CC BY
36
УДК 504.054 DOI: 10.24412/1816-1863-2021-1-29-32
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ Ю. Р. Галиуллина, аспирант,
ОЧИСТКИ ВОДЫ
Башкирский государственный педагогический университета
СОРБЕНТОВ
Республика Башкортостан, Россия
О»
О О
ПОСЛЕ
ПРИМЕНЕНИЯ им. М. Акмуллы, Уфа, n
НЕФТЕПОГЛОЩ*ЮЩИХ Республика Башкортостан, Россия, я
А. А. Кулагин, доктор биологических наук, ^
профессор, Башкирский государственный з педагогический университета
им. М. Акмуллы, [email protected], Уфа, с
н
О Г)
Г) -I
тз
В целях снижения антропогенного воздействия при розливах нефти и нефтепродуктов на окружающую среду в работе проанализировано качество очищенной воды, после применения на водной поверхности сорбционных материалов. Для исследования эффективности очистки воды универ- о сальными органическими сорбентами был поставлен эксперимент согласно ГОСТ 33627—2015. Т В роли загрязнителя водной поверхности использовался бензин марки АИ-95. В качестве средст- Л ва для удаления нефтепродукта с исследуемой поверхности были применены и проанализирова- n ны наиболее часто используемые на российских НПЗ абсорбенты марок: «Pit Moss», «Лессорб», В «Профсорб» и адсорбент марки «СЦН-2». Определение степени очистки воды основано на методе ° измерения массовой концентрации нефтепродукта в загрязненной воде с помощью ИК-спектро- s фотомерии ПНД Ф 14.1.272—2012. Результаты анализа очищенной воды показали, что степень о очистки после использования сорбентов составила порядка 99 %. Такое значение степени очистки О указывает на высокую эффективность сорбентов при локализации и утилизации нефтепродукта. д Полученные данные г оворят о возможности дальнейшего сотрудничества российских НПЗ с ком- к паниями-производителями сорбентов, что значительно облегчит процедуру закупки и сокращает Г время на составление новых договоров.
In order to reduce the anthropogenic impact of oil and oil products spills on the environment, the work О analyzes the quality of purified water after the application of sorption materials on the water surface. To й study the efficiency of water purification with universal organic sorbents, an experiment is set up in ac- n cordance with GOST 33627—2015. AI-95 gasoline is used as a water surface pollutant. The most fre- в quently used at Russian refineries, absorbents of the brands "Pit Moss", "Lessorb", "Profsorb" and the Q adsorbent of the "SCN-2" brand have been used for analysis how to remove oil from the water surface. Determination of the degree of water purification is based on the method of measuring the mass concentration of oil in polluted water using IR spectrophotometry PND F 14.1.272—2012. The results of the analysis of the purified water shows that the degree of purification, after using the sorbents, is about 99 %. This value of the degree of purification indicates the high efficiency of sorbents in the localization and disposal of petroleum products. This data indicates the possibility of further cooperation between Russian refineries and companies producing sorbents, which will greatly facilitate the procurement procedure and reduce the time for drawing up new contracts.
Ключевые слова: сорбенты, «Pit Moss», «Лессорб», «Профсорб», «СЦН-2», сорбционная способность, нефтепродукты, бензин АИ-95, ИК-спектрофотомерия, степень очистки.
Keywords: sorbents, "Pit Moss", "Lessorb", "Profsorb", "SCN-2", sorption capacity, oil products, AI-95 gasoline, IF spectrophotometry, degree of purification.
Введение
Исторически на территории России нефть впервые начали использовать в начале XV века. В 1552 г. на севере Коми региона местные жители обнаружили огромное масляное пятно, поднявшееся со дна Ухты, которое впоследствии начали применять в бытовых и медицинских целях [1].
Зарождение нефтеперабатывающей отрасли было положено в 1745 году. Основоположником первичной переработки нефти стал Федор Савельевич Прядунов.
И уже в 1876 г. началась коммерческая д о-быча нефти на полуострове Челекен на территории современного Туркменистана, и это событие можно считать становлением российской нефтяной промышленности [2].
На сегодняшний день Россия занимает лидирующие позиции в мире по добыче нефти. Согласно рейтингу ОБР показатели России по добыче нефти составили 10,580 млн баррелей в день [3].
