k2 = 1010 M-1c- для DPA и для системы DPA--CD – 3.1 10 9 M-1c-1. Хроматографические данные свидетельствуют об образовании одного основного продукта фотолиза DPA, вероятно являющегося продуктом гидроксилирования в ароматическое кольцо.

Квантовый выход однофотонной ионизации DPA составил (266 нм) = 9103. Комплексообразование с –CD приводит к возрастанию величины квантового выхода до величины (266 нм) = 4.110-2, связанному с увеличением времени жизни возбужденного состояния DPA при включении в полость -CD.

Литература 1. M.-Y. Chen, M. Ike, M. Fujita // Enviromental Toxicology. – 2002. – V.17. – P. 80-86.

2. L. Guo, B. Wang, W. Huang, F. Wu, J. Huang // Book of

Abstract

of International Conference on Environmental Science and Information Application Technology. – 2009. – V.3 – P. 322.

3. P. M. Hare, E. A. Price, D. M. Bartels // J. Phys. Chem. A. – 2008. – V. 112. – P. 6800.

Научный руководитель – канд. хим. наук И. П. Поздняков ПРИМЕНЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ ВОДНЫХ КРАСЯЩИХ СОСТАВОВ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО КРАШЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ ХВОЙНЫХ ПОРОД Д. А. Федорова Лесосибирский филиал Сибирского государственного технологического университета Задачи улучшения качества мебели и столярно-строительных изделий в условиях рыночной экономики требуют новых подходов к совершенствованию технологии отделки древесины на основе внедрения современных достижений науки и техники. При этом необходимо учитывать особые свойства древесины хвойных пород, которая находит все более широкое применение как полноценный заменитель древесины твердолиственных пород.

Хвойная древесина характеризуется анизотропией свойств ранней и поздней зоны, связанных с ее анатомическим строением и химическим составом. Это в значительной степени проявляется в ее поглощающей способности. Поэтому в процессе поверхностного крашения возникают сложности обеспечения равномерности окраски.

Прозрачная отделка является наиболее перспективным видом обработки поверхности. При ней сохраняется естественный рисунок и улучшаются декоративные свойства. Следует учитывать и тот факт, что хвойная древесина отличается низкой светостойкостью и поэтому, на наш взгляд, ее рекомендуется окрашивать. Это позволит также расширить ассортимент продукции с улучшением ее качества.

Использование водных красителей для обработки хвойной древесины связано с неравномерной окраской различных зон древесины, смолистых участков, сучков. Водные растворы поднимают ворс древесины, и требуется дополнительная операция шлифования. С учетом минимальных размеров пор древесины хвойных пород, при качественном шлифовании поверхности можно обеспечить полное удаление ворса. В этом случае при водном крашении микрошероховатость может быть связана преимущественно с набуханием ранней зоны.

Обеспечение качественного крашения древесины достигается за счет применения поренбейцев (НЦ-0140). Однако эти материалы токсичны и не всегда могут быть использованы для наружной отделки из за относительно низкой светостойкости красителей.

Использование подкрашенных лаков затруднено значительным влиянием толщины слоя на цвет покрытия и неравномерностью впитывания материала в древесную подложку. Операция предварительного грунтования поверхности древесины для обеспечения равномерности окраски резко снижает срок эксплуатации покрытий.

Рекомендуемое применение протрав для древесины хвойных пород представляет определенный интерес, но приводит к увеличению трудозатрат и цвет при этом зависит от химического состава древесины.

Известны также водно-полимерные системы, но в литературе нет научного обоснования их применения, и они были разработаны для нанесения вальцами и методом печати.

Все разрабатываемые составы были ориентированы на обработку лиственной древесины с большими порами для обеспечения максимального проникновения вглубь древесины. Применительно к хвойной древесине этот принцип не обеспечивает равномерности впитывания, что приводит к контрастной окраске ранней и поздней зон.

С учетом отмеченных проблем поверхностного крашения и современных требований экологичности, в лаборатории СибГТУ проводятся исследования, связанные с разработкой новых водно-полимерных систем.

В их состав входят высокодисперсные пигменты и водные красители. Введение полимера обеспечивает равномерность окрашивания древесины независимо от ее свойств, за счет связывания воды и образования пленки. Пигмент обеспечивает светостойкость покрытий, и цвет в этом случае определяется цветом пигмента и в меньшей степени количеством впитавшегося красящего состава. За счет повышения концентрации красящих веществ, такие материалы могут наноситься с минимальным расходом, что резко снижает набухание древесины и позволяет уменьшать время сушки. Последующую операцию грунтования можно осуществлять без промежуточного шлифования.

Разрабатываемый материал универсален по методу нанесения и области применения (может использоваться при наружной и внутренней отделке). Нанесение осуществляется вальцами, вручную, распылением, при этом стабильность низковязких красящих составов обеспечивается введением в состав ПАВ и других модифицирующих добавок.

В настоящее время на кафедре разрабатываются опытные образцы красящих составов, которые прошли промышленную апробацию и были представлены на выставках.

Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент М. А. Чижова ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРОТУАРНОГО КАМНЯ НА ОСНОВЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ УГОЛЬНЫХ ТЭС К. П. Гусев, И. О. Кравчук Новосибирский государственный технический университет Актуальность работы связана с необходимостью расширения сырьевой базы для производств тротуарного камня и с возможностью снижения экологической нагрузки в г. Новосибирске за счет сокращения объемов золоотвалов городских ТЭЦ.

В работе апробирована технология изготовления тротуарного камня вибролитьевым методом с использованием золошлаковых отходов как основного наполнителя. За основу рецептуры брался состав бетонной смеси в соответствии с маркой по прочности В-30. В экспериментах варьировалось процентное содержание цемента и золошлаковых отходов, с использованием механической активации компонентов с помощью шаровой мельницы и без неё.

Подготовленные к прочностным испытаниям образцы имели следующую маркировку. К-№ п/п – обозначение серии (К едино для всех образцов, № п/п – порядковый номер). Следующая цифра за порядковым номером указывает на процентное содержание цемента в смеси, далее идёт цифра, характеризующая отношение ВОДА/ЦЕМЕНТ, затем процентное содержание золы, в случае если зола отсутствует, то содержание золы равно 0. Следующее обозначение в виде буквы Ц указывает на то, что была проведена механическая активация цемента, а буква З – на то, что была проведена механическая активация золы. Наличие в конце шифра буквы П указывает на введение в смесь пластификатора.

