CC BY
17
3. Геоботанжа : тлумачний словник. - Вид. 2-ге, [перероб. та доп.] / Б.С. Якубенко, С.Ю. Попович, 1.П. Григорюк, М.Д. Мельничук. - К. : Вид-во "Фгтосощоцентр", 2011. - 420 с.
4. Гладун Г.Б. Жсов1 мелюраци: термшолопчнпй словник. - Вид. 2-ге, [перероб. та доп.] / Г.Б. Гладун. - Харкв : Вид-во "Нове слово", 2008. - 244 с.
5. Краснов В.П. Ф1тоеколопя з основами л1ивннцтва : навч. поабн. [для студ. ВНЗ] / В.П. Краснов, З.М. Шелест, 1.В. Давидова. - Херсон : Вид-во ОЛД1-ПЛЮС, 2014. - 478 с.
6. Кучерявий В.П. Екологш / В.П. Кучерявий. - Львш : Вид-во "Свгт", 2001. - 500 с.
7. Рщей Н.М. Еколопчна оцшка агробюценоз]в: теорш, методика, практика / Н.М. Рщей, В.П. Строкаль, Ю.В. Рибалко. - Херсон : Вид-во ОЛД-ПЛЮС, 2011. - 568 с.
8. Сукачев В.Н. Руководство к исследованию типов леса / В.Н. Сукачев. - М.-Л. : Изд-во "Сельхозиздат", 1930. - 318 с.
Лобченко Г. О. Ценотическая структура травяного яруса фитоценоза полезащитных лесных полос
Приведена ценотическая структура травяного яруса фитоценоза полезащитных лесных полос Правобережной Лесостепи на примере агроландшафтов Киевской и Винницкой областей. Установлено таксономическое фиторазнообразие для живого напочвенного покрова, рассчитаны показатели видового разнообразия в 2012-2013 гг. По результатам исследований определены насаждения с наиболее устойчивыми и разнообразными травянистыми группировками под пологом полезащитных лесных полос. Обоснованны оптимальные параметры лесоводственно-мелиоративного строения насаждений, обеспечивающие условия для формирования лесной среды в линейных насаждениях.
Ключевые слова: фитоценоз, полезащитные лесные полосы, живой напочвенный покров, видовое разнообразие, ценотическая структура, сильвант, пратант, степант, рудерант.
Lobchenko G.O. Cenotic Structure of Grass Tier of Windbreak Forest Bars Phytocenosis
Cenotic structure of herbal layer in phytocenosis of windbreaks of Right-Bank Forest-Steppe on the example of agro landscapes of Kyiv and Vinnitsa regions is described. Taxono-mic phytodiversity for the living ground vegetation is determined. Indices of species diversity in the context of 2012-2013 are calculated. According to the research the most sustainable plantations and various herbal communities under the canopy of windbreaks are identified. Some optimal parameters of the stands silvicultural-reclamation structure that provides the conditions for the formation of forest surrounding in linear plantations are substantiated.
Key words: phytocenosis, windbreaks, live aboveground cover, cenotic structure, species diversity, forest species, meadow species, steppe species, weed species.
УДК 66.047.45 Нач. вiддiлу ЗДНО.В. Стокалюк, канд. техн. наук -
Львiвський ДУ безпеки життeдiяльностi
ПРОБЛЕМИ ЗНЕШКОДЖЕННЯ СТОК1В, ЗАБРУДНЕНИХ ОРГАН1ЧНИМИ РОЗЧИННИКАМИ
Розроблено комплекс заход]в для забезпечення еколопчно! безпеки в1д забрудне-них оргашчннми розчинниками стчних вод, який охоплюе очищення стоюв В1д моно-забруднень (адсорбщею на природних дисперсних сорбентах) та запоб1гання забруд-ненню !х сумшшю оргашчннх розчинниюв шляхом видшення окремих оргашчннх розчинниюв (промислова хроматограф1я). Експериментально дослщжено адсорбщю гекса-ну природными дисперсними сорбентами (бентоштом, глаукоштом, палигорсьютом), яю описуються 1зотермою Генр1, та встановлено значена констант Генр1. Зроблено експериментально перев1рку пропонованого хроматограф1чного процесу роздшення 2- та 3-компонентно! сумш1 оргашчннх розчинниюв.