Анализ структуры российской нефтепереработки показывает, что в настоящее
D m i-
U
w
CO
О X
О ^
и a
О ^
О
D
U
CD iS
О ^
I-
u
и о
X
и D С
О
со ф
VO ч;
О ^
U
ш
т
о (Г)
млн т
5000
8,7
3949
4000 3000 — 2000 — 1000 — 0
- Доля России в мировой переработке нефти (п.ш.) %
9,8 9,7 ^ 4871 4897 4921 4991 5067 1п
■4661- - — 10
8
6,7 6,7
6,7
6,6
6,6 6 4 2 0
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2016 2017 2018 2019 Рис. 1. Показатель мощности переработки нефти в мире
время в стране насчитывается 50 крупных нефтеперерабатывающих заводов и 112 мини-НПЗ [4]. Объем нефтепереработки достиг в 2013 г. 275 млн т, а средневзвешенный показатель по глубине переработки составил 72 %, по уровню загрузки мощностей — 92,9 %. В свою очередь, экспортировалось 75 % производства вакуумного газойля и мазута (70 млн т) [5]. Данные по мощности переработке представлены на рисунке 1.
Лидером по объему первичной нефтепереработки в России на 2019 г. является крупнейшая нефтяная компания ПАО «НК «Роснефть». В состав компании входит 13 крупнейших нефтеперерабатывающих заводов страны, объем переработки которых составляет 100,1 млн т в год [6].
Нефтедобывающий комплекс России является основой энергоснабжения и страны. В то же время деятельность его предприятий, направленная на благо всей страны, приводит к техногенному воздействию на окружающую природную среду, которое выражается загрязнением атмосферы выбросами вредных веществ, сбросом загрязняющих веществ, вырубкой лесов, загрязнением почвы нефтепродуктами, аварийными разливами нефти и др. [7].
Для решения этих проблем разработаны десятки мероприятий, одним из которых является сбор разливов на поверхности воды. Среди существующих способов очистки водных и почвенно-грунтовых сред эффективными и доступными являются технологии, предусматривающие использование сорбционно-активных материалов [8]. Основная задача при выборе таких материалов состоит в поиске сорбента с наилучшими показателями сорб-ционной емкости, влажности, плавучести
и утилизации и степени очистки воды после применения сорбционных материалов.
В целях снижения негативного воздействия на окружающую середу при розливах нефтепродуктов в моей работе проанализирована степень очистки воды после сорбентов сорбентов, используемых в ПАО «НК «Роснефть» на различных средах. Задача моей рабы заключаются в поиске и определении наиболее эффективного сорбента среди заявленных сорбци-онных материалов.
Материалы и методы
Для испытания были использованы следующие природные органические сорбенты, используемые на уфимских НПЗ, входящих в состав ПАО «НК «Роснефть»: Kanadian Sphagnum «Pit Moss» (далее сорбент № 1), «Лессорб» (далее сорбент № 2), «Профсорб» (далее сорбент № 3), «СЦН-2» (далее сорбент № 4). В качестве испытуемых жидкостей бензин АИ-95, получаемый на уфимских НПЗ, входящих в состав ПАО «НК «Роснефть». Приборы и реактивы были использованы согласно методике измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах сточных вод методом ИК-спектрофотометрии ПНД Ф 14.1.272-2012.
Практическая часть работы проводилась в лаборатории с приточно-вытяж-ной вентиляцией, оснащенной вытяжным шкафом, аналитическими весами, секундомером и химической посудой. Согласно п. 9.3.2 метода определения сорбционных характеристик адсорбентов ГОСТ 33627— 2015 для предварительного загрязнения воды были соблюдены следующие условия: пробу адсорбента опускалась в емкость для испытаний (толщина слоя испытуемой жидкости составляла не менее
чем 2,5 см, если толщина слоя адсорбента более 2,5 см, толщину слоя жидкости увеличивалась до толщины пробы адсорбента, минимальная масса пробы адсорбента для испытания составляла 4 г) [9].
Процедура анализа по методу ПНД Ф 14.1.272—2012 заключается в извлечении растворенных нефтяных компонентов из воды экстракцией четыреххлорис-тым углеродом и последующем хромато-графическом отделении нефтепродуктов от сопутствующих органических соединений других классов на колонке, заполненной оксидом алюминия [10].
