CC BY
11
Проведет дослщження дозволять визначити за-здалепдь тривалiсть процесу бродiння для того, щоб пiдготувати апарати цieï схеми до подальших техноло-гiчних операцш i виконати це ретельно. Поширення цих
результатiв можливе для шших виробництв з перюдич-ною роботою обладнання. Напрямком подальших до-слщжень автори вбачають у створеннi нечико'! системи керування спiввiдношенням зазначених концентрацш.
Лiтература
1. Ярощук Л.Д., Раухвергер I.A. Визначення тривалост ферментацй' бюетанолу [Текст]: Тези доповiдей п'ято! науково-практич-но! конференщп студентiв. - К.: НТУУ «КП1», - 2011. - С. 26 - 27.
2. Fermentation of Ethanol (Highlighted by Environmental Microbiology - 2008 - №10(1) - С. 278-279.
3. Споаб керування процесом ферментацй у виробнищга бюетанолу [Текст] : пат. 64618 Укра!на : МПК11 С12М 1/36, Л.Д. Ярощук, I.A. Раухвергер ; заявник i патентовласник Л.Д. Ярощук, I.A. Раухвергер. - № U201105180 ; заявл. 26.04.2011 ; опубл. 10.11.2011, Бюл. № 21. - 3 с. : ш.
-□ □-
Дослиджено 3aK0H0MipH0cmi видалення Ï3 cmi4Hux вод барвнитв за допомогою флотоек-стракцй. На основi проведених експериментiв встановлено вплив рН середовища, часу прове-дення процесу, мольного спiввiдношення реагу-ючих речовин та визначет ращональт умови проведення флотоекстракци
Ключовi слова: флотоекстракщя, поверх-нево-активш речовини, метиленовий блакит-
ний, стiчнi води □-□
Исследованы закономерности удаления из сточных вод красителей методом флотоэк-стракции. На основе проведенныхэксперимен-тов установлено влияние рН среды, времени проведения процесса, мольного соотношения реагирующих веществ и определены рациональные условия проведения флотоэкстрак-ции
Ключевые слова: флотоэкстракция, поверхносно-активные вещества, метилено-
вый голубой, сточные воды □-□
The main characteristics of removal dyes from wastewater by solvent sublation were investigated. The influence of pH, time, molar ratio of rea-ctants was studied and the reasonable conditions of the process were determined
Key words: Solvent sublation, surfactant, methylene blue, wastewater -□ □-
УДК 622.765:542.61:546.571
ФЛОТОЕКСТРАКЦ1ЙНЕ ВИДАЛЕННЯ БАРВНИК1В 13 СТ1ЧНИХ
ВОД
Т.I. Обушенко
Старший викладач* Контактний тел.: (044) 454-97-35 E-mail: [email protected] I.M. А с т р е л i н
Доктор техшчних наук, професор, декан xiMiKO -технолопчного факультету, завщувач кафедри* Контактний тел.: (044) 454-97-35 E-mail: [email protected] Н.М. Толстопалова Кандидат техычних наук, доцент* Контактний тел.: (044) 454-97-35 E-mail: [email protected] В.О. Батюк* *Кафедра технологи неоргашчних речовин та загальноТ хiмiчноT технологи Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни «КиТвський пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги, 37, м. КиТв, УкраТна, 03056
Вступ
У зв'язку з обмеженою юльюстю запаив пршно'1 води на Землi (запас доступно'! пршно'1 води на планет становить всього 5 - 6 тис. м3 на душу населення) проблема охорони пдросфери невпинно загострю-еться, хоча для ïï вирiшення людство прикладае
чималих зусиль. PiCT мiст, бурхливий розвиток про-мисловостi, iнтенсифiкацiя сiльського господарства, значне розширення площi земель, що зрошуються, покращення культурно-побутових умов i ряд шших факторiв - всi щ чинники ще бiльше ускладнюють проблеми забезпечення пршною водою, незважаючи на значний вклад у захист пдросфери, за рахунок
розроблення та впровадження сучасних мехашчних, хiмiчних та бюлопчних технологiй очищення стокiв. Негативний внесок створюють органiчнi сполуки, яю особливо небезпечнi як забруднювачi навколишньо-го середовища унаслiдок комплексного впливу i не прогнозованостi наслiдкiв. Шкщлива дiя органiчних речовин, що потрапляють у водойми, посилюеться за рахунок кумулятивного ефекту (прогресуюче збшь-шення вмiсту шкiдливих сполук у кожнш наступнiй ланцi трофiчного ланцюга). Серед таких оргашчних забруднювачiв чiльне мшце займають барвники, якi широко застосовують у рiзних галузях промислово-си та в побутi. Сучаснi синтетичш барвники зi складною хiмiчною структурою не пiдлягають бiохiмiчнiй деструкцп у водних системах. 1х концентращя, на-приклад, у стiчних водах текстильних виробництв в залежноси вщ типу барвника коливаеться в межах вщ 5 до 40 мг/дм3, що багаторазово перевищуе гранично допустимi норми (0,05 - 0,5 мг / дм3) впливу на навколишне середовище. На жаль, наявш технологii очищення стiчних вод вщ цих речовин досить часто недосконалi та неефективнi [1, 2].
