Научная статья на тему 'ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ'

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
23
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ СИТУАЦИЯ ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА / ЛИКВИДАЦИЯ РАЗЛИВОВ / ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА / СОРБЦИЯ / МНОЖЕСТВЕННАЯ РЕГРЕССИЯ / ХЛОРСОДЕРЖАЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Булкин Сергей Александрович, Шарифуллина Лилия Ринатовна, Гузенков Сергей Александрович

Ликвидация разливов хлорсодержащих веществ засыпкой сыпучими сорбентами направлена на уменьшение концентрации токсичного вещества на месте разлива. Разнообразие сорбентов, применяемых для засыпки мест разлива, обусловлено различием их физико-химических параметров. Важным параметром ликвидации разлива является скорость сорбции токсичного вещества. Углеродные сорбенты представляют собой пористые материалы, физико-химические свойства которых определяют скорость сорбционных процессов. В данной работе предлагается математическая модель, в которой связаны параметры сорбента, обоснованные критерием Фишера и критерием Стьюдента, со скоростью извлечения токсичного хлорсодержащего вещества.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Булкин Сергей Александрович, Шарифуллина Лилия Ринатовна, Гузенков Сергей Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SUBSTANTIATION OF SELECTION OF RATIONAL PARAMETERS OF SORPTION MATERIALS USED IN RESPONSE OF SPILLS OF CHLORINE-CONTAINING SUBSTANCES

Elimination of spills of chlorine-containing substances by backfilling with loose sorbents is aimed at reducing the concentration of a toxic substance at the spill site. The variety of sorbents used for backfilling spill sites is due to the difference in their physicochemical parameters. An important parameter of spill response is the sorption rate of the toxic substance. Carbon sorbents are porous materials whose physicochemical properties determine the rate of sorption processes. In this paper, a mathematical model is proposed in which the parameters of the sorbent, justified by the Fisher criterion and Students criterion, are related to the rate of extraction of a toxic chlorine-containing substance.

Текст научной работы на тему «ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ»

2023'! (56)

УДК 519.23, 355.588.3

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ

JI.P. Шарифуллина

кандидат химических наук, доцент, заведующий кафедрой (химии и материаловедения) Академия гражданской защиты МЧС России имени Д.И. Михайлика

Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск, ул. Соколовская, стр. 1А E-mail: LsharifullinaQamchs.ru

С.А. Вулкин

аспирант, преподаватель кафедры (химии и материаловедения) Академия гражданской защиты МЧС России имени Д.И. Михайлика

Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск, ул. Соколовская, стр. 1А E-mail: s.bulkinQamchs.ru

С.А. Гузенков

кандидат технических наук,

старший преподаватель кафедры

(химии и материаловедения)

Академия гражданской защиты МЧС России

имени Д.И. Михайлика

Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск, ул. Соколовская, стр. 1А E-mail: s.guzenkovQamchs.ru

Аннотация. Ликвидация разливов хлорсодержащих веществ засыпкой сыпучими сорбентами направлена на уменьшение концентрации токсичного вещества на месте разлива. Разнообразие сорбентов, применяемых для засыпки мест разлива, обусловлено различием их физико-химических параметров. Важным параметром ликвидации разлива является скорость сорбции токсичного вещества. Углеродные сорбенты представляют собой пористые материалы, физико-химические свойства которых определяют скорость сорбционных процессов. В данной работе предлагается математическая модель, в которой связаны параметры сорбента, обоснованные критерием Фишера и критерием Стыодента, со скоростью извлечения токсичного хлорсодержащего вещества.

Ключевые слова: чрезвычайная ситуация техногенного характера, ликвидация разливов, химически опасные вещества, сорбция, множественная регрессия, хлорсодержащие вещества. Цитирование: Вулкин С.А., Шарифуллина Л.Р., Гузенков С.А. Обоснование выбора рациональных параметров сорбционных материалов, применяемых при ликвидации разливов хлорсодержащих веществ // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2023. № 1 (56). С. 54 - 64.

