АНАЛИЗ МЕТОДОВ ХРОМАТОГРАФИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ НЕФТЕПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CHEMISTRY SCIENCES

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ХРОМАТОГРАФИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ НЕФТЕПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Вычегжанина Е.В.

Студентка 3 курса КубГТУ Боровская Л.В.

Доцент кафедры химии КубГТУ, канд. хим. наук, профессор РАЕ

ANALYSIS OF CHROMATOGRAPHY METHODS FOR EVALUATING THE EFFICIENCY OF OIL

INDUSTRY WASTEWATER TREATMENT

Vychegchanina E.

3rd year student of KubSTU Borovskaya L.

Associate Professor of the Department of Chemistry of KubSTU, Candidate of Chemical Sciences, Professor of RAE

Аннотация

В нефтегазовой отрасли образуются большие объемы сточных вод. И по оценки прогнозов ясно, что эти объемы будут только увеличиваться. Для того, чтобы оценить работу своих очистных сооружений нефтепромышленные предприятия прибегают к различным способам оценки качества промышленных сточых вод. Однако, для выявления качественного и количественного состава углеводородсодержащих компонентов в пробе наиболее эффективным способом является метод хроматографии. В современности хроматографы применяются во многих сферах деятельности человека. Поэтому авторами были выделены наиболее эффективные методы хроматографии применительно для нефтегазовой отрасли. При этом систематизированы данные по особенностям работы с каждым из представленных видов.

Abstract

Large volumes of wastewater are generated in the oil and gas industry. And according to the estimates of forecasts, it is clear that these volumes will only increase. In order to evaluate the work of their treatment facilities, oil industry enterprises resort to various methods of assessing the quality of industrial wastewater. However, the chromatography method is the most effective way to identify the qualitative and quantitative composition of hydrocarbon-containing components in a sample. In modern times, chromatographs are used in many areas of human activity. Therefore, the authors have identified the most effective chromatography methods applied to the oil and gas industry. At the same time, data on the peculiarities of working with each of the presented species are systematized.

Ключевые слова: методы хроматографии, нефтепромышленные сточные воды, оценка качества сточных вод.

Keywords: chromatography methods, oil-industrial wastewater, wastewater quality assessment.

На сегодняшний день в нефтегазовой отрасли образуется все больше и больше объемом сточных вод, и прогнозы показывают, что эти объемы будут только увеличиваться. Сточные воды нефтедобычи представляют собой смешанную воду, содержащую нефтяные углеводороды, ионы неорганических солей, сульфиды, органические фенолы, бактерии, твердые частицы и химические агенты, такие как ингибиторы образования накипи, флокулянты, ингибиторы коррозии и фунгициды, добавляемые на станцию очистки. Состав сточных вод нефтедобычи очень сложный, с высокой концентрацией нефти, большим количеством взвешенных веществ и других загрязняющих веществ. Это крупномасштабный и широкомасштабный источник загрязнения, который приводит к растрате ресурсов и энергии. [1]

Характеристики нефтегазовых сточных вод значительно различаются. Чтобы соответствовать требованиям по сбросам, промышленный объект

должен учесть категорию сбрасываемых загрязнителей сточных вод, технологии очистки сточных вод и методы управления, используемые для контроля этих сбросов. Однако, в различных отраслях нефтегазового комплекса состав промышленных сточных вод будет различен. Поэтому, в зависимости от рода деятельности нефтепромышленного предприятия, подбираются соответствующие методы очистки, качество которых проверяет предприятие на основании различных методов.

Метод хроматографии основан на динамическом процессе распределения веществ между двумя фазами — неподвижной (твёрдая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент). В зависимости от природы взаимодействия компонентов смеси с неподвижной и подвижной фазами и индивидуальных свойств, компоненты движутся с различной скоростью, что позволяет разделять их между собой.

