VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Содержание

Преимущества в применении

Полная пожаростойкость и взрывобезопасность (подтверждено сертификатом пожарной безопасности).

Sorbent%20S-Verad%20-%209%20%D0%BAg..jpgГлавным отличием по сравнению с сорбентами, изготовленными на основе на основе торфа, мха, бумаги, синтепона, целлюлозы, полимеров, резины и т.д., заключается в том, что  С-ВЕРАД не поддается возгораниям и не поддерживает процессы горения. Плавится при температуре 1200 ºС. Такие характеристики позволяют применять его во время пожаров.

Способен сорбировать кислоты, щелочи, оставаясь химически стойким (подтверждено паспортом безопасности).

От угольных, органических и полимерных сорбентов отличается не только тем, что не распадается при воздействии нефтепродуктов, агрессивных щелочей, кислот и других токсичных жидкостей, но и способствует активной абсорбции указанных химических соединений.

Сорбент С-ВЕРАД активно используют в условиях Крайнего Севера. Он сохраняет сорбирующую способность до тех пор, пока впитываемый нефтепродукт полностью не замерзнет. Успел превосходно зарекомендовать себя в процессе устранения последствий аварийных разливов при низких температурных показателях (согласно совместной с Институтом проблем промышленной экологии Севера программе).

Сорбент легко наносить и собирать. В процессе использования отсутствуют брызги. Не прилипает к поверхности.

Существует два способа нанесения — механический и при помощи распыляющего оборудования. Имеет характеристики, которыми не могут похвастаться органические, угольные и полимерные сорбенты:

  • не подвергается процессу десорбции (обратно поглощенная жидкость не возвращается);

  • не пачкается;  

  • остается в рассыпчатом виде;

  • не разносится ветром;

  • не прилипает к оборудованию;

  • гранулы сорбента в процессе применения сохраняют первоначальный размер и вид (не набухают).

Возможно 3-4-кратное использование. После термической обработки в сжигающих установках характеристики сорбента С-ВЕРАД полностью восстанавливаются.

С помощью сорбента осуществляют ремедиацию (восстановление) почв. После внедрения нефтеокисляющих бактерий они причиняют разрушение углеводородов нефти. По окончании процесса отмершие клетки бактерий и остатки вещества С-ВЕРАД легко усваиваются местной микрофлорой (в качестве удобрения). Если загрязняющие жидкости проникли глубоко, рекомендуется применение С-ВЕРАД БИО, в котором содержание нефтеокисляющих бактерий выше (по совместной программе с Институтом проблем промышленной экологии Севера).

Преимущества при утилизации

Био. В ряде случаев нет необходимости в обязательной уборке с зоны разлива.

Благодаря избирательному влиянию внедренных нефтеокисляющих бактерий нефтепродукты полностью биодеградируют на протяжении 3 месяцев (в условиях полигона). По окончании этого срока сорбент вместе с землей может быть перепахан для с последующего высаживания травы или декоративных растений.

При выжигании не плавится, не растекается, не образует сгустков.

Кроме того, не причиняет забивание топочного пространства и системы подачи мусоросжигающей установки, в чем проявляется его преимущество перед полимерными и графитными сорбентами.

В соответствии с федеральным законодательством сорбент С-ВЕРАД может быть захоронен на городских свалках (что подтверждается наличием паспорта безопасности).

Основные показатели

Нефтепродукты с твердых поверхностей сорбируются на 100%.

Сорбционная емкость сорбента – не менее 8 г/г.

Показатели зависят от вида нефтепродуктов, толщины пленки, влажности и температуры воздуха.

Нефтепродукты с поверхности воды сорбируются на 70-80%.

Сорбционная емкость сорбента – не менее 2 г/г.

Показатели зависят от вида нефтепродуктов, толщины пленки, влажности и температуры воздуха.

Сорбент С-ВЕРАД отличается гидрофобностью.

Впитывает не более 1-2% влаги от собственной массы.

Время плавучести (до 100% намокания) – 100 суток.

Срок годности не ограничен.

Нет необходимости в специальных условиях хранения. Может храниться даже возле открытого огня.

Технические требования

Краткие характеристики сорбента С-ВЕРАД для сбора

Состав

Природный минерал с 99% пористостью, 
с наноуглеродной гидрофобной поверхностью

Внешний вид 

Желто-серебристые гранулы

Размер фракций, мм 

0,5-2

ТУ

2164-001-59998726-2005.

Влияние антропогенного фактора на качество воды

Человеческая деятельность ухудшает качество воды в природе, которую человек  употребляет. Рассмотрим опасные для человеческого организма характеристики воды.

Сперва следует отметить понижение pH уровня пресной воды. Серная и азотная кислоты увеличивают количество сульфатов и нитратов.

В подземных источниках и реках растет концентрация ионов кремния, кальция и магния. Это связано с подкисленными дождями, лучше растворяющими многие породы, включая карбонатные.

Сегодня фиксируют повышенную концентрацию аммонийного азота, фосфатов, нитритов и нитратов в природных источниках воды.

На человеческий организм негативно влияет ряд тяжелых металлов (ртуть, свинец, цинк, мышьяк), которые попадают вместе с  водой и не выводятся.