Введение

Хлорсодержащие вещества (далее — ХСВ) в настоящее время широко применяют в сельском хозяйстве, в промышленности и в быту. Эти вещества, как правило, являются высокотоксичными соединениями, поэтому их разлив или выброс создает угрозу не только персоналу предприятия, но и населению близлежащих районов, а также может наносить серьезный ущерб биосфере, поскольку эти вещества способны приводить к нарушению функционирования биоценозов окружающей среды [1].

Локализация и обеззараживание источников химического заражения при чрезвычайной ситуации, сопровождающейся выбросом или разливом опасных химических веществ, имеет целью подавление или снижение до минимально возможного уровня воздействия

опасных и вредных факторов, представляющих угрозу жизни и здоровью людей, экологии, а также затрудняющих ведение спасательных и других неотложных работ на аварийном объекте и в зоне химического заражения за пределами химического объекта. Одним из эффективных способов локализации и обеззараживания территории при разливе опасных веществ является сорбция [1].

Актуальность данного исследования связана с тем, что в настоящее время в научной литературе и в нормативных документах отсутствуют рекомендации по выбору поглощающих материалов, которые позволяют минимизировать время ликвидации разливов опасных химических веществ. Снижение времени проведения аварийно-спасательных работ может быть достигнуто увеличением скорости

адсорбционного процесса, что позволит в минимальные сроки достичь значений предельно допустимых концентраций токсичных соединений при их разливе в окружающей среде.

Целью работы является определение параметров сорбционных материалов, оказывающих максимальное влияние на скорость сорбции при ликвидации разливов хлорсодержа-щих веществ.

Основная часть

Экспериментальное исследование скорости сорбционных процессов основывалось на взаимодействии углеродных материалов с модельными растворами, имеющими различную концентрацию хлорсодержащего вещества. В качестве углеродного материала применяли си-бунит, который относится к мезопористым активированным углям (таблица 1).

Физико-химический параметр Значение

Объем микропор, см3/г 0,006

Объем мезопор, см3/г 0,630

Объем макропор, см3/г 0,000

Удельная площадь поверхности, м2/г 373,0

Плотность, г/см3 0,3 - 0,8

Размер частиц, мм 0,1 - 5,0

Таблица 1 — Физико-химические свойства активированного угля сибунит

В модельных растворах использовался водный раствор хлорсодержащего органического вещества - пестицида 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты. В колбу вносили 100 мл объема модельного раствора, добавляли сорбент, сорбцию проводили

в стационарном режиме, фиксируя изменение концентрации раствора за определенный интервал времени. Полученные данные сорб-ционного процесса для разных концентраций растворов хлорсодержащего органического вещества представлены в таблице 2.

Время сорбции, ч АС раствора, мг/л Скорость сорбции, мг/(л-ч)

72 19,32 0,268

72 14,32 0,199

72 13,80 0,192

72 17,80 0,247

72 59,42 0,852

Таблица 2 — Экспериментальные данные скорости сорбции

Аналогичные опыты были проведены с сорбентами, приведенными в таблице 3.

Объемы различных типов пор и удельная площадь поверхности - это основные характеристики сорбента, влияющие на процесс

адсорбции. В экспериментах использовались несколько видов углеродных сорбентов, имеющих различные физико-химические параметры (таблица 3) [2-5].

Таблица 3 Физико-химические характеристики углеродных материалов

Вид углеродного сорбента Шифр сорбента Объем микропор, см3/г Объем мезопор, см3/г Объем макропор, см3/г Удельная площадь поверхности, м2/г

