CC BY
44
4. Улинец Э. М. Математическая модель теплового воздействия пожара разлива нефтепродукта на резервуар / Э. М. Улинец // Проблемы пожарной безопасности. - 2008. - Вып. 24. - С. 227-231.
Обеспечение некоторых эксплуатационных свойств адсорбентов
для нефти и нефтепродуктов
Бобрышева С. Н., Журов М. М., ШингирейК. В.,
Гомельский инженерный институт МЧС Республики Беларусь, г. Гомель
Освоение природных ресурсов и применение их для очистки природных систем от загрязнений нефти и нефтепродуктов (далее НП) является актуальным. Принято выделять физические (механическое, радиоактивное, световое, шумовое, электромагнитное и тепловое), биологические (биотическое, микро- и макробиологическое) и химические загрязнения биосферы. Особый интерес вызывают загрязнения НП гидросферы, требующие оптимизации процесса ликвидации разливов НП на водных средах. Загрязнение воды НП происходит при добыче, транспортировке и переработке нефти, а также в результате стока сточных вод, загрязненных НП. [1-3].
Ликвидация аварийных разливов включает локализацию нефтяного пятна, сбор основной массы разлитой нефти с поверхности воды с последующей ликвидацией остаточной пленки [4]. Известны механические, физико-химические, химические, биохимические методы для очистки воды от НП. Из физико-химических методов большой интерес представляет адсорбция.
Беларусь обладает богатейшими залежами минеральных ископаемых и реальными возможностями их добычи и использования в качестве адсорбентов. Их адсорбционные свойства определяются в основном специфическим строением каркаса кристаллической решетки и развитой межфазной поверхностью. Указанные природные минералы, обладают высокоразвитой внутренней поверхностью, способностью к набуханию, а также устойчивостью к воздействию внешней среды. Этим требованиям соответствуют глины отечественных разработок месторождений Гомельской и Могилевской области, обладающие слоистой структурой породообразующего минерала, развитой удельной поверхностью и склонностью к принудительному диспергированию - глины бентонитового класса. К бентонитам относятся тонкодисперсные высокопластичные глины, основную роль в составе которых играет монтмориллонит. Способность монтмориллонита приобретать определенную степень дисперсности и склонность к принудительному диспергированию под действием внешних нагрузок позволяет представить глины как твердотельную матрицу с высокой возможностью модификации [5].
Для обеспечение эксплуатационных свойств адсорбентов проводят модификацию различными веществами, одной из целей которой может являться
обеспечение основы порошка адсорбента гидрофобностью. Для гидрофобиза-ции адсорбентов применяются парафин, силиконовое или нефтяное масло, мо-ноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля, высокомолекулярные соединения и др. Обработка материалов гидрофобизаторами осуществляется погружением в растворы или расплавы последних, распылением по поверхности с последующим отверждением и т. п. Сам гидрофобизатор должен обладать хорошей адгезией к материалу, равномерно распределяясь и полностью покрывая его, не вымываясь при эксплуатации и не растворяясь в НП. Максимальный эффект достигается в результате подбора такого гидрофобизатора, применение которого позволяет исключить дополнительное введение в сорбент еще и активного вещества, обеспечивающего увеличение нефтеемкости полученного материала.
Авторами работы для обеспечение эксплуатационных свойств адсорбентов предложена модификация глины, предварительно активированной 10 % раствором серной кислоты при температуре 80 °С в течение 3-4 часов, обеспечивающая требуемую гидрофобность и дисперсность (удельную поверхность) адсорбента.
Химический состав отечественных месторождений (Белоруссия, Гомельская область) определяли на спектрометре эмиссионном с индуктивно-связанной плазмой серии iCAP 6000 (модель iCAP 6300 Radial - рис). Данный прибор предназначен для измерения содержаний различных элементов в растворах, продуктах питания, почвах, металлах и их сплавах и т. д. и применяются в заводских и научно-исследовательских лабораториях различных организаций, результаты исследований химического состава представлены в табл. 1.