Существуют различные способы классификации хроматографических методов: по физическому состоянию подвижной фазы (газовая и жидкостная хроматографии), по технике выполнения хромато-графического разделения (колоночная, плоскостная, хроматография в полях сил), по природе взаимодействия разделяемых компонентов с неподвижной фазой (адсорбционная, ионообменная, эксклюзионная и др.) [2]

На сегодняшний день при анализе качества воды используют как газовую, так и жидкостную хроматографию. Приэтом выделяют в каждом из методов анализа выделяют свои разновидности. В газовой разделение идет по виду детектора. В жит-костной по механизму взаимодействия разделяемого вещества (элюата) с неподвижной фазой. В таблице 1 представлены основные виды хроматога-фии, используемые при оценке качества очистки сточных воды на нефтепромысле.

Таблица 1

Виды хроматографии для оценки качества непромышленных сточных вод

Вид газовой/жидкостной хроматографии Оценеваемый компонент Примечания

Газовая хроматография

пламенно -ионизационный детектор (ПИД) Универсальный. Определение содержания органических веществ в сложной их смеси Однако, молекулы с малым содержанием связей С-Н. Так имеющиеся в молекуле гетероатомы (поли-галогенметаны, полигалогенбен-золы и др.), характеризуются невысоким уровнем сигнала на хроматограмме. [3]

детектор электронного захвата (ЭЗД) Селективный. Определение хлорорганических пестицидов, полихло- рированных бифенил, гало-генметанов При этом возникают трудности, связанные с недостаточной его селективностью (в частности, с невозможностью различать галогенсодержащие соединения между собой). А также чувствительность к изменениям температуры. Сравнительно невысокий верхний температурный предел использования и ограниченный линейный диапазон

Термоионный детектор (ТИД) Селективный. Идентификация азот- и фосфор-органических соединений, и для анализа смесей с углеводородами превосходит чувствительность ПИД на 2-4 порядка к соединениям, содержащим такие гетероатомы, как азот и фосфор[3]

пламенно-фотометрический детектор (ПФД) Селективный к серо- и фосфорсодержащим соединениям. При необходимости различить эти элементы используют разные интерференционные фильтры. Так, при использовании интерференционного фильтра на фосфор селективность к фосфору относительно серы выше в 5-10 раз. А при использовании интерференционного фильтра для серы селективность к сере относительно фосфора выше в 100 раз. [3]

Фотоионизационный детектор (ФИД) Высокая селективность по отношению к полициклическим ароматическим углеводородам, а также к летучим органическим соединениям, содержащим атомы серы и фосфора. Использование воздуха в качестве газа-носителя и отсутствие пламени дают ФИД существенные преимущества по сравнению с ПИД. Однако, нижний предел детектирования для большинства органических соединений у ФИД в 10-30 раз ниже, чем у ПИД.

Масс-селективный детектор (МСД) возможность определения молекулярной массы неизвестного вещества и количественное определение пи-кограммовых уровней концентраций. То есть можно определить качественный и количественный состав загрязнений в воде Разработано и включено в число стандартных большое число методик по определению с помощью системы КГХ/МС супертоксикантов (диоксинов, ди-бензофуранов. ПАУ. ПХБ, пестицидов, хлорфено-лов и др.) в воде, предельно допустимые концентрации которых имеют низкие значения[3]

Детектор инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (ИФС) Универсальный. Сложные смеси различных компонентов Идентификация компонентов сложных смесей основано на том, что ИК-спектры характерны для каждого индивидуального вещества. Если молекула интенсивно поглощает ИК-излучение, спектры могут быть получены при поступлении в детектор в количестве 1нг вещества. Из-за своей относительно низкой чувствительности для повышения надежности качественного анализа система КГХ/ИФС в основном используется в сочетании с другими спектральными методами.