Активированный уголь из кокосового ореха с\ 0,340 0,020 0,000 936,7

Гранулированный активированный уголь С2 0,640 0,000 0,000 1514,0

Активированный уголь сибунит С3 0,006 0,630 0,000 373,0

Углеродные молекулярные сита МБ С-С С4 0,230 0,000 0,380 745,0

Углеродные молекулярные сита МБ С-5 А С5 0,180 0,000 0,380 453,0

Углеродные молекулярные сита МБС-4А Сб 0,130 0,000 0,210 393,0

Микросферический нанопористый углеродный материал - 1 Ст 0,040 0,650 0,000 568,8

Микросферический нанопористый углеродный материал - 2 Св 0,030 0,610 0,000 557,2

Структурные превращения, идущие внутри углеродных материалов при графитации, накладывают свой отпечаток на характеристику поверхности при удалении легколетучих компонентов. Размеры и форма частиц (глобул) сорбента влияют на параметры образующейся пористой структуры (рисунок 1, 2). Удельная площадь поверхности твердого тела определенной массы обратно пропорциональ-

на размеру составляющих его частиц. В идеальном случае, когда частицы имеют форму кубиков одинакового размера с длиной ребра I, удельная поверхность А (поверхность твердого тела массой 1 грамм) определяется выражением:

А = 6/р1,

где р - плотность твердого тела.

Рисунок 1 Образование пористой системы при удалении вещества

Рисунок 2 - Схематическое изображение графитации

Промежутки между частицами образуют пористую структуру, в которой форма и размер пор зависят от параметров самих частиц. Между пластинками образуются клино-

видные поры, а при благоприятных обстоятельствах могут образоваться щели с почти параллельными стенками (рисунок 3).

53 ¿Й

а - Поры сферических частиц б - Поры пластинчатых частиц

Рисунок 3 - Схематическое изображение пор на разных типах частиц

Для углеродного сорбента марки сибунит, использованного в эксперименте, были получены микрофотографии поверхности гранулы

при различном увеличении (рисунок 4, 5) и ее пористой структуры (рисунок 6).

Рисунок 4 - Микрофотография поверхности углеродного сорбента марки сибунит при

увеличении в 30 раз

Рисунок 5 - Микрофотография поверхности углеродного сорбента марки сибунит при

увеличении в 50 ООО раз

1 мкм

Рисунок 6 - Микрофотография системы пор углеродного сорбента марки сибунит при

увеличении в 40 ООО раз

Гранула и внутренняя структура сибунита образована сферическими частицами, которые имеют различные типы упаковок. При плот-нейшей гексагональной упаковке N - число соседей, находящихся в контакте с каждой данной глобулой) равно 12, при тетраэдриче-ской упаковке N равно 4, а при весьма откры-

той структуре N может быть равно 2. Сферические частицы в идеальном случае одинаковы по размеру. От типа упаковок и размеров частиц зависят размеры пор.

Особый интерес во многих случаях может представлять поперечный размер пор, например, диаметр цилиндрических пор или рассто-

яние между стенками щелевых пор. Удобная классификация пор по размерам предложена М.М. Дубининым (таблица 4). В настоящее время она официально принята Международным союзом по теоретической и прикладной химии (ШРАС). Эта классификация основана на следующем принципе: каждый интервал размеров пор соответствует характерным адсорбционным свойствам, находящим свое выражение в изотермах адсорбции.

Таблица 4 — Классификация пор по размерам

Название пор Размеры пор, нм

Микропоры < 2

Мезопоры 2-50

Макропоры > 50

В микропорах, благодаря близости стенок пор, потенциал взаимодействия с адсорбированными молекулами значительно больше, чем в более широких порах, соответственно и величина адсорбции также больше. В работах [6, 7] исследуемые адсорбенты обладали микропористой структурой, что ускоряло процесс адсорбции частиц, имеющих значение диаметра молекулы, соответствующее размерам пор сорбента. Однако при наличии в растворе молекул с большими размерами, чем диаметр пор, происходило снижение скорости адсорбции. Данный факт указывает на важную роль не только микропор, но и мезопор.

В мезопорах происходит капиллярная конденсация, на изотермах наблюдается характерная петля гистерезиса. Макропоры настолько широки, что для них невозможно детально изучить изотерму адсорбции.