Результаты измерений
Массовую концентрацию нефтепродуктов в пробе воды — X, мг/дм3, рассчитывали по формуле 1:
X ■ V ■ К
X = изм ' эк ' _ х
х V ххол,
(1)
где Хизм — результат измерений массовой концентрации нефтепродуктов в элюате на концентратомере, мг/дм3; Vэк — объем четыреххлористого углерода, использованного для проведения экстракции (^Эк = 30 см3); К — коэффициент разбавления, т. е. соотношение объемов мерной колбы и аликвоты элюата; V — объем пробы анализируемой воды, см3; Ххол — результат измерений массовой концентрации нефтепродуктов в холостой пробе, мг/дм3, в пересчете на объем пробы дистиллированной воды.
Массовую концентрацию нефтепродуктов в холостой пробе, Ххол мг/дм3, рассчитывают по формуле 2:
X ■ V
Х = изм эк Ххол V '
(2)
Производим расчет исходя из получен -ных данных и формул (1), (2):
• Ххол = 0,32-30/500 = 0,02 мг/л;
• Х для сорбента № 1 = 199,46-10-30/ 500 - 0,02 = 299,16 мг/л;
• Х для сорбента № 2 = 142,96-10-30/ 500 - 0,02 = 214,41 мг/л;
• Х для сорбента № 3 = 356,64-10-30/ 500 - 0,02 = 548,07 мг/л;
• Х для сорбента № 4 = 196,96-10-30/ 500 - 0,02 = 294,3 мг/л.
По объему и плотности бензина (20 мл и 0,71 г/см3) вычисляется масса бензина в воде д о применения сорбента, которая составляет 14 200 мг. Составляя пропорцию для определения концентрации бензина до начала очистки: в 0,2 л — 14 200 мг бензина, а в 1 л — х, полученная концентрация бензина составляет 71 000 мг/л.
Степень очистки волы вычисляется по формуле 3:
С = Сисх„ Скон -100 %,
а,
(3)
где Сисх, Скон — исходная и конечная концентрация дисперсной фазы в водной среде [г/м3], соответственно [10].
Производим расчет исходя из получен -ных данных и формул (3):
• С для сорбента № 1 = (71 000 - 299,16)/ 71 000-100 = 99,58 %;
• С для сорбента № 2 = 71 000-100 = 99,69 %;
• С для сорбента № 3 = 71 000-100 = 99,23 %;
• С для сорбента № 4 = (71 000 - 294,32)/ 71 000-100 = 99,59 %.
Заключение
Из полученных данных можно сделать вывод, что все сорбенты проявили себя эффективно, т. к. степень очистки воды составила порядка 99 %. Самый лучший результат показал сорбент марки «Лес-сорб» с показателем 99,69 % очистки, чуть хуже справился сорбент марки «Проф-сорб» со степенью очистки 99,23 %. Таким образом по данному параметру все сорбенты могут быть применены для дальнейшего использования на российских НПЗ. Для поиска же сорбента с наилучшими качественными характеристиками следует провести дальнейшие анализы по соответствующим параметрам, которыми должен обладать сорбент.
(71 000 - 214,41)/ (71 000 - 548,07)/
О) ^
о
О -1
х
а>
Г)
а
¡а
б
а>
ы
О ^
а
г> л
О г>
г>
-I
тз
о
-I
а>
О-
Г> -I 03
а
о ~о о ш
г> ^
о
X
о
ы
Г) -I
оз
а
Библиографический список
1. Иголкин А., Горжалцан Ю. Русская нефть, о которой мы так мало знаем. — М.: Олимп-Бизнес, 2003. — 188 с.
2. Конторович, А. Е., Коржубаев А. Г., Эдер Л. В. Нефтяной комплекс: Стратегия развития // Русская экономический журнал Экономика и организация. — 2008. — № 7. — С. 69—80.
3. Global Fire Power / Oil Production by Country (2020) / Examination of the oil production output caO pabilities of countries. [Электронный ресурс]. — https://www.globalfirepower.com/oil-production-by-¡5 country.asp, дата доступа: 21.03.2021.
4. Мановян А. К. Технология переработки природных энергоносителей. — М.: Химия, Колос С,
« 2004. — 456 с.
X 5. Нефтепереработка в России: курс на модернизацию. — «Эрнст энд Янг» (СНГ), 2014.
О 6. Нефтепереработка: Сайт ПАО «НК «Роснефть». [Электронный ресурс]. — www.rosneft.ru/
О business/Downstream/reflning/, дата доступа: 21.02.2021.