Атомно-эми-ссионный детектор (АЭД В настоящее время уже разработаны методики для количествен- ного определения в воде большого числа соедине-ний,содержащих атомы С, Н, О, N. F. С1, Вг, I. S, Р. Бп Б1. И& РЬ. Л8, Бе, БЬ, N1. Со, V, БЬ. Си. Мп Кроме того, имеется возможность регистрации изотопного состава элементов анализируемых веществ Основные характеристики АЭД - минимально детектируемые уровни определения для различных элементов, селективность и линейный динамический диапазон. Сравнение этих величин с характеристиками других детекторов свидетельствует об универсальности АЭД. Так как минимально детектируемый уровень (МДУ) АЭД колеблется от 0,2 пг/с до 50 пг/с в зависимости от элемента. [3]

жидкостная хроматография

Высокоэффективная жикостная хроматография определение летучих и малолетучих фенольных соединений, полициклических ароматических углеводородов, азотсодержащие гетероциклические углеводороды ВЭЖХ является вариантом колоночной жидкостной хроматографии. Подвижная фаза — элюент — проходит через колонку, заполненную сорбентом, с большей скоростью за счет значительного давления на входе в хроматографическую колонку. ВЭЖХ является удобным способом разделения и проведения количественного и качественного анализа нелетучих термолабильных соединений с малой и большой молекулярной массой.

Ионная жидкостная хроматография анионов неорганических кислот (HCl, HNO, H2S, H3BO3); моно- и дикарбо-новых кислот; щелочных и щелочноземельных металлов; анионных комплексов переходных металлов; оксоанионов; алифатических аминов; оксидов азота, серы и фосфора. [4] Предназначена для разделения катионов и анионов на ионообменниках низкой емкости. Она позвояет определять большое число неорганических и органических ионов, а также одновременно определять катионы и анионы. Обладает высокая чувствительность (до 1 нгмл без предварительного концентрирования), высокой селективностью и экспрессность. Во многих случаях нет необходимости предварительной пробоподготовки. Однако она обладает более низкая по сравнению с ВЭЖХ эффективность разделения. А также необходимостью высокой коррозионной стойкости металлических деталей хроматографа особенно при определении катионов.

Приэтом следует отметить, что разновидностей жидкостной хроматографии довольно много. Однако важной особенностью остальных методов является то, что нужно грамотно подбирать элюент в зависимоти от состава исследуемой пробы. Но не всегда возможно с уверенностью сказать какие компоненты будут присутствовать в исследуемом образце. Таким образом, нами подобраны наиболее распространенные виды хроматографического анализа для оценки качества воды с нефтепромысла.

С каждым годом к хроматографическому анализу прибегают все большее и большее количество людей. Это происходит благодаря тому, что для каждого конкретного производства можно подобрать наиболее точный вид хроматографа. Поэтому не удивительно, что сегодня существует в мире и в России более 100 компаний, производящих различные виды хроматографов. Только в России более 50 производств, создающих хроматографическое оборудование. Однако лидирующие позиции на мировом рынке, исходя из анализа интернет-источников, держат фирмы «Agilent Technologies Inc.» (США), «Shimadzu» (Япония), ЗАО СКБ «Хрома-тек» (Россия), «Thermo Fisher Scientific» (США), Bruker (Германия) и Люмэкс (Россия).

Таким образом, в современности метод анализа качества очистки промышленных сточных вод с помощью хроматографов нашел свое применение во многих отралях промышленности и в частности в нефтегазовой сфере. Благодаря возможности подобора эффективного вида хроматогрофа для различных производств, компании топливно-энергетического комплекса могут следить за качеством работы своих очистных сооружений. А также в случае обнаружения превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) компонентов незамедлительно принять соответствующие меры.