Ключовi слова: оргашчш розчинники, адсорбцш, природш дисперсш сорбенти, промислова хроматографш.
Постановка проблеми дослвдження. Запас доступно!' пркно!' води на планета на душу населения становить всього 5-6 тис. м3. Стш рiчок е невеликою часткою цього об'ему. У зв'язку з невпинним зростанням обсягiв господарсько' дiяльностi людини, а отже - i споживання прiсноí води, зростають об'еми ски-дання забруднено' води, а дефщит прiсноí води збшьшуеться в ирогресуючш залежностi. За останнi десятилитя на пiдприемствах кра'ни побудовано велику кшьккть очисних споруд, проте часто використаш технологи морально застарь лi та малоефективнi. Здебiльшого проводять грубе очищення, часто методом нейтралiзацií спчних вод, нерiдко для очищення спчних вод використовують технологи, за якими один вид забруднень перетворюеться на шший, проте не усуваеться повнктю. Все це вимагае перегляду стратеги роботи очисних споруд у ракурс досягнення максимально' глибини очищення стокiв. Повною мь рою це стосуеться i стоюв, забруднених оргашчними розчинниками, якi е одними iз найнебезпечнiших забруднювачш гiдросфери. Важливим е передбачити очищення стокiв ввд одного органiчного розчинника та попередити забруднення сумпшию розчинниюв, яка часто утворюеться в процесi реалiзацií щло1 низки хiмiчних технологiй. У разi очищення стокiв вiд одного оргашчного розчинника, як адсорбент ращонально використовувати природнi дисперснi сорбенти, ят, з одного боку е недорогим i доступним матерiалом, а з шшого - дають змо-гу досягнути високого ступеня очищення. Для попередження забруднення сто-кiв сумтшю розчинникiв перспективним е використання промислово' хрома-тографií (селективно' сорбцií), яка дае змогу досягти видалення окремих роз-чинникiв. У разi запровадження техиологiй, якi дозволили б очищати стоки, забрудненi одним органiчним розчинником та попередити забруднення 'х су-м1ттю розчинникiв, вдалося б значно збiльтити запаси води, яку надалi може використовувати людина для забезпечення свое' життедiяльностi. Водночас, у цьому разi вдалося б врятувати навколишне середовище вiд токсично' дií на нього оргашчних розчинникiв, яка е значною i небезпечною. Виходячи iз цього, дослiджения процесiв адсорбцiйиого очищення спчних вод вiд органiчних роз-чинникiв е завданням важливим та актуальним.
Аналiз останнiх дослщжень i публiкацiй. Об'ем спчних вод, зокрема i тих, якi мiстять шкiдливi органiчнi речовини, зростае з року в рш. Для запобь гання збшьшенню об'ему забруднених вод у иромисловосп найбшьш перспективним е створення безвiдходних та безводних технолопчних процесiв, розроб-лення та поетапне впровадження замкнених систем водокористування [1]. У ба-гатьох галузях як розчинник використовують гексан. Зокрема, гексановий роз-чинник широко використовують в олшно-екстракщйшй промисловосп [2]. В УкраМ заводи олiйно-екстракцiйноí промисловостi щомкяця закупляють близько 1 тис. т гексанового розчинника. У процес реалiзацií техиологií отри-мання олií значна частина розчинника може потрапляти у спчт води. Широко застосовують у рiзних галузях промисловостi також таю розчинники, як бензол, толуол, етилацетат, iзопропанол, циклопентанол.