Iснуючi методи фiзико-хiмiчного очищення сич-них вод вщ барвникiв можна роздшити на три основ-нi групи.
Перша група методiв забезпечуе вилучення за-бруднень переведенням барвникiв у осад або фло-тошлам шляхом сорбцп на пластiвцях гiдроксидiв металiв, що утворюються при реагентнiй обробщ стiчних вод (коагуляцiя, реагентна натрна флотацiя та iн.). До недолшв цiеi групи можна вiднести: не-високий ступiнь очищення, особливо знебарвлення, необхщшсть утилiзацii осадiв водоочищення та iх зневоднення.
Друга група включае сепаративш методи (сорб-цiя на активному вугiллi i макропористих iонiтах, зворотний осмос, ультраф^ьтращя та iн.). Щ методи забезпечують високий ступiнь очищення сичних вод, однак вимагають попередньоi механiко-хiмiчноi обробки з метою видалення нерозчинних домшок, складнi в апаратурному оформленш, мають високу собiвартiсть очищення.
Третя група поеднуе деструктивш методи, засно-ванi на глибоких окисно-вщновних перетвореннях, iнiцiйованих рiзними фiзико-хiмiчними процесами, зокрема дiею окисникiв (О2, О3, С12, Н202), ультра-фiолетового й сонячного випромшювання, метод Фентона. У б^ьшоси випадкiв при 'х реалiзацii не утворюються осади, в оброблювану воду не вно-сяться додатковi забруднення у виглядi хлоридних, сульфатних i iнших юшв, однак при реалiзацii цих методiв вiдбуваеться безповоротна втрата цiнних компоненив [1, 3].
Усе це зумовлюе необхщшсть розроблення та впровадження ефективних i водночас недорогих у виконанш та експлуатацii технологiй очищення сич-них вод вiд барвникiв. Пошук нових, бiльш доско-налих та економiчно доцiльних методiв, що дають можлившть не тiльки видаляти барвники з сичних вод, а й регенерувати дороп компоненти, е одним з основних напрямюв розвитку технологи очищення сичних вод. З цiеi точки зору привабливими ви-глядають рiзновиди флотацiйних методiв, а саме - флотоекстракщя, яка е прогресивним розвитком
юнно' флотацii [4] ^ безумовно, превалюе над остан-ньою в тих випадках, коли е небажаним утворення тни, необхiдноi для процесiв iонноi флотацп, або метою е кiлькiсне вщокремлення домiшок з води для аналггичних потреб. До переваг флотоекстракцii належать: висока ефектившсть вiддiлення оргашчно' та водно' фаз; високий концентрацшний коефiцiент (може досягати 200:1); незначш витрати органiчно-го розчинника; простота апаратурного оформлення; уникнення небажаного утворення емульсш (сублат розчиняеться в оргашчному шарi без iнтенсивного перемiшування водно' та оргашчно' фаз).
