CC BY
31
Заключение
В результате работы была создана математическая модель дезактивации цеолитных катализаторов в процессе повышения октановых чисел прямогон-ных бензиновых фракций. Результаты расчета показали, что описанная модель показывает наилучшее качественное и количественное описание экспериментальных данных и может быть использована для дальнейшего моделирования и оптимизации работы промышленного реактора.
Библиографический список
1. Степанов В.Г., Литвиненко Н.Г., Ионе К.Г. // Нефтепереработка и нефтехимия. 1992. № 10. С. 14-22.
2. Ечевский Г.В., Харламов Г.В., Калинина Н.Г. и др. // Кинетика и катализ, т. 28, вып. 6, 1987, с. 1456-1461
3. Косогоров С.Б., Кузнецов Ю.И. // Химическая промышленность. 1995. №1.040-41,47-48
4. АхметовА,Ф.,КаратунО.Н.//Нефтепереработкаинефте-химия.2001.№ 1. С. 23-26
5. Ечевский Г.В. Закономерности коксообразования на цео-литахв реакциях синтеза и превращения углеводородов. Создание стабильного цеолитного катализатора. Докторская диссертация. Новосибирск. 1996.
6. Островский Н.М. Кинетика дезактивации катализаторов. Математические модели и их применение.: Москва, Наука. 2001, 334 с.
РОВЕНСКАЯ Светлана Анатольевна, инженер ОАО «Омскнефтехимпроект», аспирантка кафедры химической технологии ОмГУ.
ОСТРОВСКИЙ Николай Михайлович, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией кинетических исследований ИК. СО РАН.
УДК 628.162.94 о. А. ГОЛОВАНОВА
Л. В. ВОРОНКОВА П. А. ПЯТАНОВА
Омский государственный университет
РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ФТОРИРОВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ НА ПРИМЕРЕ ОМСКОГО РЕГИОНА
Рассмотрены способы фторирования питьевой воды и предложена оптимальная схема автоматического дозирования фторсодержащего реагента для станций малой производительности.
Проблема питьевой воды заняла одно из ведущих мест в современном учении о жизнеобеспечении человека. Уровень требований к качеству питьевой воды (ГОСТ 2874-82) достигается путем соответствующей водоподготовки. Помимо очистки воды, процесс водоподготовки включает также дополнительное обогащение элементами, необходимыми для нормального функционирования организма человека, например, фторирование воды.
Показанием к фторированию воды является низкое содержание фторид-ионов в питьевой воде и значительная пораженность населения кариесом [4,6]. Необходимо отметить, что в Российской Федерации практически повсеместно имеется недостаток фтора в питьевой воде, что обусловливает заболеваемость более 60% детей кариесом зубов, а в Республике Коми и в Оренбургской области - до 90-98%. В Республике Мордовия, Ленинградской, Московской, Нижегородской областях и в ряде других субъектов Российской Федерации питьевая вода содержит повышенные концентрации фторид-ионов, что способствует развитию флюороза, полиневритов, остеосклероти-ческого изменения костей [5].
Согласно классификации Р.Д.Габовича, оптимальная концентрация фторид-ионов - 0,7-1,1 мг/л. При этом заболеваемость населения кариесом близка к минимальной, а флюороз в слабой форме наблюдается не более чем у 3-10% населения [2].
Влияние различных концентраций фтора в питьевой воде на другие заболевания, кроме кариеса и флюороза, мало изучено. Учеными была обнаружена связь частоты сахарного диабета, ревматизма, болезней мочеполовой системы с содержанием фтора. Минимум частоты всех исследованных заболеваний найден при концентрации фтора в воде около 0,7-0,8 мг/л. При концентрации фтора выше 0,7-0,8 мг/л наблюдается только рост частоты заболеваний [3].
Таким образом, можно предположить, что концентрация фтора около 0,7-0,8 мг/л представляет ПДК фтора в питьевых водах.
В литературе также встречаются данные о том, что фтор снижает в организме животных и человека накопление изотопов стронция, в частности радиоактивного стронция-90, влияя на способность кристаллов костной ткани удерживать стронций. Результаты этого открытия могут быть использованы в профилактических целях: поиски источников природных вод с повышенным содержанием фтора, искусственное фторирование воды, добавление неорганических соединений фтора в хлеб и молоко, фторопрофилак-тика кариеса зубов и т.п.