Знизити концентрацiю оргашчних речовин у спчних водах можливо ло-кальним очищенням. Для локального очищення спчних вод використовують адсорбцда поглиначами, зворотний осмос, ультрафiльтрацiю, електродiалiз,
iонний обмш [3]. У разi окиснення киснем пов^я та озоном можна вилучити iз стiчних вод 99 % амшш i 75 % меркаиташв [4]. Смолистi речовини вилучають-ся iз стокiв ф1льтруванням через активоване вуплля чи кокс за температури 2550 0С; рН=5 [5]. 1з спчних вод легко адсорбуються активованим вупллям акри-лоштрил, аншн, бензин, хлорбензол, циклогексан, циклогексаном, меркаптан, нафталш, фенол [6]. Однак таю технологи енерго- та метерiалозатратнi, тому не набули широкого застосування.
Як правило, оргашчш речовини, якi мктяться у стiчних водах, шддають-ся бюлопчному окисненню на локальних чи загальнозаводських спорудах. Але багато з них е стiйкими до бюлопчного окисления, i в таких випадках часто зас-тосовують термiчнi методи !х знезараження - спалювання [7], що також е зат-ратним та створюе додатковi загрози довкшлю.
Постановка завдання. Метою дослiджень е забезпечення екологiчноí без-пеки в умовах забруднення органiчними розчинниками спчних вод шляхом ре-алiзацií комплексу заходав, який передбачае очищення стоив вщ монозабруднень (адсорбцiею на природних дисперсних сорбентах) та запобiгания забрудненню íх сумппшю органiчних розчиннишв шляхом видшення i повернення в технолопч-ний процес окремих органiчних розчинникв (промислова хроматографiя).
Виклад основного матерiалу. Як випливае з аналiзу останшх досль джень та публiкацiй, найчаспше наявний у стiчних водах шдприемств Украши гексан. Досить часто для виробництв вiн е монозабруднювачем. У такому разi ефективним е застосування адсорбцшних технологiй. Зокрема, перспективним е застосування як адсорбештв природних дисперсних сорбенпв, що обгрунто-вуеться низкою переваг, а саме:
1. Природш сорбенти значно поширенi в Укрш'ш;
2. Природнi сорбенти е доступним, недорогим матерiалом;
3. Адсорбцшш технологи з використанням природних дисперсних сорбенпв забезпечують високий ступiнь очищення;
4. Вiдпрацьований природний адсорбент не потребуе регенераци. Оскiльки розчинники сорбуються на природних дисперсних сорбентах
за мехашзмом фiзичноí сорбци, доцiльно застосовувати природш дисперсш сорбенти з великими "вхщними вшнами" адсорбцшного простору, здатними ад-сорбувати великi молекули розчинниюв, тому дослiджували такi адсорбенти, як бентошг, глауконiт та палигорськiт. Для дослщжень застосовано штучно приготовлений розчин, для приготування якого використовували дистильовану воду та гексан реактивно!' чистоти. Початковий вмкт гексану в водi становив для всх експеримеитiв 3 %. Ус дослiди проведено за фiксованоí температури 25 0С, яка вiдповiдала середньому р1вню температур, за яких очищують стоки в натурних умовах. Швидккть мiшалки для всiх експериментiв становила 300 об./хв. Для дослщжень у всх випадках використовували 1 л забрудненого розчину та сорбент (бентошт, глаукошт чи палигорськiт), кiлькiсть якого скла-дала вiдповiдно 5, 10 та 15 г. Кшетичну криву у разi застосування для очищення стоив палигорсьиту наведено на рис. Аналопчш кiнетичнi кривi отримано й для iнших видав сорбентав.
0 2 4 6 8 10 Час, хв
Рис. Ктетика адсорбци гексану iз стотв за умови рiзного вм^ту палигорськту
На основi експериментальних даних побудовано iзотерми адсорбци для температури 25 °С. Встановлено, що в дослщжуваному iнтервалi концентрацiй iзотерми адсорбци мають прямолiнiйний характер i можуть бути iнтерпретованi як iзотерми Генр^ Для побудованих лiнеаризацiй iзотерм, коректшсть яких тд-тверджена значеннями коефшденлв детермiнацií, якi для всiх трьох сорбентiв були бiльшi вiд нормованих значень, з допомогою програми Ехсе1 встановлю-вали вид рiвняння, яке описуе лшеаризацш у дослiджуваному концентрацшно-му iнтервалi та встановлювали значення константи Генрi (табл. 1).