Флотоекстракцiя (як метод розд^ення й концен-трування) вже застосовуеться при очищенш сичних вод вiд органiчних домiшок [5 - 9] та в аналиичнш хiмii як спосiб кiлькiсного визначення слвдв металiв [10 - 17] або поверхнево-активних речовин [18, 19]. Особливосп флотоекстракцп дозволяють в подаль-шому рекуперацiю барвникiв iз сичних вод.
Барвник - метиленовий блакитний, основний ть азиновий барвник, застосовують для фарбування бавовни, вовни, шовку в яскраво-блакитний колiр. В аналиичнш хiмii застосовуеться для визначення хлораив, перхлоратiв, катiонiв ртутi, олова, магшю, кальцiю, кобальту, кадмiю. У медицин використову-еться як антисептик, антидот при отруенш щашда-ми, чадним газом та «рководнем.
Постановка задачi
Метою дано' статтi е досл^ження законо-мiрностей видалення зi спчних вод барвникiв, на прикладi метиленового блакитного за допомогою флотоекстракцп.
Флотоекстракщя - флотацшний процес, тд час якого сфлотована речовина (сублат) концентруеться в тонкому шарi органiчноi речовини, що знаходиться на поверхш водно' фази. Сублат уворюеться куло-швськими силами притягання мiж полютантом та поверхнево - активною речовиною (збирачем) та шд дiею потоку газу переноситься в оргашчний шар. Для утворення сублату застосовувались таю поверхнево-активш речовини як лаурилсульфат натрж, сульфа-нол, каприлат та лаурат натрж, якi вже тривалий час використовуються як збирачi при флотацп, завдяки ''х поверхневiй активностi i утворенню комплексних сполук з барвниками.
В якостi екстрагенту на основi попереднiх дослщ-жень було обрано - iзоамiловий спирт. Концентращя метиленового блакитного в модельних розчинах 10 мг/дм3.
Експериментальна частина
Лабораторна флотоекстракцшна установка i методика здшснення експериментальних дослiджень представлена в робоп [20]. Ефективнiсть процесу ощнювали за величиною ступеня видалення барвника ( Х, %) iз iмiтатiв.
На процес флотоекстракцii впливають рiзнi фак-тори, такi як час проведення процесу, рН водного середовища, мольне сшввщношення барвник : ПАР
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1,5
2,5
-лаурилсульфат натр1ю ■
ПАР : барвник
—сульфанол
каприлат натрию
Рис. 1. Залежжсть ступеня вилучення метиленового блакитного вщ молярного сшввщношення ПАР : барвник
та пористшть фiльтру Шотта, що використовуеться шд час проведення процесу.
Залежнгсть ступеня вилучення метиленового блакитного в1д спгввгдношен-ня барвник: ПАР. Молекули ПАР беруть безпосередньо участь в утворенш сублату. Вони впливають також на стутнь вилучення, зменшу-ючи значення в^ьно! поверх-нево! енергii на межi розпо-дiлу органiчноi та водно! фаз та стаб^зують поверхню бульбашок. Вилучення барв-ника найкраще вiдбуваеться в системi метиленовий бла-китний - лаурилсульфат на-трiю (рис. 1.), при молярному сшввщношенш 1:2 стушнь вилучення досягае 94,5%, а в системi барвник - сульфанол навиь при сшввщношен-нi 1:3 - стушнь вилучення - 91,5%. При використанш в
якосп ПАР каприлату i лаурату натрiю при такому ж сшввщношенш ПАР : барвник 1 : 3 стушнь вилучен-
ня не досягае навиь 70% за щентичних умов процесу.
Ймовiрно в таких умовах структура i хiмiчнi власти-востi ПАР по рiзному впли-вають на процес видалення барвника.
Залежнгсть ступеня вилучення барвника в1д рНроз-чину. Для визначення опти-мальних значень рН було вивчено залежтсть ступеня вилучення метиленового блакитного вщ рН вихщного розчину (рис. 2).