Полученные образцы исследовались на прочность при сжатии в зависимости от возраста бетонной смеси.

В таблице представлены отдельные результаты испытаний в зависимости от процентного содержания компонентов в смеси.

Набор прочности образцами в зависимости от возраста бетонной смеси КОД ШИФР Результаты на сжатие, сут/МПа, максимум К-2 К2-21,3-0,41 28/ К-9 К9-24,7-0,35-7П 7/ К-10 К10-23,4-0,48-10П 4/20, К-11 К11-17,6-0,58-15П менее 10 МПа К-13 К13-16,8-0,61-20П 10/ К-14 К14-21,3-0,49-20П 4/25,8;

6/31,9;

13/43,7;

14/42, К-15 К15-20,9-0,49-21,8П 2/15,3;

7/34,6;

10/28,9;

28/ К-16 К16-20,9-0,49-25,8П 2/14;

3/24;

10/32;

17/ К-19 К19-22-0,5-30П 4/19,5;

6/27,6;

11/45,2;

13/ Установлено, что бетонные образцы при хранении в нормальных условиях в 7 суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60…70 % от 28-суточной (марочной) прочности, а в возрасте 180 суток, 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200 % марочной прочности. На рисунке показано изменение прочности образцов различного состава за 14-суточный период.

Набор прочности образцами в зависимости от возраста бетона Таким образом, установлена общая тенденция набора прочности тротуарного камня на основе золошлаковых отходов и показано, что использование золошлаковых отходов как наполнителя при изготовлении тротуарного камня практически не влияет на время сушки изделия и набор им марочной прочности.

Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. В. В. Ларичкин ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ И НАНОКОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В. А. Пушко, Н. А. Драничникова Новосибирский государственный технический университет Актуальной задачей современной строительной индустрии является создание новых недорогих строительных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками. Одним из путей решения этой задачи может быть комплексное использование отходов различных видов промышленности и нанокомпозиционных материалов, что не только уменьшает себестоимость строительных материалов, но и позволяет существенно снизить загрязнение окружающей среды. Наиболее массовым отходом, загрязняющим окружающую среду, являются различные виды зол и шлаков, получаемых при сжигании твердого топлива на ТЭЦ, предприятиях металлургической промышленности.

Работа посвящена разработке новой рецептуры технической керамики с применением нанокомпозиционных материалов, а также экспериментальному сравнению свойств керамики на основе золошлаковых отходов и с добавками нанокомпозиционных материалов. Эксперименты проводились в лаборатории «Новые материалы на основе техногенных отходов» кафедры инженерных проблем экологии НГТУ.

Компонентный состав разработанной рецептуры получения технической керамики включал в себя в качестве:

• наполнителя – золу – унос Новосибирской ТЭЦ-4 и Беловской ГРЭС;

• связующего – Обскую и Владимировскую глины, Хакасский бентонит, в некоторых образцах керамики содержался измельчённый на шаровой мельнице стеклобой.

Температурный режим производства керамического материала соответствовал классической технологии получения керамики.

При исследовании физических характеристик полученной керамики, установлено, что влагопоглощение образцов керамического материала, полученных с включением в смесь нанокомпозита, золы и стекла, гораздо ниже, чем у образцов из природного материала.

Экспериментально установлено, что прочностные характеристики образцов, содержащих твёрдые техногенные отходы, в большинстве случаев превосходят прочностные характеристики образцов из природных материалов. Кроме того, показано, что прочность полученного керамического материала превышает прочность стандартной керамической плитки в 2-3 раза.

Таким образом, результаты исследований показали возможность создания керамического материала на основе использования вторичного сырья, что позволяет значительно снизить себестоимость продукции и экологический ущерб от размещения твёрдых техногенных отходов на больших городских территориях.

Научный руководитель – ассистент кафедры инженерных проблем экологии НГТУ Д. А. Немущенко ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ЭВДИАЛИТОВЫХ РУД Д. С. Луцкий, Т. Е. Литвинова, В. А. Луцкая Санкт-Петербургский государственный горный университет Комплекс уникальных физико-химических свойств РЗМ предопределяет возможность их широкого использования в различных областях промышленности по двум основным направлениям:

1) использование неразделенных РЗМ, т.е. в виде смеси оксидов (металлургия, стекольная и керамическая отрасли);

2) применение разделенных РЗМ (химическая промышленность, нефтепереработка и др.). По запасам редкоземельных металлов первое место в мире занимает Китай. России принадлежит вторая позиция.

Перспективным источником редкоземельных металлов и иттрия являются эвдиалитовые руды. Крупные месторождения эвдиалитов расположены на территории Канады, Гренландии и России (Кольский полуостров).

Основным методом переработки эвдиалитовых концентратов является кислотное выщелачивание с дальнейшим экстракционным выделением целевых компонентов из раствора. К сожалению, в сложившихся экономических условиях известные способы разделения обладают малой эффективностью, поэтому промышленники встают перед необходимостью поиска новых технологий для переработки эвдиалита.

Способ кислотного выщелачивания эвдиалитового концентрата с использованием солей фторидов, разработанный в СПГГУ, позволяет: 1) снизить концентрацию кислоты на стадии выщелачивания до 30-40 %;

2) отделить торий на стадии выщелачивания;

3) увеличить фильтруемость пульпы и извлечение ценных компонентов (Zr, РЗМ) в раствор;

4) снизить температуру выщелачивания до 80-90°C.

Анализ закономерностей изменения энергии Гиббса экстракционных равновесий в зависимости от соотношения «жесткости»

аниона-лиганда и катиона металла как оснований и кислот по Пирсону позволил предложить в качестве экстрагента для извлечения и разделения РЗМ олеиновую кислоту. Последовательность извлечения РЗМ при использовании стехиометрического количества олеиновой кислоты определяется Разделение лантаноидов методом термодинамическими параметрами и связана с жидкостной экстракции изменением энергии Гиббса образования гидратированных катионов РЗМ. Извлечение и разделение РЗМ достигается при последовательном изменении рН водного раствора и концентрации экстрагента (см. рисунок).

Применение олеиновой кислоты при экстракции также позволит сократить число единиц оборудования и положительно скажется на расходе дорогостоящих экстрагентов и разбавителя.

Условия извлечения и разделения иттрия и лантаноидов из растворов кислотного выщелачивания бедного редкоземельного сырья олеиновой кислотой определяются термодинамической последовательностью экстракции элементов: Eu Sm Nd Ce La.