Табл. 1. Порiвняльнi показники адсорбци на рiзних типах сорбентiв
№ Сорбенти Константа Генрi, л/100 г Коефщент детермшаци
1 Бентошт 18,485 0,9574
2 Глаукошт 7,773 0,9996
3 Палигорськiт 65,933 0,9987
Як видно iз табл. 1, для вс1х дослщжуваних сорбеилв процес адсорбци може бути описаний !зотермою Генрi (ймов!ршсть у вс1х дослiджуваних випад-ках перевищуе 95 %). Разом з тим, найкращi статистичнi показники опису експериментальних значень iзотермою Генр! - для процесу адсорбци гексану глауко-н1том. Щодо кiнетичних показниюв процесу адсорбцií, то найвище значення константи Генр! - для процесу адсорбци гексану палигорськггом, що дае змогу реко-мендувати саме цей мшерал для застосування його в процесах очищення сток1в.
У раз!, коли в технологи застосовують вщразу кiлька розчинник1в (у х1-м1чн1й, нафтохiмiчнiй та лакофарбовiй промисловосл), в1дпов1дно кiлька цих розчинник1в можуть утворювати сумгш. У цьому разi ефективним було б застосування технологи хроматографiчного роздiлення сумгш, яке на сьогодш ще досить мало застосовують в Укра'М, але знаходить застосування в Польщ1, Н1-меччиш та 1нших передових промислово розвинених крашах. У разi застосування технологи хроматографiчного роздiлення сток1в вдаеться у процеа регенера-ци хроматографiчноí колони вид1лити окремi розчинники, як1 можуть поверта-тись в техиологш, де вони застосовуються.
Дослiджено хроматографiчне роздiлення 2- та 3-компонентних систем (випадок, коли в основних технолопях разом з гексаном у виробнищш застосо-вують й iншi розчинники). Виходячи i3 аналiзу даних щодо поширеностi рiзних тишв органiчних забруднювачш та !х сумiшей у стоках реальних виробництв, найчастше такими забруднювачами е етилацетат, циклопентанол та iзопропа-нол у сумiшi з гексаном. Тому дослщжували роздiлення методом селективно!' адсорбцп 2-компонентних систем органiчних розчинниюв: 1) етилацетат - гек-сан. 2) циклопентанол - гексан. 3) iзопропанол - гексан.
Дослщжения роздшения сумiшi органiчних розчинникiв методом селективно! адсорбцп проводили за умови нормального розподшу фаз на аналиично-му хроматографi HPLC LaChrom. Вимри виконано за допомогою хроматогра-фiчноí колони фiрми MERCK заводського виготовлення (довжина 25 см, да-аметр 4 мм) iз стацiонарною фазою Lichrospher Si 60 i дааметром зерен 5 нм. Для терпретацп даних експериментальних дослiджень створено вщповщне програмне забезпечення, яке працюе в середовишд Windows. Програма працюе у двох версiях: D - 7000 HSM ADMINISTRATION i D - 7000 HSM. Фксування хроматографiчних шив рееструвалось програмою D - 7000 HSM, у якш сигнал записувався безпосередньо з детектора UV у виглядi залежносп напруги вiд часу i запам'ятовувався. Отриманi дiаграми, кiлькiсть вимiряних точок яких ста-новила вiд 200 до 2000, опрацьовано програмами EXCEL, ORIGIN, OPTY STO та Col_Chr" КОЛОНА ХРОМАТОГРАФ1ЧНА, з допомогою яких визначали па-раметри iзотерми, отримували дослiджуваний розподш даних та перераховува-ли даш, яш вiдповiдають значениям напруги, на концентрацц.
Коефiцiенти активностi модифiкатора розчину: етилацетату, iзопропано-лу та циклопентанолу g = f(x2) у 2-компонентних суммах залежно вiд концен-трацц вiдповiдного модифiкатора розчину (x2 ° xmod), представлено у табл. 2. Р1вияния, яш описують змiни активносп модифiкатора розчину (g) та гексану (g), отримали з дослiдних даних за допомогою програм EXCEL та ORIGIN. Аналопчш дослiджения здiйснено i для найпоширенiших 3-компонентних сумь шей: циклопентанол-етилацетат-гексан; циклопентанол-iзопропанол-гексан.
