CC BY
115
Закономерное изменоние адсорбционной способности оксидов, является следствием нарастания ионной связи в пределах основного ковалентного типа взаимодействия. В случае оксидов циркония и гафния наблюдается обращение в величинах адсорбции газов. Такое изменение адсорбционной способности последних, d также различие в поведении рутила и анатаза может бы ть связано с неодинаковой степенью дефектности кристаллической решетки, различной дефектностью [3], а также значительным различием в величине удельной поверхности: 159; 11,4; 35, 45,7м2/г соответственно. На адсорбционные свойства поверхности, кроме того, оказывают влияние присутствие различных функциональных групп, в частности, гидроксильных групп, границы удаления которых достаточно велики. То. что величины адсорбции водорода и кислорода изменяются в одном направлении говорит о сложности адсорбционного процесса. Так, в частности, из-за заметного веса ионного состояния ТЮ2 при адсорбции существенную роль начинает играть взаимо-
действие носителей с поляризованными оптическими колебаниями решетки [4]. Последнее может привести к существенно другим закономерностям.
Библиографический список
1. Кпроискам И.А Адсорбционные процессы. Иркутск: Изд-во ИГУ. 1995. -300 с
2. Кировская И.А. Поверхностные явления Омск: Изд-ио ОмГТУ. 2001. - 175 с.
3. Угай Я А. Введение п химию полупроводников. - М.: Высшая школа, 1975. -302 с.
л. Бурбулявичус Л И . Зарифьянц Ю.А. я др. Исследование механизма адсорбции донорных молекул на поверхности рутила //Кинетика и катализ. - 1973. -Т.н. Вып. 16. - С. 1526-1531.
СКРИПКО Тамара Васильевна, к.х.н., доцент кафедры физической химии.
Статья поступили в редакцию 14.11.00 т. © Скрипко Т.В.
УДК66.081/628.3 л.Н. АДЕЕВА
М.В. ОДИНЦОВА Д.А. СИНИЦИН
Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского
СОРБЕНТ ИЗ СКОРЛУПЫ
КЕДРОВЫХ ОРЕХОВ
ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ вод
ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ_
В статье рассмотрена возможность получения экосорбента из отходов растительного происхождения — скорлупы кедровых орехов. Экспериментально установлено, что данный сорбент можно использовать для удаления нефтепродуктов из сточных вод.
Для решения проблемы комплексного использования растительного сырья из образующихся растительных отходов могут быть получены экосорбенты путем их термической переработки. Такие эко-сорбенты, обладающие гидрофобной поверхностью, могут использоваться для очистки сточных вод от нефтепродуктов. Известно, что для получения экосорбентов подобного назначения могут быть использованы рисовая, гречишная лузга и другие растительные отходы [1|. Настоящая работа посвящена исследованию возможности получения экосорбентов из скорлупы кедровых орехов для очистки сточных вод от нефтепродуктов, в связи с тем что в Сибирском регионе образуются ежегодно миллионы тонн таких отходов, которые практически не утилизируются. К тому же проблема очистки сточных вод от нефтепродуктов стоит довольно остро.
Для получения сорбента проводили термическую обработку скорлупы кедровых орехов в муфельной печи при доступе воздуха в течение 30 минут при следующих температурах: 150°, 200 ', 250 ', 300°, 400'С. Затем скорлупа, обработанная при температурах 150 • 300°С, была испытана в качестве сорбента. При
температуре выше 300° наблюдается озоление скорлупы кедровых орехов.
Нами рассматривалась возможность использования термообрабоганной скорлупы кедровых орехов для сбора нефтепродуктов, разлитых на поверхности, растворенных в воде и находящихся в воде в виде водно-нефтянных эмульсий. В качестве нефтепродукта использовалось дизельное топливо.
Определение сорбционной способности углеродного материала при сборе нефтепродуктов (дизельного топлива) с поверхности воды проводили следующим образом. В химический стакан наливали 300 мл воды и добавляли 10 г дизельного топлива (р = 0.8Ю г/см3, V= 12.35 мл) с получением размытого нефтяною пятна. Затем на размытое нефтяное пятно наносили 1 г сорбента (размс-р частиц 1 мм). Сорбент с размерами частиц 1 мм удерживается на поверхности воды втечеиие 47 часов. Установленное время достижения адсорбционного равновесия составляет 10 мин. По истечению времени насыщенный нефтепродуктом сорбентсобирают механически с поверхности воды и выдерживают 10 минут на фильтре, затем определяют увеличение массы сорбента. Полученные результаты представлены в таблице 1.