Содержание соли в водных источниках каждый год увеличивается на 30-50 мг/л.  Ее источники: воздух ,сточные воды и твердые отходы. По статистике из 1 тыс. тонн городского мусора в землю смывается  до 8 тонн солей.

Природная вода так же загрязнена стойкими биологическими соединениями: токсины, синтетические ПАВ, мутагенные и канцерогенные вещества, пестициды и их продукты распада.

Эвтофикация водоемов и минерализация органики нуждаются в кислороде. Он берется из воды. Многие гидрофобные вещества ведут к снижению концентрации полезного газа в водоемах. В его отсутствии начинают происходить восстановительные реакции. Примером может служить восстановление сероводорода из сульфатов.

Над пресными источниками висит угроза радиоактивного загрязнения опасными изотопами.

Механический способ

фото 1230_2Механическая очистка от нефтепродуктов проводится в комплексе с другими способами.

Исключения составляют случаи, когда механически очищенные стоки пригодны для повторного технологического использования.

Для механической очистки стоков от нефтепродуктов используются методы:

  • отстаивания;
  • удаления нефтепродуктов с помощью центробежного ускорения;
  • механической фильтрации.

При использовании этих методов в среднем удается отделить до 65% твердых частиц нефтепродуктов.

Стадия отстаивания

Во время отстаивания органические частицы с плотностью большей, чем плотность воды, опускаются вниз, а частицы с меньшей плотностью поднимаются на поверхность.

Такой принцип работы характерен для:

  • песколовок;
  • мазутоловок;
  • бензоловок.

Конструктивно бывают отстойники статического и динамического типов. В первом случае процесс очистки происходит путем выдерживания стоков в спокойном состоянии в течение от нескольких часов до суток.

В динамическом отстойнике отделение твердых частиц нефтепродуктов происходит в движущемся потоке. На практике применяются динамические отстойники горизонтального и вертикального видов.

Процесс центрифугирования

фото 1230_3Центрифугирование или удаление производных нефти с использованием принципа центробежного ускорения основывается на применении гидроциклонов.

Водный поток под давлением направляется в аппарат.

Воздействия центробежных сил вызывает оседание твердых составляющих нефтепродуктов, а очищенная вода выводится через отводную трубу.

Внимание! Коэффициент полезного действия при таком способе очистки составляет до 70%.

Механическая фильтрация

Способ эффективный при необходимости устранения вязких частичек нефти небольших размеров. С этой целью используются материалы зернистой, пористой текстуры либо специальные сетки, так называемые тканевые фильтры.

Принцип действия данного метода основан на способности пористых материалов задерживать частицы углеводородной органики текучей консистенции.

Конструктивно такие фильтровальные станции представляют собой вращающиеся барабаны диаметром до 3 м, с закрепленными в них фильтрующими экранами. Стоки поступают внутрь установки, проходят сквозь фильтрующие элементы, и передаются на следующую стадию очистки.

Еще один метод фильтрации – применение фильтрующих элементов каркасного типа.

Рабочим наполнителем фильтра служат:фото1230_4

  • речной песок;
  • антрацитный уголь;
  • керамзитовые окатыши разных калибров;
  • шлаки, в виде отходов металлургического производства;
  • различные синтетические материалы, например пенополистирол.

Сорбент С-верад для сбора разливов 5л

Цена: 150

17.12.2020 г.

Сохранить в блокнот Сообщить о нарушении

Сорбент АС наполнитель для фильтров обезжелезивателей (0,3 – 0,7)

Сорбент АС – фильтрующий наполнитель российского производства для фильтров класса алюмосиликатов, сорбент-катализатор 21 века. Более эффективный аналог кварцевым пескам и импортным катализаторам.

Очищает воду от:

  • железа, 
  • сероводорода,
  • марганца, 
  • хрома, 
  • стронция, 
  • бария, 
  • тяжелых цветных металлов, 
  • алюминия, 
  • нефтепродуктов, 
  • фенола, 
  • фтора
  • органических соединений

Сорбенты АС используются в напорных и безнапорных фильтрах водоочистки, самостоятельно или в комплексе с Сорбентом МС. При многослойной загрузке совместно с Сорбентом МС увеличивается эффективность оборудования и качество водоочистки в разы.

Сорбент АС используется в качестве катализатора в реакции окисления растворенного железа и кислорода, в результате которой железо приобретает твердую форму, оседает и удаляется во время регенерации обратным потоком воды. Загрузка Сорбент АС восстанавливается периодической промывкой водой без применения химических реагентов. 

Сорбент АС прочный пористый материал. В отличие от загрузок, гранулы которых покрываются активной оболочкой, участвующей в реакции водоочистки, гранулы Сорбент АС полностью состоят из активного элемента. Поэтому Сорбент АС имеет длительный срок использования.

Благодаря пористости засыпка имеет большую грязеёмкость и очищает воду от мельчайших загрязнений. Также, дробление гранул Сорбента АС не сказывается на качестве очистки воды, поскольку каталитические компоненты равномерно распределены по всей грануле. Это также является отличительным преимуществом засыпки Сорбент АС.

Засыпка Сорбент АС – отличный наполнитель для фильтров по соотношению цены и качества. 

Важно: перед эксплуатацией необходимо замочить на 12-24 часа с последующей промывкой.

