CC BY
22
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ
НЕФТЕПРОДУКТОВ
Еськин Антон Андреевич,
ассистент кафедры Инженерных систем зданий и сооружений, ДВФУ, РФ,
г. Владивосток E-mail: eskin.aa@dvfu.ru Ткач Надежда Сергеевна
магистрант кафедры Инженерных систем зданий и сооружений, ДВФУ, РФ,
г. Владивосток Слепенчук Александр Андреевич
студент 5-ого курса кафедры Инженерных систем зданий и сооружений,
ДВФУ, РФ, г. Владивосток
USING SEAWATER FOR INCREASING THE EFFICIENCY OF THE FLOTATION EXTRACTION OF THE OIL PARTICLES.
Eskin Anton Andreevich
assistant lecturer of department Engineering systems of buildings and constructions,
FEFU, Russia Vladivostok Tkach Nadezhda Sergeevna master's degree student of department Engineering systems of buildings and
constructions, FEFU, Russia Vladivostok Slepenchuk Alexander Andreevich student of department Engineering systems of buildings and constructions, FEFU,
Russia Vladivostok
Исследование выполнено при поддержке Программы «Научный фонд» ДВФУ, грант № 12-08-13023-м-18/13
АННОТАЦИЯ
Рассмотрена возможность повышения эффективности флотационного извлечения нефтесодержащих частиц за счет увеличения концентрации электролита в очищаемой жидкости. Произведена оценка возможности повышения концентрации электролита за счет добавления к загрязненным сточным водам морской воды. ABSTRACT
The ability of increasing the efficiency of the flotation extraction of the oil particles by increasing the concentration of the electrolyte in the purified liquid is
considered. The assessment of the ability of increasing the concentration of the electrolyte by adding seawater to the polluted wastewater is carried out.
Ключевые слова: нефтесодержащие сточные воды; флотация; солесодержание; Z-потенциал; пузырек.
Key words: flotation; electrolyte; salinity; zeta potential; bubble.
Введение
В настоящее время для повышения эффективности флотационного извлечения нефтесодержащих частиц широко применяются различные специальные реагенты, однако их применение увеличивает стоимость очистки нефтесодержащих вод и ограничивается требованиями к конечному составу очищаемой жидкости. В связи с этим оказывается актуальной задача поиска более приемлемых способов повышения эффективности флотационной очистки.
Влияние концентрации электролита на эффективность флотационного извлечения.
Степень извлечения нефтепродуктов можно повысить за счет роста солесодержания — путем введения индифферентных электролитов [4]. Характер влияния электролитов на процесс флотационного выделения из воды тонкодисперсных нефтяных частиц определяется, в основном, их влиянием на величину и знак заряда как частицы, так и пузырька, а так же на толщину двойных электрических слоев, определяемую значением ^-потенциалов. Толщина двойных электрических слоев при введении индифферентных электролитов (не способных достраивать кристаллическую решетку коллоидной частицы) снижается, при этом уменьшается и Z-потенциал (рис. 1). С увеличением количества введенных электролитов коллоидная система может перейти в изоэлектрическое состояние (Z=0), при таком условии суммарная сила притяжения между частицей и пузырьком способна принимать положительные значения, а вероятность гетрокоагуляции максимальна.
Рисунок 1. Зависимость С-потенциала пузырька от солесодержания [5]
В работе [4] изучена стабильность нефтепродуктов в воде при добавлении различных веществ. Показано, что эффективность очистки быстро возрастает после того, как концентрация №2СО3 в воде превышает 10 000 мг/л (рис. 2).
О 20 АО 60 ВО 100
!1те (Ьг)
Рисунок 2. Зависимость степени отчистки воды от концентрации Ш2С03 с течением времени при температуре окружающей среды 25 °С [4]
Исследование влияния хлорида кальция и различных коагулянтов на эффективность очистки нефтесодержащей жидкости представлено в работе [8]. Выявлено, что увеличение концентрации хлорида калия способно повысить скорость извлечения нефтепродуктов до уровня соответствующего применению
специальных флокулянтов (рис. 3). Минимальная концентрация электролитов, при которой наблюдается резкий рост степени очистки, составляет 600 мг/л.