Показана применимость и эффективность олеиновой кислоты в качестве экстрагента в нитратных средах.

Важно отметить, что олеиновая кислота не относится к токсичным соединениям, и при ее использовании достигается существенное снижение техногенной нагрузки на окружающую среду.

Работа выполнена в рамках АВЦП Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы 2009-2011», проекты № 2.1.2/912, 2.1.1./973, государственного контракта № 0622.

Научный руководитель – д-р хим. наук. наук, проф. Д. Э. Чиркст РАЗДЕЛЕНИЕ КАТИОНОВ Ho3+ И Er3+ МЕТОДОМ ИОННОЙ ФЛОТАЦИИ Н. В. Джевага, О. Л. Лобачева Санкт-Петербургский государственный горный университет Большие количества редкоземельных металлов (РЗМ) в виде смеси оксидов применяются в металлургической, стекольной и керамической отраслях промышленности. Наибольшим спросом на мировом рынке пользуются индивидуальные РЗМ, поэтому необходимо создание технологии по получению их широкого ассортимента.

При ионной флотации РЗМ высоких коэффициентов разделения не наблюдается [1]. Д. Э. Чиркст и др.[2] отмечают, что добавление хлоридов с концентрацией 0,1–0,15 М снижает коэффициент распределения при экстракции нафтеновой кислотой из-за образования хлорокомплексов, которые не экстрагируются. Ввиду различной прочности хлорокомплексов это понижение различно и, следовательно, коэффициент разделения Ce/Y возрастает от 1,5 до 14. Поэтому представляет интерес изучение влияния хлорид-ионов на процесс ионной флотации.

Проведены серии опытов по ионной флотации катионов эрбия (III) и гольмия (III) из нитратных и нитратно-хлоридных сред. Извлечение осуществляли в лабораторной флотационной машине марки 137 B ФЛ. Исходная концентрация нитратов металлов была 10-3 моль/л. В качестве собирателя использовали додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствовала стехиометрии реакции:

Ln+3 + 3C12H25OSO3Na = Ln[C12H25OSO3]3 + 3Na+. Коэффициенты разделения Кразд рассчитывали по соотношению коэффициентов распределения эрбия и гольмия между камерным и пенным продуктами.

Полученные зависимости Кразд Er/Ho от рН водной фазы при концентрации NaCl 0, 0,01 и 0,05 М в процессе ионной флотации представлены на рисунке.

В отсутствие хлорид-ионов максимальный Kразд равен 30 при рН 7,4. Добавление хлоридов до концентрации 0,01 М увеличило Kразд до 46,5 при рН 6,2. При концентрации хлорида натрия 0,05 М разделение отсутствует.

Влияние хлорид-ионов на коэффициент распределения объяснили путем сравнения констант нестойкости хлорокомплексов и гидроксокомплексов. Ввиду различной устойчивости хлорокомплексов и гидроксокомплексов происходит различное смещение рН извлечения и подавление флотации, следовательно, появляются условия для разделения близких по свойствам РЗМ. Чем прочнее хлорокомплекс и слабее гидроксокомплекс, тем больше сдвиг в сторону больших значений рН извлечения.

Работа выполнена согласно 50 Кразд нитраты проектам АВЦП Минобрнауки 45 Кразд NaCl 0,01 M «Развитие научного потенциала Кразд NaC 0,05 M высшей школы на 2009-2012 годы», проект № 2.1.1/1089 и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры Кразд инновационной России» на 2009- годы», ГК № 14.740.11.0622.

Литература 1. Д. Э. Чиркст, О. Л. Лобачева, И. В. Берлинский. Извлечение и разделение ионов Се+3 и Y+3 методом рН 0 ионной флотации // ЖПХ. – 2009. – 3 4 5 6 7 8 9 10 Т. 82. – № 8. – стр.1273-1276.

2. Д. Э. Чиркст, Т. Е. Литвинова, Зависимость Kразд от рН водной фазы В. С. Старшинова, Д. С. Луцкий.

Экстракция церия (III) и иттрия (III) нафтеновой кислотой из хлоридных сред // Записки Горного института.

– 2006. – Т. 169. – стр. 204-208.

Научный руководитель – д-р хим. наук, проф. Д. Э. Чиркст НЕФТЕШЛАМЫ – ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Н. Ю. Шустова, Ю. М. Симакова Астраханский государственный университет Все стадии нефтепользования, начиная с разведки и добычи нефти и заканчивая использованием нефтепродуктов, приводят к сильному загрязнению окружающей среды. В настоящее время на предприятиях нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, на нефтебазах накоплено несколько десятков миллионов тонн нефтешламов, которые образуются при бурении, подготовке нефти, во время ремонта оборудования, при чистке резервуаров. Проблема переработки амбарных нефтешламов до сих пор полностью не решена. Это связано с высокой устойчивостью амбарных эмульсий, особенностями их состава и свойств, постоянно изменяющихся под воздействием атмосферы и различных процессов, протекающих в них. С течением времени происходит «старение» эмульсий за счет испарения легких фракций, окисления и осмоления нефти, перехода асфальтенов и смол в другое качество, образования коллоидно-мицеллярных конгломератов, попадания дополнительных механических примесей неорганического происхождения. Устойчивость к разрушению таких сложных многокомпонентных дисперсных систем многократно возрастает, а обработка и утилизация их представляет одну из труднейших задач. Таким образом, обезвреживание нефтешламов различного происхождения является одной из актуальных проблем.

Отмывка шлама от нефтепродуктов в настоящее время является перспективным и удобным в эксплуатации методом переработки [1]. Целью исследования является подбор эффективного моющего средства для отмывки нефтешлама с содержанием воды в пределах 25-65 % и механических примесей 6-35 %. Исследования проводили с использование нефтешлама – продуктов зачистки судов, цистерн, резервуаров и хранилищ нефтепродуктов. Нефтешлам до отмывки проанализировали на содержание воды, механических примесей и органики [2,3.] Степень отмывки нефтешлама техническими моющими средствами ТМС Концентрация раствора, % рН Степень отмывки, % Рифей щелочной 2 11,8 - 12,8 Вода - 6,0 – 8,0 2- Аквапетрол 10 8,0 – 9,0 ДС – 58 10 6,0 – 7,0 Аквакат 2 12,0 - 12,4 Вега–н 10 11,0 -12,0 Na2CO3 15 11,0 - 12,0 Акванад 2 2,0 - 2,5 МСН+ОП-10 10+1 11,0 85- По результатам исследования можно отметить, что обработка исходного нефтешлама щелочным раствором метасиликата натрия и ОП-10 позволяет отмыть нефтешлам от нефтепродуктов на 85–90 %.