Физические свойства:

  • цвет: белый, красновато-белый;
  • насыпная плотность: 460-490 кг/ м³;
  • плотность: 1 350 – 1 450 кг/ м³;
  • истираемость – 0,06 %
  • измельчаемость: 0,04 %
  • условная механическая пористость: 0,79 %;
  • межзерновая пористость: 46-52 %;
  • коэффициент неоднородности: 1,2-1,4;
  • коэффициент формы зерна: 1,65-1,71;
  • ёмкость по нефтепродуктам в динамических условиях – 170 мг\г;
  • размер зерна: 0,315 – 0,7 мм;
  • 0,7 – 1,5 мм.

Преимущества:

  • долгий срок эксплуатации – ресурс до 10 лет, ежегодные потери менее 2%.;
  • работает со всеми видами окислителей – кислород, озон, гипохлорит натрия и др.;
  • устойчивость к хлору – предварительное хлорирование не снижает активность сорбента;
  • работает в присутствии сероводорода – наличие сероводорода не снижает сорбционную способность;
  • удаляет сероводород – сероводород окисляется до элементарной серы и задерживается в фильтрующем слое;
  • работает при низком pH. Работает при pH = 6,5 (для загрузки BIRM минимальное значение 6,8), а при совместном использовании с материалом «Сорбент МС» и при более низких значения pH;
  • повышает рН воды до 1,0-1,5 единиц в зависимости от исходного значения рН воды, что обеспечивает эффективное удаление железа;
  • увеличивает ресурс ионообменных смол – межрегенерационный ресурс увеличивается в 2 – 4 раза, значительно снижается отравление смол железом;
  • высокая грязеемкость – фильтроцикл составляет в среднем 380 – 400 м³ / м², что в 3 – 5 раз выше в сравнении с песчаными фильтрами;
  • наименьшая стоимость – фильтрующий материал стоит не дороже традиционных фильтрующих материалов;
  • эффективная модернизация – переход на Сорбент АС позволяет увеличить производительность установок (станций);
  • отсутствие эксплуатационных расходов – наименьшая себестоимость очистки воды.

Области применения и решения:

  • применяются в промышленных системах оборотного водоснабжения, в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения;
  • фильтрующая среда для отделения взвешенных и коллоидных веществ, грязеёмкость сорбента превышает аналогичный показатель у кварцевых загрузок в 3,5-4 раза;
  • замена инертных загрузок (кварц, кварцевый песок, отсев гранитных производств, горелых пород, керамзит и т.д.), увеличивает барьерную роль водоочистных объектов без капитальных затрат на реконструкцию сооружений;
  • тонкая очистка от нефтепродуктов, фенола (замена АУ, сульфоугля, антрацита);
  • удаление железа, марганца, тяжелых цветных металлов (медь, цинк, кадмий, свинец и т.д.), замена импортных катализаторов окисления;
  • сорбент эффективен в качестве предочистки ионообменных циклов очистки воды, увеличивает ресурс работы смолы, существенно уменьшает «отравление» смолы нефтепродуктами и фенолами;
  • увеличивает эффективность работы сооружений за счет снижения объёмов промывной воды до 60 %, увеличение фильтроцикла в 2-3 раза. Перекачка воды самая энергоёмкая операция, в себестоимости очистки воды до 20 % – это расходы на электроэнергию. Пристальное внимание к данной проблеме может дать в результате существенную и быструю экономию;
  • увеличивает производительности сооружений на 20-30 % без капитальных затрат;
  • снижение расходных реагентов на водоподготовку (коагулянты, флокулянты), достижение норматива по остаточному алюминию 0,2 мг\л.

Условия применения:

  • водородный показатель (рН) воды: минимум 5,8;
  • скорость фильтрации:
    • в режиме сервиса: 10 – 20 м/ час;
    • в режиме обратной промывки при расширении на 30 – 35 %: 18 – 20 м/ час;
    • интенсивность промывки: 9,2 – 9,8 л с/ м²;
  • высота засыпки: 40 – 100 см.

Упаковка:

  • объем упаковки: 30 л;
  • вес упаковки: 20 кг.

В чем опасность нефтяных разливов в природе

Разливы нефти

В случае разлива нефти наноситься катастрофический ущерб экологии. Так как ликвидация нефтепродуктов технически сложный процесс, то он может затянуться даже на несколько лет. Например, в 1979 году случилась наиболее известная экологическая катастрофа, вследствие аварии на нефтяной платформе Ixtoc I. Тогда в Мексиканский залив попало около 460 тысяч тонн нефти. Утечка была ликвидирована лишь через 9 месяцев. Оценка ущерба составила 1,5 миллиарда долларов.

Был нанесен катастрофический ущерб флоре и фауне. Животное попадая в черную пленку, растянутую на многие километры, уже не могли самостоятельно из неё выбраться.  

С-Верад: простая и безопасная фильтрация стоков

В каталоге представлены смеси и материалы марки С-Верад. Это уникальные минеральные и биологические сорбенты, образующие наноуглеродную пленку и устраняющие комплексные химические загрязнения с рекордной скоростью. Ключевыми преимуществами продукции являются:

  • устойчивость к возгоранию, отсутствие взрывоопасных компонентов;
  • уникальная макропористая и мезопористая структура элементов;
  • высокая динамическая сорбция нефтепродуктов и фосфатов;
  • эффективность и длительный рабочий ресурс.