Экспериментальное исследование изменения скорости сорбции ХСВ во времени проводилось на углеродных сорбентах с известной массой навески [8]. Скорость сорбции ХСВ -интегральная величина, характеризующая изменение концентрации в единицу времени. Математическая модель зависимости скорости поглощения от сорбционных параметров углеродных материалов была выбрана в виде уравнения линейной регрессии:

Yj = bo + b\X\ + b2X2 + ЬзХз + ЪаХА, (1)

где Yj - скорость сорбции ХСВ па j-ый сорбент, j = 0, 1, 2, ..., 8; Х\ объем микропор; х2 - объем мезопор; х3 - объем макропор;

Х4 - удельная площадь поверхности по методу Брунауэра, Эммета и Теллера (метод БЭТ).

Используя метод наименьших квадратов [9], были определены коэффициенты уравнения (1):

Ь0 = 6,116; Ь\ = 31,863; Ь2 = 3,908; Ьз = 1,865; ЪА = -0,018.

Конечное уравнение множественной регрессии:

Y = 6,116 + 31,863Ж1 + 3,908^2 + 1,865жэ - 0,018^4.

(2)

Достоверность коэффициентов физико-химических параметров подтверждали статистической значимостью, позволяющей отобрать важные для включения или исключения их из математической модели. Для этого все значения исследуемых признаков переводили в стандартный масштаб по формулам:

Xj - среднее значение переменнои х, j

tj =

S (xj)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

. = Уг xj У = ^(у) ,

(3)

(4)

где Xji - значение перемен ной в г-ом факторе;

2, 3, ..., 8;

tj - стандартизированная переменная; ty - стандартизированная переменная у, Уг - значение переменной в г-ом факторе; S(xj) - среднеквадратичное отклонение по переменной Xj;

S(y) - среднеквадратичное отклонение по переменной у.

Таким образом, начало отсчета каждой стандартизированной переменной совпадает с ее средним значением, а в качестве единицы измерения принимается ее среднеквадратичное отклонение S.

Xji Xj

2023'! (56)

Парные коэффициенты корреляции по т переменным позволяют получить оценки

где гХтУ - парные коэффициенты корреляции по фактическим переменным хт и у, т = 1, 2, 3, 4;

,0-коэффициентов. В этом случае система нормальных уравнений имеет вид:

(5)

/Зт - стандартный линейный коэффициент регрессии.

Для анализируемых в работе данных система уравнений (5) будет иметь вид:

Тх1у — + Тх\х2 $2 + ••• + ^Х1Хт Рт,у 1"Х2У — Тх2х\Р1 + Р2 + ••• + 1"Х2Хт Рту

^ хту — гхтх1@1 + + ••• + Рт у

—0,285 — - 0,658,02 - 0,109,03 + 0,955,04, —0,325 — —0,658,01 + А — 0,610,03 — 0,432,04, 0,670 — —0,109,01 — 0,610,02 + ,03 — 0,337,04, . —0,528 — 0,955,01 — 0,432,02 — 0,337^3 +

(6)

Решение системы уравнений (6) позволяет получить значения коэффициентов:

,01 = 4,129; ¿2 = 0,775; & = 0,224; ,04 = -4,062.

Окончательный стандартизированный вид уравнения:

¿у — 4,129^1 + 0,775^2 + 0,224^3 — 4,062^ • (7)

^-коэффициенты позволяют определить значения коэффициентов регрессии в естественном масштабе по формулам:

Ь3 —р

б(У)

а — у

Е".

'зхз

(8)

(9)

где - коэффициенты уравнения регрессии, а

Определение значимости коэффициентов уравнения множественной регрессии произве-

ды вычисляется как:

п — т — 1,

(10)

п

т - число оцениваемых параметров процесса.