Отмывка другими моющими средствами, водой или раствором ОП-10 без метасиликата таких результатов не дает. В процессе отмывки нефтешлама извлекается нефтепродукт, который возвращается в оборот в качестве продукта, близкого по основным показателям к мазуту марки «М-100».

Анализ нефтепродукта, образующегося после отмывки нефтешлама Содержание мех. примесей, % Содержание воды, % ВУ при 100 °С, условных градусах ТВО, °С 1,21 – 1,94 22,0 – 40,0 2,45 Отработанный моющий раствор был проанализирован на ряд показателей загрязняющих веществ, из чего сделан вывод, что содержание СПАВ в отработанных моющих растворах не превышает норму. По таким показателям, как содержание железа (III), хлоридов, рН в растворах, превышающих норму, можно рекомендовать разбавление водой до нормы сброса в системы канализации, а по взвешенным веществам возможно использование любого фильтрующего материала. Отмытый от нефтепродукта нефтешлам (ил) может использоваться как строительный материал. Экспериментально установлено, что возможно применение данной методики и для отмывки замазученного грунта.

Литература 1. Е. А. Мазлова, С. В. Мещеряков. Проблемы утилизации нефтешламов и способы их переработки. – М.: Ноосфера, 2001. – 56 с.

2. ГОСТ 6370-83. Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей. – М.:ИПК Изд-во стандартов, 1983.- 5 с.

3. ГОСТ 2477-65. Нефть и нефтепродукты. Методы определения содержания воды. – М.:ИПК Изд-во стандартов, 1966. – 6 с.

Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент, Л. А. Джигола ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТОКСИКАНТОВ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОАГУЛЯЦИОННО-ФЛОКУЛЯЦИОННОГО МЕТОДА А. С. Ахмеджанова Астраханский государственный университет В индустриальный век развития промышленного производства в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. В связи с этим возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их. Методы очистки сточных вод можно подразделить на деструктивные, разрушающие загрязнения до нетоксичных или малотоксичных компонентов, и регенеративные, связанные с извлечением загрязнений из сточной воды [1]. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Методы очистки с использованием коагулянтов и флокулянтов различной природы достаточно широко применяются в процессах очистки питьевой, сточной воды и обработки осадков, благодаря их высокой эффективности. В связи с этим остановимся на них более подробно.

Для ускорения и повышения качества процесса очистки воды в дополнение к коагулянту вводят сорбенты: известь, шлам из отстойников, бентонитовые глины, но наилучшие результаты были достигнуты путем применения некоторых высокомолекулярных веществ – флокулянтов. В литературе приведены способы очистки сточных вод от токсикантов различных классов промышленных предприятий разных сфер деятельности и водоочистных сооружений [2-5].

В целлюлозной промышленности по очистке технологических сточных вод, содержащих древесную смолу, используется способ с использованием в качестве флокулянтов высокомолекулярного полиэтиленоксида и водорастворимого неионного эфира целлюлозы, соответственно, имеющего температуру флокуляции 35-80°C [2].

Для вод, обогащенных цветными металлами, применяют метод добавления раствора органического флокулянта полиакриламида гранулированного сульфатного ПАА-ГС при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному флокулянту в пересчете на основное вещество 1:(0,005-0,0075) с последующей электрофлотационной обработкой при плотности тока 7,5-8,5 мА/см2 [3].

Помимо промышленного производства коагуляционно-флокуляционный способ очистки достаточно широко используется при получении питьевой воды. Так для очистки вод в системе водоснабжения используется реагент, выполненный в виде полиэлектролита катионного типа ВПК-402 [4], расход флокулянта задают равным 10-160 мл/мин при дозе 0,024-0,0725 мг/л, а контроль производят по предельно допустимой концентрации флокулянта, равной 0,5 мг/л.

К способам очистки воды в области хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения можно отнести и следующий [5]. В обрабатываемую воду последовательно, непосредственно на очистных сооружениях перед смесителем вносят хлорсодержащий реагент с дозой предварительного (первичного) хлорирования, минеральный коагулянт (1-2 мг/дм3) по его активной части и катионный флокулянт (1,0-2,5 %) от мутности обрабатываемой воды. Градиент скорости смешения принимается 80-120 с-1 при времени смешения 3-5 мин, в камере хлопьеобразования – от 40 с-1 при времени перемешивания 20-30 мин до 50 с-1 при времени перемешивания 20-30 мин. Общее значение критерия Кэмпа составляет 86400-126000.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что применение того или иного метода оправдано необходимой исследователю эффективностью, чувствительностью, точностью и конечно же объектом исследования.

Литература 1. Н. М. Алыков, Т. В. Алыкова, Е. Ю. Шачнева. Поверхностно-активные вещества и флокулянты в объектах окружающей среды. Методы концентрирования, определения и удаления / Монография / Астрахань: Изд. «Астраханский Университет», 2011. – 107 с.

2. Заявка 940462048 SE. МПК 6 C02F1/56. Способ очистки технологической воды или сточных вод, содержащих древесную смолу / Й. В. Магнус, А. О. Андерссон, Г. Г. Геранссон // № 94046048/25;

заявл.

04.11.1994.;

опубл. 20.09.1996.

3. Патент 2363665 RU. МПК C02F1/62 (2006.01), C02F1/52 (2006.01), C02F1/465 (2006.01). Способ очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов / В. И. Ильин, В. А. Колесников // № 2008114081/15;

заявл. 14.04.2008.;

опубл. 10.08.2009.

4. Заявка 2388693 RU. МПК 6 C02F9/00, C02F1/56. Способ очистки воды в системе водоснабжения и устройство / В. Р. Захаров, Г. В. Леонов, Ю. Ф. Егоров // № 97116389/25;

заявл. 30.09.1997.;

опубл.

10.07.1999.

5. Патент 2193016 RU. МПК 7 C02F1/52, C02F103:02, C02F103:04. Способ очистки воды / В. А. Михайлов, М. Ю. Баринов, Е. В. Борисова // № 2001118235/12;

заявл. 02.07.2001;

опубл. 20.11.2002.