100 -
к> -
о ^_1_I_I_I_I_I_1_I_I_I_1_I_
О 200 400 61И) »М 1000 1200
СаС1, (1о5а§е(т£Ь')
Рисунок 3. Зависимость скорости извлечения нефтепродуктов от концентрации хлорида кальция в очищаемой жидкости [8]
Сила действия электролитов возрастает в ряду КаЫ03<КаС1<СаС12<Л1С13 [2], что согласуется с представленными данными.
Влияние электролита на устойчивость пузырька к коалесценции представлено в работе [7]. Экспериментально установлено, что введение в систему №С1 снижает размер пузырьков и уменьшает коалесценцию.
Возможность использования морской воды как источника электролитов.
Если рассматривать в качестве основы очищаемых нефтесодержащих стоков, водопроводную воду г. Владивостока, то ее среднее солесодержание составляет 0,5 мг/л [3]. Солесодержание морской воды Японского моря лежит в пределах 33700—34300 мг/литр. Как известно около 85 % всего солевого состава морской воды составляют ионы № и С1 [1], следовательно, минимальная концентрация данного электролита, необходимая для повышения эффективности флотационного извлечения, должна быть на уровне 10000 мг/л. Решая задачу на приготовление раствора получаем, что для достижения
заданной концентрации к 1 литру очищаемой пресной воды необходимо добавить около 0,4 л морской воды. Вывод
Согласно проведенному анализу работ, установлено, что с ростом солесодержания очищаемой жидкости уменьшается Z-потенциал частицы и возрастает Z-потенциал пузырька, снижается размер зародышевых пузырьков и увеличивается их устойчивость к коалесценции. Сочетание этих факторов приводит к росту эффективных актов гетерокоагуляции. Таким образом, индифферентные электролиты возможно использовать в качестве реагентов, повышающих степень очистки нефтесодержащих вод. Показано, что в качестве электролита можно использовать морскую воду, при этом ее количество, которое необходимо добавить к очищаемой жидкости, составляет около 400 мл/л. Кроме этого в качестве дешевого источника электролитов можно применять рассол, полученный при опреснении морской воды.
Список литературы:
1. Алекин А.О. Химия океана / О.А. Алекин, Ю.И. Ляхин // Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 344 с.
2. Еськин А. А. Влияние концентрации электролита на эффективность флотационного извлечения. Обзор работ. / Еськин А.А., Ткач Н.С., Амёхина А.В., Слепенчук А.А. // Международный научно-исследовательский журнал (Research Journal of International Studies). — 2013. — № 6-1 (13). — С. 56—60.
3. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов. М. Недра, 1983. — 263 с.
4. Трунова И.Е. Гигиеническая оценка качества питьевой воды во Владивостоке / И.Е. Трунова, С.В. Зарецкая // Pacific Medical Journal, — 2006, № 3, — p. 64—66.
5. Ashrafizadeh S.N. Emulsification of heavy crude oil in water by natural surfactants / S.N. Ashrafizadeh, E. Motaee, V. Hoshyargar // Journal of
Petroleum Science and Engineering. Volumes 86—87, May 2012, Pages 137— 143.
6. Najafi A.S. A novel method of measuring electrophoretic mobility of gas bubbles / A.S. Najafi, J. Drelich, A. Yeung, Z. Xu, J. Masliyah // Journal of Colloid and Interface Science, Volume 308, Issue 2, 15 April 2007. — P. 344— 350.
7. Nguyen T.P. The influence of gas velocity, salt type and concentration on transition concentration for bubble coalescence inhibition and gas holdup / M.A. Hampton, A.V. Nguyen, G.R. Birkett // Chemical Engineering Research and Design, Volume 90, Issue 1, January 2012, Pages 33—39.
8. Tong K. Evaluation of calcium chloride for synergistic demulsification of super heavy oil wastewater / K. Tong, Y. Zhang, P.K. Chu // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Volume 419, 20 February 2013, — P. 46—52.