и 7. Шайдаков В. В., Чернова К. В., Селуянов А. А., Иванов Г. В., Леонов Е. Н. Безопасность объектов
О топливно-энергетического комплекса. Объекты промыслового трубопроводного транспорта уг-
^ леводородного сырья. — М.: Инфра-Инженерия, 2019. — 132 с.
1- 8. Кахраманлы Ю. Н. Пенополимерные нефтяные сорбенты. Экологические проблемы и их реше-
^ ния. — Баку: «Элм», 2012. — 305 с.
О 9. ГОСТ 33627—2015. Уголь активированный. Стандартный метод определения сорбционных ха-
£ рактеристик адсорбентов. — М.: Стандартинформ, 2019.
¡£ 10. ПНД Ф 14.1.272—2012. Количественный химический анализ вод. Методика (метод) измерений
¡^ массовой концентрации нефтепродуктов в пробах сточных вод методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН. — М.: ООО ПЭП СИБЭКОПРИБОР, 2017.
o ^
I-
U -
g DETERMINATION OF THE DEGREE OF WATER PURIFICATION AFTER APPLICATION £ OF OIL — ABSORBENT SORBENTS
u D
o Y. R. Galiullina, postgraduate student, Bashkir State Pedagogical University. m CD VO
o [email protected], Ufa, the Republic of Bashkortostan, Russia
u CD
¡5 References
o
§ 1. Igolkin A., Gorzhalcan Yu. Russkaya neft, o kotoroj my tak malo znaem [Russian oil we know so little
^ about]. — M.: Olimp-Biznes. — 2003. — 188 p. [in Russian].
2. Kontorovich A. E., Korzhubaev A. G., Eder L. V. Neftyanoj kompleks Strategiya razvitiya [Oil complex Development strategy] // Russkaya ekonomicheskij zhurnal Ekonomika i organizaciya. — 2008. — No. 7. — P. 69—80 [in Russian].
3. Global Fire Power / Oil Production by Country (2020) / Examination of the oil production output capabilities of countries. [Electronic resource]. — URL: www.globalfirepower.com/oil-production-by-country.asp, access data: 21.03.2021
4. Manovyan A. K. Tehnologiya pererabotki prirodnyh energonositelej [Technology for processing natural energy]. — M.: Himiya, Kolos S. — 2004. — 456 p. [in Russian].
5. Neftepererabotka v Rossii: kurs na modernizaciyu [Oil refining in Russi]. — "Ernst end Yang" (SNG). — 2014 [in Russian].
6. Neftepererabotka [Oil refining]. [Electronic resource]. — URL: www.rosneft.ru/business/Downstream/re-fining/, access data: 21.03.2021 [in Russian].
7. Shajdakov V. V. Bezopasnost obektov toplivno-energeticheskogo kompleksa. Obekty promyslovogo trubo-provodnogo transporta uglevodorodnogo syrya: uchebnoe posobie [Safety of objects of the fuel and energy complex. Objects of field pipeline transportation of hydrocarbon raw materials]. — M.: Infra-Inzhener-iya. — 2019. — 132 p. [in Russian].
8. Kahramanly Yu. N. Penopolimernye neftyanye sorbenty. Ekologicheskie problemy i ih resheniya [Polymeric foam oil sorbents. Environmental problems and their solutions]. — Baku: "Elm". — 2012. — 305 p. [in Russian].
9. GOST 33627—2015. Ugol aktivirovannyj. Standartnyj metod opredeleniya sorbcionnyh harakteristik adsorb-entov [Activated carbon. Standard test method for the sorption characteristics of adsorbents]. — M.: Standartinform. — 2019 [in Russian].
10. PND F 14.1.272—2012. Kolichestvennyj himicheskij analiz vod. Metodika (metod) izmerenij massovoj kon-centracii nefteproduktov v probah stochnyh vod metodom IK-spektrofotometrii s primeneniem koncentratomer-ov serii KN [Quantitative chemical analysis of waters. Technique (method) for measuring the mass concentration of oil products in waste water samples by IR spectrophotometry using KN series concentrators]. M.: OOO PEP SIBEKOPRIBOR. — 2017 [in Russian].
Ufa, the Republic of Bashkortostan, Russia,
A. A. Kulagin, Ph. D. (Biological), Dr. Habil, Professor, Bashkir State Pedagogical University,
32