В ряде зарубежных стран (Швейцария, Германия и др.) для обогащения организма фтором используют таблетки, коровье молоко, поваренную соль, чай, а также другие препараты и продукты, содержащие К'аР или другие фторсодержащие реагенты. Заболе-
¡ш
а £
ваемость детей и взрослого населения при этом снижается. Практика показала, что индивидуальный прием препаратов и продуктов, содержащих фтор, является сложным мероприятием, требующим активного содействия родителей, поддержания у населения интереса к этому мероприятию, повседневных, настойчивых усилий органов здравоохранения в течение многих лет. По сравнению с перечисленными методами, фторирование воды требует меньших эксплуатационных затрат, позволяет охватить все население, дает наиболее стабильный противокариесный эффектилегче контролируется [4].
В системе медико-социальных мероприятий, направленных на предупреждение кариеса зубов, фторированию питьевой воды, если в ней содержится менее 0,5 мг/л фтора, принадлежит одно из ведущих мест [1]. Целесообразность фторирования в каждом конкретном случае устанавливается органами санитарно-эпидемиологической службы.
Для фторирования воды можно использовать два метода: фторирование воды на водопроводах хозяйственно-питьевого назначения и фторирование воды в бытовых условиях.
Целью данной работы являлось сопоставление и выявление преимуществ и недостатков различных методов фторирования воды на примере Омского региона.
Экспериментальная часть
Для определения целесообразности дополнительного обогащения питьевой воды фторид-ионами предварительно были взяты пробы воды из различных районов Омска и Омской области.
Анализ проводили фотометрическим методом, основанным на способности фторид-ионов образовывать окрашенный в оранжевый цвет комплекс с циркониевым реактивом в присутствии индикатора ализаринового красного (РД 52.24.360-94). Былапроана-лизирована вода из четырех районов Омской области: Калачинского, Исилькульского, Марьяновского и Любинского. Отбор, хранение и транспортировка проб питьевой воды производилась в соответствии с требованием ГОСТов. Проводили анализ проб речной воды (р. Иртыш, р. Омь). Отбор и анализ проб осуществляли в зимне-весенний период в течение трех месяцев с интервалом в месяц. В Калачинском, Исиль-кульском и Любинском районах фторид-ионы данным методом не обнаружены. В Марьяновском районе содержание фторид-ионов находится в пределах от 0,11 до 0,21 мг/л. Также были отобраны пробы воды из восьми точек на территории города Омска, в большинстве проб фторид-ионы не обнаружены. Таким образом, это обусловливает целесообразность дополнительного обогащения питьевой воды фторид-ионами.
В бытовых условиях для фторирования воды можно использовать фильтры с фторирующим действием. В качестве примера был выбран фильтр «Барь-ер-5». Были проведены исследования, целью которых являлось изучение работы фильтра и проверка соответствия обработанной воды гигиеническим нормативам по содержанию фтора. В ходе работы были получены следующие результаты: фторирование воды происходит неравномерно; так, первые 10-15 литров содержат фторид-ионы в количестве, превышающем ПДК примерно в 8 раз (12мг/л); после 30-40 литров содержание фтора ПДК не превышает, но продолжает колебаться в довольно широких пределах (0,7-1,7мг/л).
Альтернативным способом фторирования является фторирование на водопроводах хозяйственно-питьевого назначения.
Мы предлагаем общую схему автоматического дозирования фторсодержащего реагента в зависимости от колебания расхода воды. Схема состоит из: расположенного в водопроводе чувствительного датчика, определяющего расход воды, или прибора, непрерывно определяющего концентрацию фтора во фторированной воде; системы, передающей сигнал о необходимости изменения количества подаваемого фторсодержащего реагента; устройств, изменяющих расход реагента; дозатора (рис. 1).
Наилучшим видом дозирования следует считать автоматическое дозирование в зависимости от концентрации фтора во фторированной воде.
В качестве фторсодержащего реагента используется ЫаР — белый порошок или небольшие кристаллы, негигроскопичный, содержание основного вещества в техническом продукте не менее 80%. Реагент сравнительно хорошо растворим; обычно применяют 1-2-процентные растворы.
Дозу фторсодержащего реагентаД^ определяют по формуле
Дф= [ша-( И )]"[ 100/К)*(100/ Сф),
где т — коэффициент, зависящий от места ввода фтора в обрабатываемую воду (при вводе фтора после очистных сооружений принимается равным 1, при вводе перед фильтрами или контактными осветлителями -1,1); а - необходимое содержание фтора в обрабатываемой воде в зависимости от климатических и сезонных условий (принимается равным 0,7-1,2 мг/л, меньшие значения - для летнего сезона и жаркого климата); Я- - содержание фторид-ионов в исходной воде, мг/л; К- содержание фтора в чистом реагенте (принимается для фторида натрия — 45%); Сф-содер-жание чистого реагента в техническом продукте, %.