Специалисты «РостИнпром» неоднократно проводили тестирование продукции С-Верад на промышленных объектах, что позволило убедиться в результативности и абсолютной безопасности их применения.

Полимерные сорбенты для очистки воды от нефти и ее продуктов

  • Авторы
  • Руководители
  • Файлы работы
  • Наградные документы
Грибова Е.А. 1

1МБОУ СОШ №23

Лим Л.А. 1

1Дальневосточный государственный федеральный университет

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF

Введение

В современном мире человечество активно использует нефтепродукты в различных сферах жизни. Во время добычи нефти, транспортировки, переработки и потребления происходят утечки и проникновение в окружающую среду жидких углеводородов. Нефть и ее продукты являются токсичными веществами. В связи с этим одна из актуальных проблем – очистка окружающей среды от нефтепродуктов, попавших в природу вследствие человеческой деятельности.

В водах мирового океана добывают существенную часть нефти и газа. Морским путем (как более дешевым) производят транспортировку нефтепродуктов в разные страны. Таким образом, при авариях нефтепродукты попадают в воды мирового океана. При промывке цистерн нефтеналивных судов остатки нефти также оказываются в воде. Дополнительно, жидкие углеводороды попадают в моря и океаны с водами рек, несущих загрязнения с поверхности континентов. Около 35% нефтепродуктов попадает в мировой океан при транспортировке нефти, 32% вклад рек, 10% загрязнения городскими и промышленными отходами жидких углеводородов и 10 % из атмосферы и естественных источников [1].

Растворимость нефти в воде мала, поэтому нефтепродукты аккумулируются в океане на поверхности воды, а также в донных отложениях [2]. Чрезмерное количество жидких углеводородов нарушает химический и, как следствие, биологический баланс окружающей среды и может привести к гибели живых организмов.

Для удаления нежелательных нефтепродуктов (при превышении ПДК в воде 0,05 мг/л) используют различные методы: механические, физико-химические, химические и биологические. Один из наиболее эффективных физико-химических способов – сорбция [3]. По принципу действия различают адсорбцию (поверхностное связывание нефти) и абсорбцию (диффузионное поглощение нефти) [4].

Известно большое количество природных (хлопок, торф, опилки и тд.) и искусственных (пенополиуретан, синтетической вискозы, гидратцелюлозы, и др.) материалов для сорбционной очистки воды от нефти и нефтепродуктов [3]. Значительное количество сорбентов – волокнистые материалы как естественного, так синтетического происхождения. Их использование обусловлено химическими и физическими характеристиками полезными как при адсорбции (в связи и большой площадью поверхности) так и абсорбции (из-за высокой впитывающей способности). Например, были получены положительные результаты при исследовании сорбционных способностей материалов из отходов термопластов полиэтиленово-полипропиленовых одноразовых медицинских шприцев и пластмассовых бутылок из полиэтилентерефталата [5].

Несмотря на то, что исследованы и применяются большое количество сорбентов, актуален поиск новых сорбентов. Идеальный сорбент для ликвидации разливов нефти должен быть максимально дешевым, из доступных сырьевых ресурсов, не токсичным для окружающей среды и живых организмов, утилизируемым, обладающим долговременной плавучестью. Данным требованиям отвечают синтетические полимеры, самым дешевым из которых является полиэтилен (ПЭ).

Цель данной работы – исследование свойств волокнистого нефтесорбента на основе полиэтилена.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

– изучить методы измерения нефтеемкости; выбрать наиболее информативный метод;

– получить экспериментальные данные нефтеемкости для волокнистого полиэтиленового сорбента;

– сделать выводы о пригодности и целесообразности использования данного сорбента для очистки воды от нефти и нефтепродуктов.

Автор работы лично делала обзор литературы, формулировала экспериментальную часть, провела все эксперименты, вводила данные для анализа в программу Exel, обсуждала с научным руководителем результаты.

Экспериментальная часть

Материалы и оборудование:

В качестве модельного нефтепродукта (НП) было использовано подсолнечное масло марки “Злато” в связи со сходством его физико-химических свойств с моторными маслами, нетоксичностью и простотой использования.

Волокнистый сорбент получали нарезкой триммером бесцветной, прозрачной полиэтиленовой пленки номинальной толщиной 5 мкм. Толщина волокна – 1 мм. Полученный волокнистый материал распушали вручную до получения беспорядочной спутанной структуры.

Аналитические весы ME403 (Mettler Toledo, Швейцария) и АХ 200 (Shimadzu, Япония).

Определение нефтеемкости проводили по следующей методике:

Предварительно взвешенные образцы массой около 1 г погружали в исследуемое масло для насыщения. Каждый образец прикрепляли на тарированную медную проволочку. После выдерживания в течение 15 мин в масле образец подвешивали к нижнему крюку автоматических весов Mettler Toledo ME403 и фиксировали массы с интервалом 1 мин, до установления постоянных значений.

Нефтеёмкость рассчитывалась как разность текущей и начальной масс масла, отнесённая к единице массы. Для каждого эксперимента проводили 2 параллельных опыта. Нефтеемкость проволочки принимается пренебрежимо малой.

Расчет нефтеемкости (Н) сорбента проводился по формуле:

где m1 – масса сорбента и удерживаемым нефтепродуктом, г;

m2 – масса сорбента, г.