Для iнтерпретацií експериментальних даних застосовано модель iзотер-ми Ленгмюра для етилацетату, як модифжатора розчину. Внаслiдок проведено-го теоретичного аналiзу можливостi реалiзацií процесу промислово! хроматог-рафц, запропоновано фiзичиу модель реалiзацií роздаления системи органiчних розчиннитв з допомогою процесу селективно! сорбцп (промислово! хроматог-рафц) для випадюв роздiления 2- та 3-компонентних систем. Ршення адсор-бцiйно! моделi використано для прогнозування конкурентно! рiвноваги адсорбцц розчину та активного компоненту рухомо! фази на основi iзотерми адсорбцп. Стандартнi iзотерми адсорбцп визначено на пiдставi додаткових даних адсорбцп, вишряних в шертнш системi. Модель iзотерми поясиюе енергетичну гетерогеннiсть адсорбуючо! поверхиi та невдеальшсть рухомо! фази.
У процесi перевiрки ефективностi моделi для прогнозуваиия процесу хроматографй за умови змiни рухомого фазового складу для рiзних концентра-цiй модифiкатора в рухомiй фазi встановлено, що узгодженiсть мiж теоретични-ми та експериментальними профiлями е в межах допустимо!. Для стандартних умов хроматографй за умови високих концентрацiй, надлишку модифiкатора
вщносно розчину розрахована модель е ефективною. Метод може використову-ватися для ощнювання адсорбцií розчину iз вмiстом рiзних розчинниюв, для яких рiвновага адсорбцп вiдома. Успiшна експериментальна перевiрка показала вщповвдшсть моделi для стандартно! складово! ршноваги i моделi прогнозуван-ня для подвiйноí рiвноваги розчину--модифжатора.
Табл. 2. Порiвняння коефiцieнтiв активностi для 2-компонентних сумШей
-1-1-1- х2 — хтой 1 х3— хНектп 1 72 1 73
Сумiш етиацетат: гексан-вода
0,06566 0,93434 2,845 1,003
0,12919 0,87081 2,563 1,011
0,1907 0,8093 2,322 1,026
0,25027 0,74973 2,116 1,046
0,36397 0,63603 1,785 1,107
0,57178 0,42822 1,355 1,331
Сумш iзопропанол: гексан-вода
0,00846 0,99154 21,53 1,000
0,01685 0,98315 19,551 1,001
0,03348 0,96652 16,391 1,004
0,082 0,918 10,671 1,019
0,15867 0,84134 6,427 1,061
0,23049 0,76951 4,484 1,116
0,4211 0,5789 2,302 1,346
Сумш С5: гексан-вода
0,00736 0,96554 19,953 1,000
0,01345 0,97415 19,421 1,001
0,02148 0,95351 15,394 1,023
0,072 0,903 10,031 1,004
0,14567 0,81264 5,137 1,031
0,19048 0,75321 3,583 1,123
0,4423 0,5431 2,002 1,341
Висновки. На основi аналiзу даних проведених дослвджень запропоно-вано стоки, забрудненi тшьки одним органiчним розчинником, очищати адсор-бцiею на природних дисперсних сорбентах, а для роздшення сумiшi розчинни-кiв використовувати промислову хроматографiю (селективну сорбцiю). Вста-новлено, що дослщжуваш природнi сорбенти можуть бути використаш для очи-щення стокiв ввд гексану, !х адсорбцiйна емнiсть розмiщуеться в порядку 11 по-пршення: палигорськiт ® бентонiт ® глаукошт. Процес в областi дослвджува-них концентрацiй описуеться iзотермою Генрi. На основi iдентифiкацií експери-ментальних даних теоретичнш моделi встановленi значения константи Генр^ яка для температури 25 0С становить: для бентониу - 18,485 (коефiцiент детер-мiнацií - 0,9574), для палигорськиу - 7,773 (коефiцiент детермiнацií - 0,9996), для глаукошту - 65,933 (коефщкнт детермiнацií - 0,9987).