Научные руководители – д-р хим. наук, проф. Н. М. Алыков;

канд. хим. наук, проф. Т. В. Алыкова;

канд.

хим. наук Е. Ю. Шачнева УГЛЕРОДНЫЕ АДСОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ЛИГНИНОВ М. Г. Белецкая Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова, г. Архангельск Проблема загрязненности окружающей среды в последнее время становится все более актуальной, поскольку развитие промышленности приводит как к увеличению газовых выбросов в атмосферу, так и к увеличению объемов сточных вод предприятий. Важным аспектом для решения этой проблемы является поиск наиболее экономически выгодных методов очистки, в том числе и поиск сырья для изготовления активных углей для сорбционных методов очистки.

Огромный ассортимент сорбентов можно получать на основе крупнотоннажных отходов переработки древесины, как механическими, так и химическими методами. К таким отходам производства относится и гидролизный лигнин.

Получение активного угля проводили в 2 стадии: карбонизация исходного сырья, и последующая его термохимическая активация. В качестве активирующего агента был использован гидроксид натрия. Для получения сорбентов был реализован планированный эксперимент для 3 факторов, варьирующихся на уровнях: температура предпиролиза, температура активации и дозировка щелочи. Эксперимент проводился в интервалах температур 350-450°С и 600-750°С предпиролиза и пиролиза соответственно, и дозировками щелочи 130–210 % к а.с.сырью (лигнину). Продолжительность предпиролиза составляла 180 минут, активации – 90 минут.

Полученные образцы активного угля были исследованы по трем основным сорбатам: метиленовый голубой, йод, гексан для изучения сорбции как из жидкой, так и из газовой фазы. Были также получены изотермы адсорбции МГ и йода. Полученные результаты были обсчитаны по уравнениям Фрейндлиха и Лэнгмюра с получением соответствующих коэффициентов. По выходным параметрам были также рассчитаны коэффициенты уравнений регрессии (таблица) и проведена оценка их значимости.

Уравнения регрессии Параметр  Уравнение  Критерий Фишера  Y1=30.31-1.97x Выход к а.с.с, %  Fрасч=2.108  Y3=136.81+23.93x1+6.28x2+12.16x3+13.80x12+3.57x Сорбция йода, %  Fрасч=1,181  Y4=931.72+63.8x1+35.98x2+25.19x3+31.11x2x3-20.55x Осветляющая Fрасч=3.695  способность по МГ, мг/г  Сорбция гексана, мг/г  Y5=345.61+38.55x1+44.47x2+53.65x3+40.17x12 Fрасч=0.6455  Y6=1161.63+181.13x1+76.07x2+60.46x3+116.05x12+32.94x32 Fрасч=3.156  Удельная поверхность, м2/г  Предложенные модели оказались адекватными экспериментальным данным, и на основании этого их использовали для анализа поверхности отклика и прогнозирования значений выходного параметра в области варьирования переменных. По абсолютному значению и знаку при коэффициентах можно судить о силе влияния факторов, искривлении ими исследуемого пространства.

Полученные результаты свидетельствуют, что все без исключения образцы сорбентов показывают высокую сорбционную активность. Можно констатировать, что синтезирован класс углеродных адсорбентов из гидролизного лигнина, свойства которых выгодно отличаются от активных углей, получаемых в промышленных условиях России [1].

По результатам экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:

– выход активного угля зависит от температуры предпиролиза и максимален при значении 400°С;

– для получения осветляющих углей требуется держать температуру пиролиза не ниже 675°С;

– дозировка гидроксида натрия в указанном интервале не оказывает влияния на формирование сорбционных свойств.

Литература 1. В. М. Мухин, А. В. Тарасов, В. Н. Клушин. Активные угли России.– М: Металлургия, 2000. – 352 с.

Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. Н. И. Богданович ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ ИЗ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ МЕТОДОМ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ Ю. А. Саврасова, А. И. Бубнова Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова, г. Архангельск Институт теоретической и прикладной химии В России проблема утилизации древесных отходов относится к числу наиболее актуальных, так как в настоящее время при существующих методах переработки теряется почти половина биомассы дерева, что естественно говорит о низком уровне технологических процессов деревообработки. Под отходами в лесопильно-деревообрабатывающем производстве понимают ту часть сырья, которая не попадает в основную продукцию предприятия. Они образуются в большом количестве практически на всех стадиях технологического процесса: лесозаготовка – лесопиление – деревообработка. Те отходы, которые ограничены в использовании, так как из них можно вырабатывать только отдельные виды продукции, являются менее ценными. К ним можно отнести мягкие отходы – опилки, стружка, кору [1].

Опилки, в частности, используются не более чем на 30 % от общего объема. Большая часть вывозится на свалки, либо бесконтрольно сжигается. Очевидно, что поиск технологических решений, позволяющих вырабатывать адсорбенты и другие продукты, пригодные для очистки жидких и газовых выбросов из отходов и малоценных продуктов деревообрабатывающих предприятий, является перспективным направлением, развитие которого в комплексе поможет решить многие экономические и экологические проблемы.

Цель данной работы – разработка режимов технологии синтеза углеродных адсорбентов (активного угля) методом химической активации с NaOH. В качестве сырьевого материала для получения АУ использовали хвойные и лиственные опилки. Синтез проводили в 2 стадии: карбонизация исходного сырья (предпиролиз) и термохимическая активация (пиролиз). В качестве режимных параметров были выбраны: температура предпиролиза, температура пиролиза и дозировка щелочи. Влияние этих параметров на осветляющую способность активного угля по метиленовому голубому и удельную поверхность представлено на рисунке.

Поверхности отклика осветляющей способности и удельной поверхности от входных параметров На данном рисунке можно проследить влияние режимных параметров на сорбционные свойства. Можно отметить взаимное положительное воздействие дозировки NaOH и температуры пиролиза на осветляющую способность метиленового голубого (МГ). Удельная поверхность возрастает при увеличении температуры пиролиза во всем диапазоне температур предпиролиза и наоборот.

В результате эксперимента выявлено, что термохимическую активацию древесных опилок следует проводить при температуре 730 0С в течение 1,5 часов при расходе NaOH 130 % к а.с.с. В этих условиях оптимальным образом формируются сорбционно-структурные свойства, в 2,5–3 раза превышающие таковые для промышленно выпускаемых углей.

Литература 1. Л. Н. Журавлева, А. Н. Девятловская. Основные направления использования древесных отходов // Материалы VIII Международной научно-технической конференции «Лес – 2006».

Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. Н. И. Богданович ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ pH И ЭЛЕКТРОЛИТОВ (NaCl, CaCl2 И Al2(SO4)3) НА ФИЛЬТРАЦИЮ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЛИГНОСУЛЬФОНАТА НАТРИЯ ЧЕРЕЗ ТРЕКОВЫЕ МЕМБРАНЫ А. Ю. Чемерзова, Е. Ю. Шаренкова, Ю. Л. Морева Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности являются крупным источником техногенного воздействия на окружающую среду. По количеству сточных вод они занимают первое место, в связи с этим возникает вопрос по очистке этих стоков. Одним из компонентов, загрязняющих эти воды, являются лигносульфонаты.

Лигносульфонаты (ЛС) – это биологически трудноразлагаемые соединения, которые транзитом проходят через станцию биологической очистки сточных вод и сбрасываются в водоемы, вызывая их загрязнение и сокращая запас пресной воды. Как альтернатива биологической разработан способ очистки сульфитно щелоковых сред путём их осаждения под совместным воздействием сульфата алюминия с соединениями кальция. При этом установлено, что независимо от вида очищаемой среды удаляется лишь около половины содержащихся в ней ЛС. Повышения эффективности выделения ЛС можно достигнуть ультрафильтрацией стоков.

В связи с этим, представляет интерес выяснить влияние рН и электролитов на ультрафильтрацию разбавленных (20 мг/л) водных растворов лигносульфонатов натрия (ЛСNa).

В качестве объектов исследования были выбраны лигносульфонат натрия (ЛСNa) и электролиты (NaCl, CaCl2 и Al2(SO4)3). Основными методами исследования были ультрафильтрация через трековые мембраны (диаметр пор от 30 до 2500 нм) и спектрофотомерия. Для исследования использовали фильтрационную ячейку (объем 200 см3, с площадью поперечного сечения 25,5 см3) производства Института аналитического приборостроения. Концентрацию ЛС определяли по величине оптической плотности на спектрофотометре LEKI SS2109UV при =280 нм. Эффективность фильтрационного выделения частиц ЛС оценивали по величине оптической плотности до и после фильтрации по формуле:

(D0 D f ) 100% Э= D0, где D0, Df –оптическая плотность исходной дисперсии и фильтрата ЛС.

В ходе исследования было установлено, что эффективность задержки ЛСNa при фильтрации через мембраны 2500, 1000, 600, 100 и 50 нм мала и составляет не более 10 %. Результаты данных исследований представлены на рисунке. Такое поведение системы связано с тем, что в растворе присутствует небольшое количество агрегатов размером более 2500 нм, большинство же частиц имеет размер от 50 до 30 нм или менее 30 нм. В дальнейшем проводили фильтрацию водного раствора ЛСNa только через мембраны 50 и 30 нм при различных значениях pH в присутствии электролитов.

30нм Э, % 400нм 100нм 1000нм 2500нм 50нм 600нм 2 3 4 5 6 7 8 рН Зависимость эффективности задержки раствора ЛNa от pH Проведённые исследования показали, что наибольшая задержка наблюдается в отсутствие добавленных электролитов (NaCl, CaCl2). Наблюдаемые эффекты влияния электролитов NaCl и CaCl2 на уменьшение задержки обусловлены полиэлектролитным эффектом ЛС.

Исключением является фильтрация в присутствии соли алюминия (Al2(SO4)3), наличие которой приводит к интенсивному взаимодействию ионов Al и продуктов их гидролиза с ЛС, агрегации его молекул и значительному увеличению эффективности задержки (вплоть до 90 %) на трековых мембранах 50 и 30 нм.

Полученные результаты исследования представляют интерес как для фундаментальной науки, так и для решения прикладных задач, связанных с охраной окружающей среды и могут быть использованы для оптимизации существующих и разработки новых систем для очистки лигнинсодержащих сточных вод.

Научный руководитель – д-р хим. наук, Ю. М. Чернобережский ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ рН И TiOSO4·2H2O НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧАСТИЦ В ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЯХ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ (МКЦ), TiO2 И ИХ СМЕСИ Н. Л. Измайлова, А. В. Лоренцсон Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров Для предприятий целлюлозно-бумажной промышленности проблема уменьшения количества и степени загрязнения сточных вод имеет первостепенное значение. В мокрой части бумагоделательной машины образуются волокносодержащие сточные воды (промои), состоящие из волокон целлюлозы и частиц наполнителя, которые необходимо удалить для обеспечения экологических нормативов.

Для улучшения связей между компонентами бумажной массы в систему добавляют связующие, например коагулянты на основе солей алюминия. Благодаря использованию коагулянтов загрязненность воды значительно снижается. Для практики может также представлять интерес применение в качестве коагулянта солей титана.

В последнее время в качестве наполнителя широко применяется диоксид титана (TiO2), который обладает исключительно высокой белизной (до 97-98 %) и малыми размерами частиц (в среднем 0,3-0,5 мкм). Даже при малом его содержании (2-3 % к массе волокон), он придает бумаге высокую степень непрозрачности [1, 2]. Однако потери наполнителя в производстве могут достигать 50-60 %. Удержание волокна и наполнителя в бумажной массе является важной для практики задачей, позволяющей решать как экономические, так и природоохранные вопросы. Решение этой задачи возможно при исследовании взаимодействий частиц целлюлозы, наполнителя и коагулянтов в многокомпонентной системе и нахождения оптимальных условий этих взаимодействий.

Данная работа посвящена исследованию влияния рН и TiOSO4·2H2O на взаимодействие водных дисперсий частиц МКЦ и наполнителя TiO2. Для проведения исследования использовались следующие методы: спектрофотометрия – для исследования устойчивости систем, микроэлектрофорез и потенциометрия – для изучения электроповерхностных свойств объектов.

Показано, что изоэлектрическая точка для МКЦ и TiO2 находится при pH = 2,2 и pH= 4, а точка нулевого заряда – при pH = 5,6 и pH = 5,2, соответственно. Найденные значения ИЭТ согласуются с литературными данными [3–5]. При pH выше ИЭТ оба объекта исследования имеют отрицательный заряд, а при рН ниже ИЭТ частицы TiO2 заряжены положительно. Для частиц МКЦ перезарядки не наблюдается.