Статистическая значимость коэффициентов регрессии подтверждается при выполнении условия:

и —

Sbi

где ¿г - значение критерия Стьюдента для ^'-го фактора;

- значение коэффициента ]-то фактора; Бь;! - стандартная ошибка коэффициента bj. Табличное значение критерия Стьюдента рассчитывалось по формуле:

Ттабл.(п — т — 1; а) — (3; 0,05) — 3,182,

где Ттабл. - табличное значение критерия Стьюдента [10]; а

Статистическая значимость коэффициентов множественной регрессии представлена расчетами (11-15):

6,116

— тттт^ — 2,484 < 3,182, (11)

1

2—

2,462

31,863 14,759

3,908 4,469

— 2,15^ < 3,182, (12)

— 0,874 < 3,182, (13)

и

1,865 4,283

= 0,435 < 3,182,

(14)

и = -ОО!8 = 2,571 < 3,182. (15)

Следовательно, все коэффициенты, Ь\, Ьз и 64, являются статистически не значимыми.

Коэффициенты уравнения регрессии, описывающей поверхность зависимости скорости сорбции от физико-химических параметров, выбирались по ^-статистике распределения

Фишера (^-тест). Выдвигалась гипотеза о пулевом значении всех коэффициентов регрессии при объясняющих переменных:

Но : К2 = 0; Д = & = ... = Рш = 0,

#1 : К2 = 0.

Коэффициент детерминации (В?) рассчитан по линейным значениям парной корреляции (гХтУ) и равен 0,866, что позволяет вычислить значение критерия Фишера по формуле:

В2 п - т - 1 0,866 8 - 4 - 1

^ =-;т х -=--- х -= 4,843,

1 - К2 т 1 - 0,866 4

(16)

где к1 - число факторов модели, равное 4; к2 - число степеней свободы, равное 3; Ркр (4; 3) = 9,117 (а = 5%) [8]. Поскольку фактическое значение Р < ^

кр)

то коэффициент детерминации статистически незначим. Для выявления значимости вклада каждого коэффициента воспользуемся формулой частного .Р-критерия по фактору х^:

=

В2 - К2(Х1,ХП)

1 - К2

Введем условие, которое заключается в следующем: если наблюдаемое значение больше то статистически оправданным

является введение дополнительного фактора Ху Взаимосвязь ^-критерия и критерия используется для оценки значимости коэффициента регрессии при ]-м факторе:

х (п - т - 1).

(17)

Таблица 5 — Частные и табличные значения критериев Фишера ./-ого фактора при а = 5%

]-ът фактор р ± кр

1 -26,370 9,117

2 -5,631 9,117

3 3,361 9,117

4 48,012 9,117

ЧЬ = 0) = <.

(18)

Полученные по формуле (17) частные (Рх^ и табличные (^Кр) [И] значения представлены в таблице 5.

Фактор Х4 удовлетворяет условию FXj > следовательно, включение его в математическую модель обосновано. Статистическая значимость поверхности скорости адсорбции по параметрам сорбента, подтвержденная коэффициентом детерминации и критерием Фишера, принимает вид:

У = 6,116 + 31,863ж1 + 3,908^2 + 1,865жз - 0,018ж4.

(2)

«орвента

Рисунок 7 Гистограмма значений коэффициентов уравнения (2)

Исходя из физических представлений о сущности явления, можно следующим образом характеризовать влияние факторов на скорость сорбционных процессов при ликвидации разливов хлореодержащих веществ. Такой параметр, как объем микропор сорбента (ж1), оказывает наибольшее влияние на изменение скорости сорбции. При одинаковом значении объемов микро- {х1) и мезопор (ж2) в сорбенте приращение скорости по каждому из них соотносится как 5:1. Влияние площади удельной поверхности сорбента (ж4) на скорость сорбции незначительно (рисунок 7).

Выводы

В результате анализа проведенных экспериментов установлено, что скорость процес-

са сорбции зависит от объемов микро- и ме-зопор, а также от удельной площади поверхности сорбента, причем увеличение удельной площади поверхности сорбента замедляет процесс адсорбции. Поэтому при проведении мероприятий по ликвидации разливов хлореодержащих веществ необходимо выбирать сорб-ционный материал, имеющий в составе микро-и мезопоры, что позволит увеличить скорость процесса сорбции, сокращая время, требуемое для ликвидации разливов хлореодержащих веществ.