Для роздшення 2- та 3-компонентних сумшей органiчних розчинникiв запропоновано процеси хроматографiчного роздшення. Встановлено значення коефiцiентiв активносп модифiкатора розчину: етилацетату, iзопропанолу та циклопентанолу у 2-компонентних суммах залежно вiд коицентрацií вщповвд-ного модифшатора.
Лiтература
1. Беличенко Ю.П. Замкнутые системы водообеспечения химических производств / Ю.П. Беличенко. - М. : Изд-во "Химия", 1989. - 206 с.
2. Лесюис А. А. Очистка подсолнечного масла / А. А. Лесюис. - К. : Вид-во УкрНИИНТИ, 1968. - 354 с.
3. Когановский А.М. Очистка и использования сточных вод в промышленном водоснабжении / А.М. Когановский. - М. : Изд-во "Химия", 1983. - 297 с.
4. Проскуряков В.А. Очистка сточных вод химической промышленности / В.А. Проскуряков, Л.И. Шмидт. - Л. : Изд-во "Химия", 1997. - 464 с.
5. Кульский Л. А. Технологии очистки природных вод / Л. А. Кульский, П.П. Строкач. - К. : Вид-во "Вища шк.", 1981. - 326 с.
6. Кульський Л. А. Методи очищения стчних вод хiмiчиоl промисловост / Л. А. Кульський, О.М. Когановський. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1961. - 46 с.
7. Брунауэр С. Адсорбция газов и паров : пер. с англ. / С. Брунауэр. - М. : Изд-во "Издатин-лит", 1948. - 781 с.
Стокалюк О.В. Проблемы обезвреживания стоков, загрязненных органическими растворителями
Разработан комплекс мероприятий для обеспечения экологической безопасности от загрязненных органическими растворителями сточных вод, который включает очистку стоков от монозагрязнений (адсорбцией на природных дисперсных сорбентах) и предупреждение загрязнения их смесью органических растворителей путем выделения отдельных органических растворителей (промышленная хроматография). Экспериментально исследована адсорбция гексана природными дисперсными сорбентами (бентонитом, глауконитом, палигорскитом), которые описываются изотермой Генри и установлены значения констант Генри. Сделана экспериментальная проверка предложенного хроматографического процесса разделения 2- и 3-компонентной смеси органических растворителей.
Ключевые слова: органические растворители, адсорбция, природные дисперсные сорбенты, промышленная хроматография.
Stockaluk O. V. Some Problems of Disposal of Wastewater Contaminated with Organic Solvents
Hexane adsorption by natural dispersed sorbents (bentonite, glauconite, palygorskite) was experimentally investigated. Kinetic curves and the adsorption isotherms of sorption, which are described by Henry isotherm was investigated. Experimental verification of the proposed chromatographic separation process of seperating 2- and 3-component mixture of organic pollutant solvents was done.
Key words: organic solvent, adsorption, natural dispersed sorbents, industrial chroma-tography.
УДК 004.9:630.5 1нж. О.С. Стрямець; доц. С.П. Стрямець, канд. техн. наук -
НУ "Львiвська полтехшка"
ПРОСТОРОВИЙ АНАЛ1З ПРОЦЕС1В СТОКУ ТА ЕМ1С11 ПАРНИКОВИХ ГАЗ1В У Л1СОВОМУ ГОСПОДАРСТВ1 ЛЮБЛШСЬКОГО ВО6ВОДСТВА
Висвiтлено шдходи до створення геошформацшно! технологи для аналiзу проце-ав стоку та емки парникових газiв у люовому господарствi Республши Польща на прикладi Люблшського воеводства за методикою, рекомендованою 1РСС. Наведено результата моделювання ф^омаси деревосташв лiсотвiрних порщ та депонованого в них вуглецю залежно вщ породи, класу вшу. Складено багатошарову цифрову карту лкш Люблшського воеводства. Сформовано базу даних для обчислення показниюв аку-