При исследовании седиментационной и агрегативной устойчивости выявлено, что при всех значениях pH суспензия МКЦ является седиментационно неустойчивой. Влияние pH на скорость седиментации МКЦ практически не проявляется. Дисперсия TiO2 характеризуется большей седиментационной устойчивостью.

Наибольшая потеря устойчивости для частиц МКЦ, TiO2 и их смесей наблюдается в области рН 1,3. Она обусловлена процессами коагуляции частиц МКЦ, TiO2, а также гетерокоагуляции частиц МКЦ и TiO2 в их смеси, но значение рН (1,3) не является приемлемым с технологической точки зрения. Введение в систему коагулянтов (и в частности TiOSO4·2H2O) может способствовать процессу агрегации частиц компонентов при более высоких значениях рН. Экспериментальная зависимость оптической плотности от времени систем с присутствием МКЦ-TiOSO4·2H2O, TiO2 -TiOSO4·2H2O, а также при смеси всех компонентов свидетельствует о сильном взаимодействии частиц, образовании агрегатов и их седиментации в диапазоне рН = 3-9.

Полученные результаты имеют важное практическое значение. В работе были смоделированы подсеточные воды бумагоделательного производства. Экспериментальные данные показали, что при введении в модельную систему соли титана в качестве коагулянта происходит удержание компонентов в системе, а это значит, что решается главная задача – рациональное использование ресурсов.

Литература 1. С. Н. Иванов. Технология бумаги. – М: Лесная промышленность, 1970. – 696 с.

2. Г. А. Романов, В. П. Семенов. Механическая очистка сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий. – М: Лесная промышленность, 1985. – 112 с.

3. Д. Ю. Бутуренко. Электроповерхностные свойства и агрегативная устойчивость дисперсий микрокристаллической целлюлозы в водных растворах электролитов // Дисс. на соис. уч. ст. к.х.н. Санкт Петербург, 2004.

4. M. Kosmulski. The pH-Dependent Surface Charging and the Points of Zero Charge // J. Colloid Interface Sci. – 2002. – 253. – P. 77-87.

5. G. A. Parks. The Isoelectric Points of Solid Oxides, Solid Hydroxides, and Aqueous Hydroxo Coplex System // Chemical Reviews. – 1965. – 65. – 177. – P. 181-185.

Научный руководитель – канд. хим. наук, проф. Ю. М. Чернобережский ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ОТРАБОТАННЫЕ ЭМУЛЬСИИ СОЖ Е. Н. Хомякова Брянский государственный университет им. акад. И. Г. Петровского Наиболее распространенными загрязнителями воды являются углеводороды (УВ). Из них наиболее устойчивыми являются отработанные растворы смазывающих и охлаждающих жидкостей (СОЖ). СОЖ применяют при механической обработке металлов для предотвращения перегревания и коррозии.

Применяемые в настоящее время СОЖ в качестве эмульгаторов содержат высшие карбоновые кислоты (обычно олеиновую – С17Н33СООН), стабилизированные этаноламином и триэтаноламином.

Образовавшиеся четвертичные аммониевые соли, обладая биполярной гидрофильной «головкой», одновременно содержат гидрофобный хвост в виде радикала С17Н33, что и определяет их дифильный характер, способствующий образованию в воде устойчивых водных эмульсий типа «масло» в воде.

В настоящее время эмульсии разрушают и очищают воду введением больших количеств кислот и коагулянтов. Всплывающее на поверхность масло удаляют, воду нейтрализуют и сбрасывают. «Очищенная»

таким способом вода не удовлетворяет санитарным требованиям, так как в ней остается этаноламин (ЭА), который является азотсодержащей пищей для размножения в воде биомассы, что способствует цветению воды и появлению в ней водорослей.

Ужесточение требований, предъявляемых природоохранными организациями к качеству сбрасываемой (очищенной) воды, приводит к необходимости создания и внедрения высокоэффективных технологий для очистки стоков СОЖ на очистных сооружениях.

Проведенные нами исследования показали, что наиболее приемлемыми необходимо признать методы очистки воды от эмульсий, при которых снижение агрегативной устойчивости эмульсии достигается деструкцией ее стабилизатора.

Азотистая кислота разрушает первичный амин с выделением азота, с третичными аминами в этих условиях образуются сложные токсичные соединения.

Показано, что выход ацетальдегида (АА) составляет 85–87 % от начального ЭА, что соответствует концентрации этиленгликоля (ЭГ) 0,45 г/л или 1800 ПДК [ПДК (ЭГ) = 0,25 мг/л] и 1,9 г/л АА или 9500 ПДК [ПДК (АА) = 0,2 мг/л, а ХПК (АА) = 1,82 мг О2/л].

Следовательно, такая вода нуждается в дополнительной очистке. Лучшим способом удаления ЭГ и АА из воды являются реакции окисления. Для снижения расхода окислителя в 2–3 раза нами рекомендовано пропустить сточную воду через сорбционную колонку с загрузкой из древесного угля для удаления основного количества ЭГ и АА сорбцией. В качестве окислителя нами предложено использовать перекись водорода, так как именно она имеет высший окислительный потенциал (при рН=7;

Е°=1,77В).

Перед сбросом очищенного стока его целесообразно нейтрализовать оксидом кальция, так как при этом удается удалить из воды нерастворимые кальциевые соли присутствующих в растворе кислот.

Если в качестве кислоты использовать ортофосфорную, то в осадке окажется смесь кальциевых солей фосфорной, щавелевой и олеиновой кислот. Такая смесь может быть рекомендована как минеральное удобрение пролонгированного действия, содержащее фосфор и усваиваемый углерод.

Результаты наших исследований позволяют рекомендовать производителям СОЖ отказаться от продукции с содержанием триэтаноламина, так как для таких растворов предложенная нами технология не приемлема. Отказ от триэтаноламина не приведет к ухудшению эксплуатационных качеств СОЖ, следовательно, и к уменьшению спроса на СОЖ.

Таким образом, приведенные выше данные свидетельствуют, что нами разработана новая технология процесса очистки воды от отработанных СОЖ. Технология предусматривает сочетание химических и адсорбционных стадий очистки, что позволяет полностью вернуть содержащиеся в воде масла и олеиновую кислоту и использовать их по назначению (вернуть обратно в процесс производства СОЖ, использовать как печное топливо и т. п.). Нами рассчитаны параметры технологической установки, позволяющей очистить до 300 м3 сточной воды – отработанных растворов СОЖ в сутки.