Рис. ИПС-спектрометр iCAP 6300 Radial
Из табл. 1 видно, что бентонитовая глина относится к виду кальциевых, которые проявляют адсорбционные свойства лучше, чем натриевые. Различаются два вида бентонитовых глин - кальциевые и натриевые, причем сложная структура обоих видов различна. Типичные кальциевые бентониты обладают большими значениями порового пространства по сравнению с натриевыми образцами, поэтому для последних характерна менее выраженная способность к набуханию, а сам процесс замедлен [6]. Значит, максимальная влага набухания у естественных бентонитов, содержащих преимущественно двухвалентные ионы в обменном комплексе, всегда больше, чем у натриевых природных образ-
цов, что хорошо согласуется с данными по гидрофильности катионозамещен-ных бентонитов. Кроме того, если бентониты содержат больше двухвалентных обменных катионов Са2+, Mg2+, они имеют большее количество активных центров на поверхности частиц, по которым осуществляется водородная связь дисперсной фазы с дисперсной средой. Если же в составе обменных катионов преобладают одновалентные металлы, главным образом Ка-ионы, то у них проявляется в меньшей степени сорбционная активность поверхности. В связи с этим природные кальциевые бентониты являются лучшими сорбентами в сравнении с натриевыми, для которых наряду с малой каталитической активностью отмечается и термическая неустойчивость [6]. Поскольку скорость адсорбции на таких сорбентах зависит от скорости диффузии вещества в поры, то адсорбционное равновесие для мелкодисперсных адсорбентов-бентонитов устанавливается медленно [6].
Таблица 1
Химический состав бентонитовой глины (масс.%)
SiO2 СаО А1203 Fe2O3 М§0 Др.
58 30,68 6,63 3,12 1,14 0,43
Анализ литературных данных показал, что улучшение каталитических и адсорбционных свойств алюмосиликатных глин возможно в результате перевода натриевого бентонита в кальциевые формы. Однако насыщение образцов природных глин кальциевым катионом требует строгого соблюдения определенных условий процесса, поэтому не всегда можно получить образцы заданного состава и не исключена вероятность образования сложных кальций-натриевых материалов [6].
Другим способом увеличения емкости обмена бентонитов является их механическая активация [6]. Для этого необходимо длительное истирание глин в шаровых мельницах, т. е. наличие дорогостоящего оборудования. Применение же тонкодисперсных адсорбционных материалов придает коллоидный характер очищаемой системе, что затрудняет в дальнейшем разделение осадков и жидкой части системы. Более перспективно кислотное активирование бентонитовых глин [6].
Для придания бентонитовой глине гидрофобности проводили модификацию глины с использованием отходов жировых производств (соапстоков) и нефти. Модификацию глины проводили с использованием следующего технологического приема: измельчение глины с применение планетарной мельницы совмещено с модификацией путем нанесения модификатора (промазывания) на стенки размольных стаканов, что одновременно увеличивает ее удельную поверхность. Так при размоле происходит образование новых активных поверхностей вещества (увеличивается удельная поверхность), а количество вводимого модификатора для придания глине необходимой гидрофобности (более 6 ч) составляет до 5 % при вводе соапстока и до 5 % при вводе нефти. Степень гид-рофобности полученного модифицированием адсорбента определялась путем
сравнения гидрофобизированного образца с исходной глиной по величине вла-гопоглощения и водоотталкивания. Результаты испытаний сведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты испытаний адсорбента на гидрофобность
Состав модификатора Влагопоглощение, % Водоотталкивание, ч
Без гидрофобизатора 3,26 Сразу впитывает влагу
5 % соапстоков 2,6 >6
5 % нефти 2,8 >6
Библиографический список
1. И. В. Вольф, Н. И. Ткаченко, Химия и микробиология природных и сточных вод, Изд-во ЛГУ, Ленинград, 1973.
2. А. Б. Горницкий, Л. М. Гурвич, О. Г. Миронов и др., Методы и средства борьбы с нефтяным загрязнением вод Мирового Океана, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1989.
3. Д. Э. Паулсен, М. Норман, Д. Гетлиф, Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 10 (2003) 23.
4. О. С. Мочалова, Л. М. Гурвич, Н. М. Антонова, Защи-та окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 3 (2004) 20.
5. А. И. Мальцев, Нанотехнологии: вчера, сегодня, завтра /Интеграл, № 5,2003, С. 23-28.
6. М. Т. Ошакбаев, Использование природных алюмосиликатных глин для очистки фосфорной кислоты // «Химический журнал Казахстана», № 1, Алматы 2009.
Исследование скорости ультразвука в жидком теплоносителе ga-in
эвтектической концентрации для обеспечения безопасной эксплуатации ядерного реактора на быстрых нейтронах
Борисенко А. В., Курочкин А. Р., Баранова О. Ю., Сушкевич А. А.,
Уральский институт ГПС МЧС России, г. Екатеринбург
Будущее ядерной энергетики большинство специалистов связывают с реакторами на быстрых нейтронах. Одной из важнейших задач является обеспечение безопасной эксплуатации ядерного реактора.
Галлий характеризуется самым большим температурным диапазоном существования в жидком состоянии по сравнению со всеми другими химическими элементами: температура замерзания 302,92 К, кипения 2478 К. Он обладает низкой химической активностью, высокой стойкостью на воздухе, не активиру-