Чтобы избежать потерь реагентов на образование осадков, фторсодержащие реагенты рекомендуется растворять в воде, умягченной Ыа-катионированием, поскольку при большом содержании в воде кальция и магния часть фтора осаждается в виде фторидов.
Строительство фторатораторных установок данного типа целесообразно для станций производительностью до 50 тыс.м3/сут, так как они сравнительно компактны и позволяют обеспечить дозирование даже без средств автоматизации. Таким образом предлагаемая нами установка может быть использована не только на городских станциях, но и в сельских районах на станциях малой производительности.
Рис. 1. Схема автоматического дозирования растворов фторидов: 1 - трубопровод; 2 - бак с раствором реагента;
3 - насос-дозатор; 4 - реле; 5 - записывающее устройство; 6 - расходомер.
Выводы
1 .Одним из оптимальных методов фторирования воды является внедрение компактных установок для фторирования питьевой воды на водопроводах хозяйственно-питьевого назначения. Фторирование воды с использованием фильтра «Барьер» происходит неравномерно.
2.Предлагаемая авторами установка сравнительно компактна, позволяет обеспечить дозирование без средств автоматизации, поэтому может быть использована не только на городских станциях, но и в сельских районах на станциях малой производительности.
Библиографический список
1. Ванханен В.В, Деркачев Э.А, ЦуцковВ.Е. Профилактика кариеса путем фторирования питьевой воды: итоги комплексных клинико-экспериментальных исследований// Гигиена и санитария. 1994. №5. С. 19-21.
2. Габович Р.Д. Гигиена: учебник. - М„ 1990. С.26-40.
3. Голубев И.М, Зимин В.П, Аничкина Н.В. О ПДК фтора в питьевой воде// Гигиена и санитария. 1994.№5. С.22-25.
4. Кульский Л.А, Строкач П.П. Технологическая очистка природных вод. - Киев, 1986. С. 193-206.
5. О коррекции качества питьевой воды по содержанию биогенных элементов// Экологический вестник России. 2001. №2.
6. ФрогБ.Н. Водоподготовка. - М.,издат.МГУ,2001.С.367 -
375.
ВОРОНКОВА Людмила Владимировна, студентка гр. ХХ-001, химического факультета. ГОЛОВАНОВА Ольга Александровна, кандидат химических наук, доцент кафедры «Неорганическая химия».
ПЯТАНОВА Полина Анатольевна, ассистент кафедры «Неорганическая химия».
Защита диссертаций
В Омском государственном техническом университете успешно защищена кандидатская диссертация Тарбокова Владислава Александровича «Повышение стойкости твердосплавного инструмента методом предварительной обработки мощным ионным пучком и осаждения нитрид-титанового покрытия» по специальности 05.02.01 — «Материаловедение (промышленность)»,
Автор исследования показал, что предварительная обработка твердых сплавов Т5К10 и ВК8 мощным ионным пучком в диапазоне плотности энергии 1,5-3,7 Дж/см2 снижает интенсивность изнашивания твердосплавного инструмента с нитрид-титановым покрытием и повышает его износостойкость в 2-2,5 раза. Доказано, что характеристики микрорельефа поверхности твердых сплавов после обработки мощным импульсным ионным пучком в диапазоне 1,5-3,7 Дж/см2 в пределах погрешности измерений не зависят от исходного микрорельефа поверхности серийно выпускаемого твердосплавного инструмента. Установлена возрастающая зависимость адгезионной прочности TiN покрытия от плотности энергии предварительной обработки подложки МИП во всем исследованном диапазоне плотности энергии от 1 до 3,7 Дж/см2.
Полученные в работе результаты применимы для разработки технологий, основанных на предварительном модифицировании поверхности с использованием и других видов концентрированных потоков энергии, таких как низкоэнергетические сильноточные электронные пучки и импульсное лазерное излучение. Разработаны технологические рекомендации по предварительной обработке твердосплавного инструмента с целью повышения адгезионной прочности осаждаемых износостойких покрытий. Установлено существование рационального диапазона энергетического воздействия мощного ионного пучка для модифицирования поверхностного слоя ТС с целью увеличения адгезии осаждаемых износостойких покрытий.
Предл°женный в работе метод увеличения адгезии износостойких TiN покрытий, наносимых на модифицированный МИП твердосплавный инструмент из сплавов марок ВК8 и Т5К10 может быть применен для различных типов износостойких покрытий и видов твердых сплавов. Диссертационный совет рекомендует результаты, полученные Тарбоковым В. А, использовать при изготовлении твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями в условиях производства на таких предприятиях, как ООО «Линэтрон Нижний Новгород» (г. Нижний Новгород), ОАО «Режущий инструмент» (г. Томск), и других.