Научные руководители – канд. хим. наук, доцент О. С. Щетинская, д-р хим. наук, проф. А. А. Пашаян ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЛОРАЗДЕЛЕНИЯ НА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ КАНАЛИЗАЦИИ г. ВОЛОГДЫ К. А. Иванова Вологодский государственный технический университет На очистных сооружениях канализации (ОСК) г. Вологды запроектирована механическая и полная биологическая очистка сточных вод в аэротенках с последующим илоразделением в радиальных отстойниках. Производительность сооружений составляет 150 тыс. м3/сут. В настоящее время на ОСК проводятся работы по реконструкции сооружений с внедрением глубокой очистки путем модернизации первичных отстойников в денитрификаторы. Согласно проекту потребуется увеличение площади отстаивания во вторичных отстойниках и запланировано строительство дополнительного вторичного радиального отстойника диаметром 40 м.

Целью данной работы является изучение процесса илоразделения на ОСК г. Вологды путем проведения экспериментальных исследований и выявление оптимального метода модернизации сооружений отстаивания с минимальными затратами.

Проведена сравнительная оценка показателей работы блока биологической очистки за 2009–2010 годы, часть из них представлена в таблице. Стоит отметить превышение рекомендованных значений илового индекса (90–150 см3/г), характеризующее нарушение седиментационных свойств ила.

Средние показатели блока биологической очистки за 2009-2010 гг.

Средний показатель за месяц сентябрь февраль октябрь декабрь ноябрь январь апрель август Показатель Год июнь июль март май 2009 300 280 320 290 430 340 170 310 350 360 270 Иловый индекс, см3/г 2010 360 310 430 330 400 470 450 480 320 370 370 2009 2,5 2,3 2,1 2,6 2,3 2,3 2,0 1,8 2,3 2,2 2,2 2, Доза ила, г/л 2010 2,7 2,6 2,1 2,7 2,3 2,1 2,2 2,2 2,9 2,3 2,0 2, Концентрация 2009 9,2 12,0 10,4 11,7 7,3 9,9 9,5 11,4 9,5 11,1 12,0 11, взвешенных веществ на выходе из 2010 12,3 12,6 13,0 11,1 10,3 9,3 9,4 13,1 10,7 10,9 13,5 12, сооружений, мг/л Для проведения экспериментов была составлена методика эксперимента.

Лабораторный стенд представлял собой шесть литровых цилиндров, пять из которых закреплены на штативах с возможностью регулировать угол наклона от 45° до 65° с интервалом 5°, а шестой контрольный под углом 90°. Иловая смесь, отбираемая из разделительной камеры между аэротенком и вторичным отстойником, одновременно наливалась в цилиндры. На первом этапе экспериментов через 30 минут сравнивался эффект осаждения, а также во время опытов визуально оценивалось накопление на стенках цилиндров. На втором этапе экспериментов замерялся объем осажденного активного ила через 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 30, 45, 60, 75 и 90 минут. По полученным данным строились графики кинетики снижения границы раздела фаз ила и воды. В ходе экспериментов определяли иловый индекс и дозу ила.

Для подробного изучения процесса илоразделения необходимо было получить активный ил с разными характеристиками. Седиментационные характеристики ила изменялись с помощью катализатора осаждения, в процессе экспериментов для этого использована зола ТЭЦ. Эксперимент проводился в трех повторностях для трех разных доз золы в литровых цилиндрах. Через равные промежутки времени определялся объем осажденного ила и строились графики кинетики снижения границы раздела фаз ила и воды. Аналогичные эксперименты проводились при тонкослойном отстаивании при угле 60°.

В результате проделанных экспериментов были получены следующие выводы:

– оптимальными углами для тонкослойного отстаивания являются углы 55°, 60° и 65°;

– эффект тонкослойного отстаивания выше гравитационного в среднем в 1,5 раза;

– при тонкослойном отстаивании эффект осаждения практически не зависит от характеристик иловой смеси, что позволяет использовать этот метод интенсификации илоразделения на очистных сооружениях канализации с сильным колебанием поступающих загрязнений, дозы ила и илового индекса.

Для модернизации сооружений илоразделения наиболее оптимальным решением будет увеличение площади отстаивания путем монтажа тонкослойных модулей в существующие сооружения, что позволит отказаться от строительства дополнительного отстойника. Согласно технико-экономическому сравнению монтаж тонкослойных модулей позволяет сэкономить более 20 млн. рублей.

Научный руководитель – ассистент кафедры ВиВ ВОГТУ, А. А. Кулаков БЕСЦИНКОВЫЕ ИНГИБИТОРЫ СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ И КОРРОЗИИ ДЛЯ ОБОРОТНЫХ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ С. А. Тарасова Уральский государственный лесотехнический университет, г. Екатеринбург Организация на промышленных предприятиях систем оборотного и замкнутого водоснабжения является необходимой частью современного производственного процесса, как из экономических, так и из экологических соображений. Возникающие при этом проблемы, связанные с появлением коррозии, биообрастаний и отложением солей на поверхностях труб и оборудования, вследствие многократного использования ограниченных объемов воды, могут затруднить этот процесс.

Решение проблемы предотвращения этих нежелательных явлений состоит в использовании реагентов, позволяющих предотвращать солеотложение, коррозию и биообрастание. Наиболее широкое применение среди ингибиторов получили реагенты, относящиеся к классу органофосфонатов (ОФ). ОФ эффективно предотвращают кристаллизацию малорастворимых солей, для предотвращения же коррозии конструкционных сталей используют цинковые комплексонаты ОФ. Альтернативным вариантом применения ОФ может стать использование низкомолекулярных полимеров, способных без солей цинка эффективно снижать скорость коррозии [1].

Целью данной работы стала разработка эффективных ингибиторов солеотложений и коррозии, не содержащих в своем составе цинка на основе ОФ и низкомолекулярных полимеров.

Для изучения ингибирующей способности смесей ОФ с полимерами были получены составы фосфорнокислого эфира полиэтиленгликоля (ЭФПГ) ЭФПГ : ИОМС-1 (основное вещество нитрилтри метиленфосфоновая кислота – НТФ) при их массовых соотношениях 1:1;

3:7;

1:9.

Измерения скорости коррозии проводили прибором «Эксперт 004» при температуре 20 0С, скорости перемешивания 1,2 м/сек, в непроточной ячейке двухэлектродными измерительными зондами, изготовленными из стали марки Ст. 3.



Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 20 |
 



 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.