Результаты и обсуждение

Были проведены три типа экспериментов по определению нефтеемкости волокнистого ПЭ сорбента. Условия проведения экспериментов приведены в Табл. 1.

Название

Условия

Температура

Статический

Сорбент погружается в чистое масло

Комнатная

W-тест (сорбция с поверхности воды) по ASTM F726

Сорбент погружается в воду, сверху наливается слой масла не менее 3 см. После 15 минут выдержки в воде сорбент медленно “протаскивается” через слой масла

Комнатная

Ледовые испытания

Сорбент погружается в смесь мелко наколотого льда и воды, сверху наливается слой масла не менее 3 см. После 15 минут выдержки в воде сорбент медленно “протаскивается” через слой масла

Около 0 °С

На рисунке 1-3 представлены профили удерживания волокнистого сорбента: при комнатной температуре чистого масла; с поверхности водной среды при комнатной температуре; в водной среде со льдом соответственно. Из полученных данных видно:

– максимальная нефтеемкость в начальный момент времени составляет 9,89; 21,15; 21,30 г/г в экспериментах 1-3 соответственно; наибольшая из них в эксперименте 3;

– нефтеемкость в конце периода измерения составила 3,01; 4,09; 5,09 г/г в эксепериментах 1-3 соответственно; при этом потеря массы составила 69,5; 80,6; 76,1 % соответственно в экспериментах 1-3;

– сравнение нефтеемкости волокнистого ПЭ сорбента с литературными данными [3, 6, 7, 8], учитывая, что в большинстве источников не указаны конкретные условия получения экспериментальных данных, затруднительно, потому что не указывается точное время и условия измерения.

Рис. 1 Профиль удерживания масла волокнистым сорбентом при комнатной температуре.

Рис. 2 Профиль удерживания масла волокнистым сорбентом после сорбции масла в водной среде при комнатной температуре.

Рис. 3 Профиль удерживания масла волокнистым сорбентом после сорбции масла в водной среде со льдом.

Рис. 4 Сравнение профилей удерживания масла волокнистым сорбентом в разных условиях.

Сравнение профилей удерживания в экспериментах 1-3 показывает:

– что скорость потери массы значительно больше в экспериментах 2 и 3; но положение точки перегиба примерно одинаково для трех кривых;

– после точки перегиба скорость потери массы одинакова во всех трех экспериментах;

– нефтеемкость максимальна в условиях ледового испытания, что можно объяснить увеличением вязкости масла, как модельного НП.

Заключение

В работе установлено, что значение нефтеемкости волокнистого ПЭ сорбента в начальный момент времени составило 9,89; 21,15; 21,30 г/г в экспериментах 1-3, соответственно. Следовательно данный тип волокнистого сорбента перспективен для очистки вод от нефти и ее продуктов. Максимальное значение нефтеемкости наблюдали в третьем эксперименте в условиях ледового испытания, что позволяет рекомендовать подобного рода сорбент для очистки вод в условиях холодных вод рек, озер, морей и океанов, например, в Арктике, где разливы жидких углеводородов быстро приводят к значительному ущербу хрупкой экосистемы.

Список использованных источников и литературы

Аширов, А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов / А. Аширов.– Л. : Химия,1983. – 295 с.

Смирнов, А.Д. Сорбционная очистка воды / А.Д Смирнов. – Л. : Химия,1982.– 168 с.

Сироткина, Е.Е. Материалы для адсорбционной очистки воды от нефти и нефтепродуктов / Е.Е. Сироткина, Л.Ю. Новоселова // Химия в интересах устойчивого развития. – 2005. –Т. 13. № 3. – С. 359–377.

Каменщиков, Ф.А. Нефтяные сорбенты / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный – М. : Регулярная и хаотическая динамика, 2005.– 268 с.

Пат. 2093618 Российская Федерация, МПК D 01 D5/08  Cпособ получения волокна из термопластичного материала / Волокитин Г.Г.Скрипникова Н.К.Борзых В.Э.Унжаков С.О.Шиляев А.М.Никифоров А.А.Курганский В.П.Бордунов В.В.Бородина О.И. ; заявитель и патентообладатель товарищество с ограниченной ответственностью “Везувий–11”. – № : 95 95104902; заявл. 16.03.1995; опубл. 20.10.1997, – 3 с.

Чухарева, Н.В. Сравнение сорбционных свойств торфа верхового и низинного типов по отношению к товарной нефти и стабильному газовому конденсату/ Н.В. Чухарева, Л.В. Шишмина // Химия растительного сырья. –2012 –№ 4. – С. 193–200.

Телегин, Л.Г. Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации нефтепроводов/ Л.Г. Телегин, Б.И. Ким, В.И. Зоненко М. : Недра,1988. – 200 с.

Заусалина, А.В. Сравнительная эффективность сорбентов нефти и нефтепродуктов, используемых в условиях Томской области / А.В. Заусалина, А.В. Валь, Г.Ю. Боярко // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. –2015. – №4. – С. 51–55.

Просмотров работы: 110

Методы сорбционной очистки воды

Метод Сорбция в очистке воды

Схема сорбционной очистки воды

Вышеперечисленное показывает: сточные воды стали гетерогенной смесью с растворенными и взвешенными веществами различного происхождения, которые могут окисляться.