Список литературы

1. Xiulan Zhu, Yanlong Ran, Wenjie Guo, Ke Gail, Yanju Li1, Caini Yan , and Baobao Ding. Optimization of reinjection treatment technology for oilfield wastewater in Longdong area // E3S Web of Conferences 194, № 04046 - 2020. URL: Optimization of remjection treatment technology for oilfield wastewater in Longdong area | E3S Web of Conferences (e3s-conferences.org) (дата обращения 30.10.2021)

2. Что такое хроматография? Типы и применение URL: https://new-science.ru/chto-takoe-hromatografiya-tipy-i-primeneniya/ (дата обращения 30.10.2021)

3. Вождаева М.Ю., Цыпышева Л.Г., Кантор Л.И., Кантор Е.А. Анализ органических загрязнителей воды методами газовой хроматографии с различными видами детектирования // М.Ю. Вожда-ева, Л.Г. Цыпышева и др.// - Аналитика и контроль - Т5. - №2. - 2001 - Уфа. 171-185 С.

4. Илларионова Е. А., Сыроватский И. П. Высокоэффективная жидкостная хроматография. теоретические основы метода: Учебное пособие.- Иркутск, 2018. - 50 с.

АНТИДОТЫ КАК СРЕДСТВА ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ТОКСИЧЕСКОМУ ЭФФЕКТУ

ЯДОВИТОГО ВЕЩЕСТВА

Гаранина Р.М.

кандидат педагогических наук, доцент кафедры медицинской химии Самарский государственный медицинский университет, г. Самара, Российская Федерация

ANTIDOTES AS A MEANS OF COUNTERING THE TOXIC EFFECT OF A TOXIC SUBSTANCE

Garanina R.

PhD in education,

Associate Professor of the Department of Medicinal Chemistry

Samara State Medical University, Samara, Russian Federation

Аннотация

В статье рассматриваются вопросы биологической активности химических веществ, специфические и детоксицирующие свойства антидотов. Автор подробно описывает антидотные свойства некоторых химических биологически активных веществ, обосновывает свойства комплексонов как хелатирующих агентов.

Abstract

The article deals with the biological activity of chemicals, specific and detoxifying properties of antidotes. The author describes in detail the antidote properties of some chemical biologically active substances, substantiates the properties of complexons as chelating agents.

Ключевые слова: биологическая активность, яды, отравления, антидоты, антидотные свойства, ан-тидотная терапия, хелатотерапия.

Keywords: biological activity, poisons, poisoning, antidotes, antidote properties, antidote therapy, chelation therapy.

Биологическая активность химического вещества зависит от его структуры, физико-химических свойств, определяется особенностями механизма действия, способами проникновения в организм, своеобразием метаболических превращений в нем.

Биологическая активность характерна, в основном, для органических соединений, которые при сравнительно небольших концентрациях способны проявлять специфическую активность и влиять на различные функции организма: энергетическую, регуляторную, метаболическую, каталитическую. Биологическая, физиологическая активность вещества определяется не концентрацией, но и длительностью влияния на организм. Определенное значение имеет также ответная реакция организма на внедрение токсической дозы чужеродного химического вещества.

Одно и то же химическое вещество может оказаться и ядом, и спасительным лекарством и необходимым для жизни средством в зависимости от ряда условий, при которых оно проникает в организм и взаимодействует с ним. Таким образом, ядовитость вещества есть понятие относительное.

Всем известно изречение швейцарского алхимика и философ Парацельса: «Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным». Например, лечебным действием обладают даже такие ядовитые вещества, как иприт, мышьяк, опий, гиосциамин (белена), аконит, таксин (тисовое дерево), камфора и т.д. В то же время ядовитыми могут быть и лекарственные средства, например, сердечные гликозиды, барбитураты, са-лицилаты, антидепрессанты, антиконвульсанты и т.д.

Основными мишенями для ядовитых веществ являются клеточные мембраны, внутриклеточные ферменты, молекулы нуклеиновых кислот, белки, ферменты; при этом на токсикинетику оказывает влияние наличие молекул, способных связывать токсикант, а также соотношение воды и жира в клетках организма.

В древние времена было распространено мнение о том, что причиной большинства болезней является отравление, в том числе ядами. Практикующие лекари понимали, что против любого яда должно существовать противоядие (антидот); они