При рН 2 м^мальний стутнь вилучення спостерь гаеться для лаурилсульфату натрiю - 63,7%, сульфанолу -61,1%, каприлату та лаурату натрж 39,3 та 40% вщповщно. При подальшому зростант рН для системи барвник - каприлат та лаурат натрж стутнь вилучення збшь-
-лаурат натр|ю
100 90 80 70 60 50 40 30 20
-лаурилсульфат натр!ю •
10 15 20 25
Т, хв
-сульфанол —А- каприлат натрт—Щ— лаурат натр!ю
X
100 90 80 70 60 50 40
30
-лаурилсульфат натр|ю ■
Рис. 3. Залежшсть ступеня вилучення метиленового блакитного вщ часу процесу
шуеться i досягае максимального значення ~ 62% ( рН майже 11). Максимум вилучення барвника в системi з лаурилсульфатом натрж спо-стерiгаеться за рН 7 - 94,5%, в той же час у випадку з суль-фанолом треба тдвищувати рН до 11 (Х = 94,1%). Характер графiчноi залежност ступеня вилучення барвника у системi з лаурилсульфатом натрт мае iнший вигляд. За рН 7 спосте-рiгаеться екстремум - 94,5%, при подальшому зростанш рН до 11 мае мшце попршення процесу майже на 10%.
Залежнгсть ступеня вилучення барвника в1д часу процесу. Тривалшть процесу флотоекстракци варжвалась вщ 5 до 20 хв (рис. 3).
рН
-сульфанол
каприлат натр|ю
-лаурат натр|ю
Рис. 2. Залежжсть ступеня вилучення метиленового блакитного вщ рН
1
2
0
2
4
6
8
X
100 90 80 70 60 50 40 30 20
-лаурилсульфат натр! ю ■
-сульфанол
Рис. 4. Залежжсть ступеня вилучення метиленового блакитного вщ пористостi фiльтру (органiчна фаза - iзоамiловий спирт, рН 6-7, час проведення процесу - 10 хв)
За перших 5 хвилин протжання процесу сублат не встигае у повнш Mipi перейти з водно'' фази до оргашч-но1, в результатi чого високий стутнь вилучення не досягався (крiм системи з лаурилсульфатом натрiю). Проте, 10 хвилин щлком достатньо для вилучення метиленового блакитного з робочого розчину для вах розглянутих ПАР. 3i зб^ьшенням часу процесу ступiнь вилучення дещо зменшуеться, для лаурил-сульфату натрт до 92,8%, для сульфанолу до 84,5%, i практично не змшився при використаннi в якостi ПАР каприлату та лаурату натрт: 59 та 57,3% вщпо-вiдно. Подальше зб^ьшення тривалостi процесу до 20 хвилин не призводить до суттевого тдвищення ефек-тивностi флотоекстракцii.
Залежтсть ступеня вилучення вгд пористостг фшь-тру. Дослвджувався процес видалення барвниюв в за-лежностi вiд пористосп обраного фiльтру Шотта i як наслвдок розмiру бульбашок, що утворюються пiд час проведення процесу. В дiапазонi величини пор вiд 16 до 40 мкм спостержаеться найефектившше видалення метиленового блакитного в оргашчну фазу: 95% при
використаннi в якост ПАР ла-урилсульфата № та 92% при ви-користанш сульфанолу. А при збiльшеннi розмiру пор до 100 мкм процес видалення попр-шуеться, проте стутнь очистки (91,2%) забруднено! води при використанш в якостi ПАР лау-рилсульфату натрiю, наближа-еться до норм для повторного використання очищено! води для технiчних цiлей.
Проте, якщо процес перебь гае в присутност в якостi ПАР сульфанолу, ефектившсть очи-щення значно попршуеться i ступiнь очистки досягае зна-чення 81,4%. При подальшому зб^ьшенш величини пор до 160 мкм, спостержаеться знач-не зниження ефективносп видалення метиленового блакитного з розчину. При застосуванш лаурилсуль-фату натрт ступiнь видалення становить 53,1%, а в присутносп сульфанолу - 43,3%. Це можна пояснити тим, що при такому розмiрi пор утворюються дуже велик бульбашки повггря, якi досить швидко проходять через шар розчину не захоплюючи молекули барвника i порушуючи цiлiснiсть органiчного шару.