Как показывает практика водоочистки, использование сорбитов эффективно после механической очистки. На этом этапе вода не содержит грубодисперсные, коллоидные и растворенные примеси.

Чаще всего используют следующую последовательность:

  1. коагуляция;
  2. отстаивание;
  3. фильтрование;
  4. сорбция.

Комбинирование методов водоочистки, совместно с коагуляцией и осветлением воды, помогут сэкономить сорбирующие материал. Технические и экономическая сложности снабжения многих районов пресной водой будут решены.

Активированный уголь для очистки воды

Удалить органику природного и неприродного происхождения в воде можно при помощи популярного сорбента для очистки воды – активированного угля. Вода может проходить через слой активированного угля или в нее вводят измельченный уголь.

Количество органики природного происхождения в воде нормируется косвенно: запах, привкус и цветность. Последняя улучшается коагулированием и хлорированием, которые значительно дешевле активированного угля. Сорбент используют для изъятия примесей, придающие необычный запахи и вкус воде, а так же неприродные органические вещества: пестициды, нефтепродукты, детергенты и т.д. Если полное удаление не возможно, то снижают до минимума содержание этих веществ.

Уголь активный порошкообразный

Активированный уголь

Каждое вещество имеет свое допустимое значение. Например сероводород и хлор– до 0,3 мг/л, а хлорфенол –0,02 мг/л.

Эффект от использования порошкообразного активированного угля (ПАУ) при  незначительном содержании вредных примесей в статических условиях невелик. Объясняется это коротким промежутком времени контактирования ПАУ с примесями. Сорбируемому веществу нужно значительно больше времени, что бы попасть в поры зерна угля. Отсюда следует, что на способность сорбировать влияет размер зерен ПАУ.

Ее можно охарактеризовать фенольным числом. Оно показывает, сколько миллиграммов ПАУ нужно для уменьшения фенола с 0,1 до 0,01 мг в одном литре воды при взбалтывании на протяжении часа. Чем выше показатель, тем ниже сорбционная способность ПАУ. В производстве допускается значение фенольного числа до 30. Отличными образцами ПАУ будут с фенольным числом до 15.

Марка активированного угля подпирается индивидуально в лабораториях. В опытах должна использоваться хлорированная и не хлорированная вода.

Использовать ПАУ можно перед отстойником и после него. В первом случае концентрация не должна превышать 7 мг/л при долгом контакте и 12 мг/л при кратковременном использовании. Если на фильтр попадет излишки ПАУ, потребуется много промывочной воды и резко снизиться напор. Для лучшего осветления воды с ПАУ, специалисты рекомендуют использовать двухслойный фильтр. Небольшие дозы ПАУ лучше использовать после отстойника. В противном случае сорбирующие способности угля не будут использованы в полном объеме, так как он быстро осядет на дно.

Применение активированного угля не влечет больших затрат. В наличии должны быть помещение для складирования ПАУ и блок изготовления ПАУ, который будет дозировать уголь.

Особенности применения активированного угля:

  • ПАУ в сухом виде взрывоопасное и пыльное вещество (используют 2-10% суспензию);
  • невозможно регенерировать – постоянное использование не целесообразно (существует гранулированный регенерирующий уголь, но его стоимость высока);

Чаще всего активированный уголь применяется для удаления свободного хлора в воде.

Контакты:

ООО ПРИОРИТЕТ

Тула

Регион: Тула
Адрес: Россия, Тула, улица Тургеневская, 48а
Телефон: +78005053157
+74872251510

sverad.ru

Отправить запрос автору

Лучшая цена на фирменные товары

Мы продаем сорбенты исключительного качества, снижающие концентрацию потенциально опасных веществ на 60-90%. С их помощью осуществляется доочистка до показателей, предусмотренных действующими правилами. Стоимость товаров в нашем прайсе остается самой выгодной.

Чтобы получить консультацию относительно позиций каталога, уточнить стоимость, оформить заявку или обсудить индивидуальные условия сотрудничества, обращайтесь к консультантам компании «РостИнпром».

Стоимость прокладки канализации

Стоимость прокладки канализации – замена старой и монтаж новой пластиковой системы от компании РостИнпром, тел 8(495)723-22-03.

Автономная канализация Топас

Автономная канализация Топас считается одной из лучших в сфере биологической очистки отработанных сточных вод.

Устранение загрязнений, содержащих нефть методами химического воздействия

В основе методики химической очистки лежит способность некоторых химических веществ и соединений вступать в реакцию с нефтяными примесями, их производными, с дальнейшим их распадом на нейтральные составляющие.

Как правило, продукты таких реакций выпадают в осадок и удаляются из стоков механическим способом.

Наибольшее практическое применение получили такие химические элементы и соединения:

  1. Кислород, его производное озон.
  2. Реагенты на основе хлора, хлорная известь, аммиачные растворы.
  3. Калиевые, натриевые соли хлорноватистой кислоты.

Справка. Применение методов химической очистки позволяет извлечь из обрабатываемых стоков до 98% содержащихся в них нефтепродуктов.

Наибольшее распространение получили два направления химической очистки, основанные на реакциях нейтрализации и окисления. В первом случае для снижения кислотности и щелочности применяется взаимная нейтрализация:

  • добавление растворов кальцинированной соды, аммиака, извести;
  • пропускание стоков через нейтрализующие реагенты – известняк, мел, доломит.