При получении новых видов сорбентов рекомендуется отдавать предпочтение технологиям, позволяющим образовывать большое число микро- и мезопор.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литература

1. Кирсанов М.П. Разработка и применение адсорбционных процессов в технологиях очистки сточных и природных вод от кислород- азот- и хлореодержащих органических соединений: диссертация ... доктора технических наук: 25.00.36. Кемерово. 2007. 247 с.

2. Веденяпина М.Д.. Шарифуллина Л.Р.. Кулайшин С.А.. Веденяпин А.А.. Лапидус А.Л. Адсорбция 2.4-дихлорфсноксиуксусной кислоты на активированном угле // Химия твердого топлива. 2017. № 2. С. 51 57.

3. Веденяпина М.Д., Кряжев Ю.Г., Райская Е.А., Кулайшин С.А., Веденяпин А.А., Лапидус А.Л. Углеродный материал из иоливииилхлорида как адсорбент 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты // Химия твердого топлива. 2017. № 4. С. 36-41.

4. Веденяпина М.Д., Шарифуллина Л.Р., Кулайшин С.А., Стрельцова Е.Д., Веденяпин А.А., Лапидус А.Л. Адсорбция 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты и феноксиуксусной кислоты на сибуните // Химия твердого топлива. 2018. № 1. С. 55 - 58.

5. Кулайшин С.А., Веденяпина М.Д., Райская Е.А., Вельская О.В., Кряжев Ю.Г. Адсорбция 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты на мезопористом материале на основе технического углерода. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2021. Том 57. № 3. С. 240 - 248.

6. Pastrana-Martinez L.M. Batch and column adsorption of herbicide fluroxypyr on different types of activated carbons from water with varied degrees of hardness and alkalinity / Pastrana-Martinez L.M., Lopez-Ramon M.V., Fontecha-Camara M.A. // Water Res. 2010. V. 44. I. 3. S. 879 - 885.

7. Nevskaia D.M. Effects of the surface chemistry of carbon materials on the adsorption of phenolaniline mixtures from water / Nevskaia D.M., Castillejos-Lopez E., Guerrero-Ruiz A. // Carbon, 2004. V. 42. I. 3. S. 653 - 665.

8. Булкин С.А., Валуев Н.П., Шарифуллина Л.P. Модель сорбционного процесса при ликвидации чрезвычайных ситуаций техногенного характера, связанных с разливами хлорсодержагцих веществ // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2022. № 1 (52). С. 34 - 42.

9. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента: Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь. 1983. 248 с.

10. Эварт Т.Е. Регрессионный анализ в задачах исследования технологических процессов. ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева». Нижний Новгород: НГТУ им. Р. Е. Алексеева, 2020. 85 с.

11. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Учебное пособие. М.: Высшая школа. 1982. 224 с.

SUBSTANTIATION OF SELECTION OF RATIONAL PARAMETERS OF SORPTION MATERIALS USED IN RESPONSE OF SPILLS OF CHLORINE-CONTAINING SUBSTANCES

Sergey BULKIN

postgraduate student, teacher of the department

(chemistry and materials science)

The Civil Defence Academy of EMERCOM of Russia

named after D.I. Mikhailika

Address: 141435, Moscow region, city Khimki,

md. Novogorsk, st. Sokolovskaya, building 1A

E-mail: s.bulkinQamchs.ru

Sergey GUZENKOV

candidate of technical sciences,

senior lecturer of the department

(chemistry and materials science)

The Civil Defence Academy of EMERCOM of Russia

named after D.I. Mikhailika

Address: 141435, Moscow region, city Khimki,

md. Novogorsk, st. Sokolovskaya, building 1A

E-mail: s.guzenkovQamchs.ru

Lilia SHARIFULLINA

candidate of chemical sciences, associate professor,

head of the department of

(chemistry and materials science)