Висновки
Дослiджено вплив умов флотоекстракцii: рН се-редовища, молярного спiввiдношення ПАР : барвник, тривалосп процесу, розмiру пор (величина пухирцю) на стутнь вилучення метиленового блакитного iз iмiтатiв стiчних вод. Встановлено, що лаурилсульфат натрж у порiвняннi з сульфанолом, каприлатом i лау-ратом натрт, виявив бiльшу ефективнiсть за вдентич-них умов флотоекстракцп.
0
d
Лиература
1. Проскуряков, В.А. Очистка сточных вод в химической промышлености [Текст] / В.А. Проскуряков, Л. И.Шмидт; - Л. : Химия, 1977. - 464 с.
2. Лесьюв, Г. З. Очищения спчних вод вщ барвниюв шляхом адсорбцй на природних дисперсних сорбентах : автореф. дис. канд.. техн. наук : 21.06.01 / Г. З. Лесьюв ; Нацюнальний ушверситет "Льв1вська пол^ехшка". - Л., 2008. - 20 с.
3. Файнгольд, З. Л. Сорбционно-каталитическая деструкция органических загрязнений сточных вод производства медпрепаратов [Текст] / З. Л. Файнгольд, В. Ф. Карпухин, Е. В. Завьялова / 3-я Всесоюзная конф., 21-23 окт. 1987 г. : тез. докл. -М., 1987. - 102 с.
4. Себба, Ф. Ионная флотация: пер. с англ. В.П. Неберы и А.М. Гольмана. [Текст] / М.: Металлургия, 1965. - 170 с.
5. Thoma, G.J. Dissolved air precipitation solvent sublation for oil-field produced water treatment [Текст] / G.J.Thoma, M.L.Bowen, D. Hollensworth, // Separation and Purification Technology. - 1999. - 16, N 2. - P. 101 - 107.
6. Valsaraj, K. Solvent sublation for the removal of hydrophobic chlorinated compounds from aqueous solutions [Текст] / K. Valsaraj, L.Thi-bodeaux, // Water resources. - 1986. - 20, N 9. - P. 1161 - 1175.
7. Bryson,G. Solvent sublation for waste minimization in a process water stream - a pilot scale study [Текст] / G.Bryson, K. Valsaraj // J. of Hazardous Materials. - 2001. - B82. - P. 65 - 75.
8. Smith, J. Bubble column reactors for wastewater treatment. 3. Pilot-scale solvent sublation of pyrene and pentachlorophenol from simulated wastewater [Текст] / J.Smith, K.Valsaraj // Ind. Eng. Chem. Res. - 1997. - 36. - P. 903 - 914.
9. Womack, J. The promise of solvent sublation [Текст] / J.L .Womack / / Separation Sience and Technology. - 1982. - 7,N 17. - P. 897 - 924.
10. Womack, J. Removal of refractory organics from water by aeration. II. Solvent sublation of methylene blue and methyl orange [Текст] / J .Womack, J.Lichter, D.Wilson // Ibid. - 17, N 7.- P. 897 - 924.
11. Kim, Y.-S. Determination of Zinc and Lead in water samples by solvent sublation using ion pairing of metal-naphthoate complexes and tetra-n-butylammonium ion [Текст] / Y.-S.Kim, Y.-S.Choi, W.Lee, Y.-I. Lee // Bull. Korean Chem. Soc. - 2001. - 22, N 8. - P. 821 - 826.
12. Kim,Y.-S. Studies on solvent extraction and flotation technique using metal-dithizone Complexes (II). Determination of trace elements in water samples by solvent sublation [Текст] / Y.-S.Kim, Y.Choi, H.-S.Choi, // Ibid. - 1998. - 19, N 10. - P. 1036 - 1042.
13. Kim, Y.-S. Solvent sublation using 8-hydroxyquinoline as a ligand for determination of race elements in water samples [Текст] / Y.-S.Kim, J.-H.Shin, Y. Choi // Microchemical Journal. - 2001. - 63, N 2-3. - P. 99 - 107.