Окислительные реакции применяются для удаления токсичных примесей, представленных солями тяжелых металлов.

фото 1230_7В качестве окислителя применяют:

  • технический кислород;
  • озон;
  • соединения хлора, кальция и натрия.

В контексте очистки стоков от нефтепродуктов химические методы призваны:

  • ослаблять коррозийную нагрузку на конструкции водопроводящих и очистных сооружений;
  • создавать благоприятные условия для реализации биохимических процессов в биологических отстойниках и окислителях.

Обзор самых эффективных нефтяных сорбентов

В сегодняшней нашей статье мы постараемся провести анализ наиболее распространенных сорбентов.

Эколан-М

Эколан-М

Достаточно известный продукт на украинском рынке. Разработан институтом микробиологии и вирусологии Национальной академии наук Украины. Приставка «М» является обозначением новой и улучшенной версии существующего сорбента. В него было добавлено дополнительно несколько культур углеродоокисляющих микроорганизмов. Что в сравнении с предыдущей версией дало прибавку в эффективности работы на целых 15 процентов. Стоит отметить его экологическую безвредность, как в чистом виде, так и продукты его взаимодействия с нефтью. На выходе мы получаем лишь экологически нейтральные соединения, которые никак не могут негативно повлиять на экосистему. Поэтому нет необходимости проводить сложные процессы утилизации.

ЭКОПРОСОРБ

ЭКОПРОСОРБ

ЭКОПРОСОРБ представляет собой минеральный сорбент, который в большей своей части состоит из известняка, а если точнее, то применяется верховой торф. Он пригоден для борьбы с последствиями разливов нефтепродуктов и различных других химически вредных жидкостей. Также продукт обладает хорошей плавучестью, а это значит, что у него нет ограничений на использования, как на воде, так и на суше. Сам по себе он имеет вид сыпучего материала с коричневой расцветкой. К явным преимуществам можно отнести наличие в составе гуминовых кислот. Они позволяют быстро обезвредить поглощенные в сорбент нефтепродукты. Таким образом, ЭКОПРОСОРБ является универсальным средством.

Мегасорб

Мегасорб

Следующим в очереди у нас идет синтетический нефтесорбирующий материал с названием: «Мегасорб». Он сделан в виде волокнистого материала, который имеет гофрированную структуру, а гидрофобные полимерные волокна образуют свободные полости. Именно в них и накапливается нефть. В сравнении с природными сорбентами он имеет ряд преимуществ: многократное использование, большая нефтеемкость и хорошая эффективность. Используя 1 килограмм данного материала можно убрать до 12 тонн нефтепродуктов.

Технология сбора разлитых нефтепродуктов с помощью данного сорбента проходит всего в 5 этапов:

  • Уменьшение площади загрязненного участка с целью увеличения толщины нефтяной пленки, необходимо достичь результата примерно в 3-5 миллиметров;

  • Установка пластин сорбента на поверхность нефтяного пятна. Желательно покрыть не менее 50 процентов от всей его площади;

  • Процесс впитывания веществ. По времени занимает около 20, в зависимости от вязкости субстанции;

  • Транспортировка матов к месту отжима. Для этого может применяться как ручной, так и механический пресс;

  • Повторное использование сорбента.

СТРГ

СТРГ

Сорбент терморасщепленный графитовый или как его еще называют СТРГ, представляет собой порошкообразный графит с макропористой структурой. Имеет хорошие абсорбирующие характеристики, всего 1 грамм сорбента может поглотить 40 грамм нефтепродуктов. Обладает абсолютной плавучестью, может держаться на поверхности воды до 100 дней. Утилизировать сорбент с нефтепродуктами можно с помощью предназначенных для этих целей печей. Для этих целей подойдет установка типа «Факел-1М».

Его конструкция совсем несложна. Основная часть состоит из 200 литровой бочки, которая заполняется на 2/3 отходами. Вовнутрь опускается факел, который служит фитилем. Затем опускается дымоход, и включается вентилятор. С помощью него, получается, достичь большей температуры, а значит и увеличивается скорость утилизации.

Peat Sorb

Peat Sorb

Последним сорбентом, с каким мы с Вами ознакомимся, будет являться средство, произведенное в Канаде под названием Peat-Sorb. Продукт полностью экологически чистый, так как на 100 процентов состоит из подготовленного торфа. Допускается использование на суше или воде, из-за хороших гидрофобных характеристик. На своей родине он имеет широкое распространение, так как в стране 250 миллионов акров торфяников. Дефицита продукта не наступит никогда. Доказано, что Peat Sorb в 10 раз эффективнее работает, чем глина. Всего 10 килограмм продукта способны поглотить около 100 литров масла.

Биологические методы

Биологическая очистка сточных вод основывается на внедрении специальных видов бактерий, способствующих разложению органических веществ на безвредные в экологическом плане элементы.

Иными словами нефть и ее производные выступают основой рациона питания для некоторых микроорганизмов. Технологически такие процессы протекают в естественных или искусственно созданных биологических фильтрах.

Для этого используют:

  • биологические пруды;
  • поля фильтрации;
  • поля орошения.

Упрощенно биофильтр представляет собой резервуар, заполненный фильтрующим материалом (щебень, керамзит, полимерная крошка и т.п.), поверхность которого заселяется активными микроорганизмами.