The Civil Defence Academy of EMERCOM of Russia

named after D.I. Mikhailika

Address: 141435, Moscow region, city Khimki,

md. Novogorsk, st. Sokolovskaya, building 1A

E-mail: LsharifullinaQamchs.ru

2023Т (56)

Abstract. Elimination of spills of chlorine-containing substances by backfilling with loose sorbents is aimed at reducing the concentration of a toxic substance at the spill site. The variety of sorbents used for backfilling spill sites is due to the difference in their physicochemical parameters. An important parameter of spill response is the sorption rate of the toxic substance. Carbon sorbents are porous materials whose physicochemical properties determine the rate of sorption processes. In this paper, a mathematical model is proposed in which the parameters of the sorbent, justified by the Fisher criterion and Students criterion, are related to the rate of extraction of a toxic chlorine-containing substance.

Keywords: man-made emergency, spill response, chemically hazardous substances, sorption, multiple regression, chlorine-containing substances.

Citation: Bulkin S.A., Sharifullina L.R., Guzenkov S.A. Substantiation of selection of rational parameters of sorption materials used in response of spills of chlorine-containing substances // Scientific and educational problems of civil protection. 2023. № 1 (56). S. 54 - 64.

References

1. Kirsanov M.P. Development and application of adsorption processes in technologies for purification of waste and natural waters from oxygen-nitrogen- and chlorine-containing organic compounds: dissertation ... doctor of technical sciences: 25.00.36. Kemerovo, 2007. 247 s.

2. Vedenyapina M.D., Sharifullina L.R., Kulayshin S.A., Vedenyapin A.A., Lapidus A.L. Adsorption of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid on activated carbon // Chemistry of solid fuels. 2017. No. 2. S. 51 - 57.

3. Vedenyapina M.D., Kryazhev Y.G., Raiskaya E.A., Kulayshin S.A., Vedenyapin A.A., Lapidus A.L. Carbon material from polyvinyl chloride as an adsorbent of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid // Chemistry of solid fuels. 2017. No. 4. S. 36 - 41.

4. Vedenyapina M.D., Sharifullina L.R., Kulayshin S.A., Streltsova E.D., Vedenyapin A.A., Lapidus A.L. Adsorption of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and phenoxyacetic acid on sibunit // Solid Fuel Chemistry. 2018. No. 1. S. 55 - 58.

5. Kulayshin S.A., Vedenyapina M.D., Raiskaya E.A., Belskaya O.B., Kryazhev Y.G. Adsorption of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid on a mesoporous material based on carbon black. // Physical chemistry of the surface and protection of materials. 2021. Volume 57. No. 3. S. 240 - 248.

6. Pastrana-Martinez L.M. Batch and column adsorption of herbicide fluroxypyr on different types of activated carbons from water with varied degrees of hardness and alkalinity / Pastrana-Martinez L.M., Lopez-Ramon M.V., Fontecha-Camara M.A. // Water Res. 2010. V. 44. I. 3. S. 879 - 885.

7. Nevskaia D.M. Effects of the surface chemistry of carbon materials on the adsorption of phenolaniline mixtures from water / Nevskaia D.M., Castillejos-Lopez E., Guerrero-Ruiz A. // Carbon, 2004. V. 42. I. 3. S. 653 - 665.

8. Bulkin S.A., Valuev N.P., Sharifullina L.R. Model of the sorption process in the elimination of emergency situations of a technogenic nature associated with spills of chlorine-containing substances / / Scientific and educational problems of civil protection. 2022. No. 1 (52). S. 34-42.

9. Asaturyan V.I. Theory of Experiment Planning: Textbook for High Schools. M.: Radio and communication. 1983. 248 s.

10. Evart T.E. Regression analysis in the problems of research of technological processes. Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Nizhny Novgorod State Technical University. R.E. Alekseeva. Nizhny Novgorod: NNSTU im. R.E. Alekseeva, 2020. 85 s.

11. Lvovsky E.N. Statistical Methods for Building Empirical Formulas: Textbook. M.: Higher school. 1982. 224 s.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.