14. Croot, P.L.Determination of Fe (II) and total iron in natural waters with 3-(2-pyridyl)-5,6-diphenil-1,2,4-triazine (PDT) [Текст] / P.L.Croot, K.A.Hunter // Analytica Chimica Acta. - 2002. - 406, N 2. - P. 289 - 302.
15. Elhanan, J. Solvent sublation of iron (III) Chloride by Tri-n-Octylamine [Текст] / J.Elhanan, B.L. Karger // Analytical Chemistry. - 1969. - 41, N 4. - P. 671 - 674.
16. Kim, Y.-S. Solvent sublation of trace noble metals by formation of metal complexes with 2-mercaptobenzothiazole [Текст] / Y.S.Kim, J.-H.Shin, Y.-S.Choi // Bull. Korean Chem. Soc. - 2001. - 22, N 1. - P. 19 - 24.
17. Kim, Y.-S. Extraction equilibria and solvent sublation for determination of ultra trace Bi (III), In (III), Tl (III) in water samples by ion-pairs of metal-2-naphthoate complexes and tetrabutylammonium ion [Текст] / Y.-S.Kim, Y.-S.Choi, W.Lee // Ibid. - 2002. - 23, N 10. - P. 1381 - 1388.
18. Lu, Y.-J. Mathematical model of solvent sublation of some surfactants [Текст] / Y.-J.Lu, X.-H. Zhu // Talanta. - 2002. - 57, N 5. - P. 891 - 898.
19. Pengyu, Bi The recent progress of solvent sublation / Bi Pengyu, Huiru Dong, Jun Dong. // J. of Chromatography. - 2009. - 20. - P. 3 - 10.
20. Обушенко, Т.1. Закономiрностi процесу флотоекстракцп при очищенш сйчних вод вщ юшв важких меташв [Текст] / Т.1.О6-ушенко, I.M. Астрелш, Н.М.Толстопалова, М.е. Молодченко // Науюж вюп НТУУ "КП1". - 2009. - № 3. - С. 117 - 122.
УДК 136.42+504+330.34
ПОР1ВНЯННЯ Д1ЯЛЬНОСТ1
п1ДПРИ£МСТВ НА
ЗАСАДАХ ЗВЕДЕНОГО 1НДЕКСУ ТА МЕТОДА АНАЛ13У 1£РАРХИ
О.О. Климюк*
Контактний тел.: 093-253-31-08 E-mail: [email protected] Ю.О. Безносик
Кандидат техычних наук, доцент* Контактний тел.: 050-357-639 E-mail: [email protected] *Кафедра мбернетики хiмiко-технологiчних процеав Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни «КиТвський пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги, 37, КиТв, УкраТна, 03056
Вони пропонують використовувати численш шдекси сталосп, яю, як правило, вимiрюються в рiзних оди-ницях. В той час коли важливо ощшювати сталкть за допомогою певних показниюв, школи бувае важко
-□ □-
В щй cmammi описуеться алгоритм розра-хунку зведеного тдексу сталого розвитку, який показуе дiяльнiсть тдприемств по ecix трьох тдикаторах сталостi: економiчному, екологiч-ному та социальному
Ключовi слова: сталийрозвиток, оцшка ста-
лостi, зведений тдекс, показники сталостi □-□
В этой статье описывается алгоритм расчета сведенного индекса устойчивого развития, который показывает деятельность предприятий по всем трем индикаторам устойчивости: экономическому, экологическому и сощиальному Ключевые слова: устойчивое развитие, оценка устойчивости, сведенный индекс, показатели
устойчивости
□-□
This paper presents a model for designing a composite sustainable development index that depicts performance of companies along all the three dimensions of sustainability-economic, environmental, and societal
Key words: sustainable development, sustaina-bility assessment, composite index, Sustainability indicators
-□ □-
1. Вступ
На сьогодшшнш день кнують рiзноманiтнi кри-терп оцшки сталого розвитку окремих тдприемств.