Стоки, проходящие через такой фильтр, очищаются от органических примесей и становятся пригодными для дальнейшего использования.

Справка.

С целью активизации процесса очистки применяется искусственная аэрация — принудительное насыщение стоков кислородом в специализированных сооружениях —

аэротенках

и окситенках. Последние представляют собой усовершенствованные версии биологических фильтров.

Безуглеродные сорбенты для очистки воды

Безуглеродные сорбенты самые распространены в технологиях  водоочистки. Они бывают природного и искусственного производства: цеолиты, глинистые породы и т.д

Преимущества неуглеродных сорбентов:

  • повышенная емкость;
  • способность обмениваться катионами;
  • невысокая цена и распространенность.

Глинистые породы

Они широко используются в процессе очистки воды. Их структура хороша развита, имеет множество микропор разного размера, слоистую жесткость и способна расширяться.

Процесс сорбции с применением глинистых пород сложен. В него входят Ван-дер-ваальсовые реакции. Они хорошо обесцвечивают воду, убирают взвешенные частицы и токсичные органические соединения хлора и гербицидов, ПАВ.

Природные сорбенты берут в местности их использования, что увеличивает их потребление в технологии водоочистки.

Цеолиты

Так выглядит шабазит

Цеолиты

Представляет собой алюмосиликатный каркасный материал. Характеризуются трехмерным алюмосиликатным каркасом с правильной тетраэдрической структурой и отрицательным зарядом. Гидратированные ионы щелочных и щелочноземельных металлов расположены в пустотах каркаса и имеют положительный заряд, компенсирующий заряд каркаса. Цеолиты можно использовать только для веществ, у которых размеры молекул меньше входного отверстия. Их еще называют ситом для молекул.

Существует более 30 видов. Самые применяемые: шабазит, морденит, клинопптиломит. Их легко добывать и перерабатывать.

После добычи их прокаливают в печах при 1 тыс. градусов с хлоридом карбонатом натрия. Применение кремнийорганических соединений на поверхности цеолитов придают им гидрофобные свойства.

Используются в порошкообразной форме. Цеолиты задерживают:

  • ПАВ;
  • красители;
  • пестициды;
  • коллоидные и бактериальные загрязнения;
  • органические соединения.

Неорганические иониты

Они считаются перспективным направление в технологии водоочистки. Самые распространенные:

  • цирконилфасфат;
  • титаносиликаты и цирканосиликаты;
  • оксалат циркония;
  • соли гетеро- и поликислот;
  • ферроцианты тяжелых и щелочных металлов;
  • гидроксиды железа и сульфиды железа, нерастворимые в воде;

Большинство из них не может иметь водородную форму, при которой их структура разрушиться. Удобной для них стала солевая форма. Но она исключает возможность обессоливать воду без редких анионитов неорганических минералов. Для этого используют органические катиониты и аниониты на основе синтетической органики.

Органические иониты

Органические иониты

Органические иониты

Множество органических ионитов характеризуются гелевой структурой. Реальных пор нет, но при попадании в растворы воды они набухают и могут обмениваться ионами.

Существуют макропористые иониты, работающие по принципу активированного угля. Они устойчивы к механической нагрузке, осмотически стабильны, имеют  улучшенный обмен и ситовой эффект, но менее емкие по сравнению с гелевыми.

Современная наука позволяет синтезировать органические иониты с любыми ценными свойствами, не имеющие природных аналогов.

Схемы

Ниже вы можете ознакомиться со схемами очистки сточных вод от нефтепродуктов:

фото 1230_9

фото 1230_11

Регенерация сорбентов

Виды методов восстановления:

  • химический;
  • термический при низких температурах;
  • термический.

Химический метод восстановления

Сорбент обрабатывают органическим или неорганическим реагентом жидкой или газообразной формы. Температура обработки не превышает 100 градусов.

Регенерации подвержены углеродные и безуглеродные сорбенты. Процесс происходит в адсорбационном аппарате. Каждый тип сорбата имеет свой химический способ.

Доступным методом регенерации является нагревание сорбента в воде. Растет степень диссоциации и способность растворяться сорбата. Происходит десорбция части сорбата. Например, активированный уголь регенерируют нагретой водой. Эффект восстановления достигает 40 %.

Так же активированный уголь восстанавливать гидроокисью и карбонатом натрия. Сорбционная емкость уменьшается на 50%.

Известны способы с гамма-излучениями, но на практике их не применяют.

Термическая регенерация при низких температурах

Сорбенты подвергаются паровой или газовой обработке. Температура достигает 400 градусов. Процесс простой, неопасный и легко воспроизводимый на многих производствах. Из оборудования потребуются парогенератор и охладитель для конденсата. В последствие его сжигают или используют для получения ценного сорбата.

Термическая регенерация

Первые два метода не позволяют полностью восстановить адсорбционные угли.  Термическое восстановление состоит из нескольких стадий и касается как сорбата, так и сорбента. Она схожа с технологией получения активных углей. Ее стоимость будет равна половине стоимости нового материала. Разложение примесей происходит при 350 градусах, а при 400 градусах половина адсорбента разрушиться.

Сегодня следует уделять время на разработку новых эффективных методов восстановления сорбентов. Это должно снизить стоимость очистки воды.

VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Интересное видео

Предлагаем посмотреть видео-сюжет по теме:

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...