ТлОлицл I
Эффективность удалении нефтепродукта с поверхности воды
температура приготовления сорбента. 'С 150 200 300 400
масса сорбировавшихся нефтепродуктов, г/г 2.1 2.15 3.6 3.6
Тоблицо2
Влияние фракционного состава сорбентов на величину сорбции нефтепродукта
диаметр зорен, мм масса собранного нефтепродукта, г/г
3.0 3.0
2.0 3.5
1,0 4.6
0.6 1.8 I
о.ое 1.6 1
И:» таблицы 1 следует, что сорбент, полученный при температуре 300°С, обладает наибольшей сорбцион-ной емкосп.ю 3,0 г/г. В таблице 2 приведены данные но емкости сорбента различного фракционного состава.
Наибольшей сорбционной емкостью 4,6 г/гобла-даетфракция сорбента диаметром 1 мм, т.е. полученный углеродный материал может быть рекомендован для сбора нефтепродуктов с поверхности воды.
Затем рассматривали возможность сорбции растворимых нефтепродуктов на полученном сорбенте. Готовили водный раствор нефтепродуктов (2.5 л дистиллированной йоды смешивали с 300 мл нефте продукта и оставляли на 2-Здня д\я насыщения воды растворимыми нефтепродуктами). Содержание нефтепродуктом в воде определяли спектрофого-метрическим методом |2|. Для построения изотермы готовили растворы следующих концентраций: 7.2; 1 Л, А: 36; 72 мг/л. В растворы объемом 30 мл помещают сорбент массой 1 г и оставляют на сутки, после отделения сорбента от раствора, определя Ют остаточ-ное содержание нефтепродукта в воде. На рис.1 представлена изотерма адсорбции нефтепродук тов. Исходя из литературных данных [3,41, полученная изотерма относится по классификации Гильса к изотермам Этила. Изотерма имеет такой вид если взаимодействие между адсорбированными молекулами больше силы взаимодействия между растворенным веществом и адсорбентом, при этом энергия активации возрастает и совместная адсорбция описывается изотермой Б типа. В этом случае молекулы растворенного вещества стремятся расположиться на поверхности в виде цепей и кластеров. Изотермы адсорбции жидких растворенных вещесгв
А, мг/г
2.5 2-1.5-1 ■ 0.5-
0 2 4 6 8 10
Сравн., мг/л
Рис. 1. Изотерма адсорбции нефтепродуктов
часто имеют Б форму (адсорбция быст ро увеличивается по мере достижения предела растворимости). В практике инженерных исследований и расчетов часто используют простое эмпирическое уравнение Фрейндлиха вида Л = К С"", где К — константа равновесия, характеризующая прочность адсорбции; 1 /и — степень нелинейности изотермы. Сорбция растворенных нефтепродуктов в нашем случае описывается уравнением Фрешь\лиха: Л = 0,31 • С0-'" Достигаемая емкость составляет 1,9 мг/г. остаточное содержание нефтепродуктов 9.5 мг/л. степень очистки составляет 87%.
Одним из наиболее перспективных способов очистки водных растворов от нефтепродуктов, находящихся в эмульгированном состоянии является процесс, основанный на коалесценции. При фильтровании воды, содержащей нефтепродукты в виде эмульсии, через коалесцирующую насадку частицы нефтепродуктов вступают в контакт с поверхностью материала насадки, осаждаются на ней и накапливаются в виде пленки за счет адгезионного взаимодействия. а затем отрываются под гидродинамическим воздействием потока эмульсии и выносятся из пасами в виде укрупненных капель. Очевидно, что для водонефтяных эмульсий поверхность коалесцирую-щего материала должна быть гидро(|юбной, поэтому на практике для эгих целей используются стеклянные шарики, гранулы полиэтилена, полипропилена и полистирола, гидрофобизированный песок, стекловата [5,6|. Такую поверхность имеет термообработанная скорлупа кедровых орехов. В эксперименте исполь-зонали термически обработанную, неизмельченную скорлупу кедровых орехов.
Для приготовления эмульсии нефтепродуктов готовили растворы, содержащие200 мл дистиллиро-ванной воды и 30.0 мл дизельного топлива. Полученные растворы интенсивно встряхивали 30-40 минут до образования устойчивой эмульсии и затем пропускали через слой экосорбента, помещенного в колонку слоем 4 см (диаметр и высота колонки
0 06
0 0.2 0.4 0.6 0,8
Рис. 2. Зависимость оптической плотности эмульсии от объема раствора, пропущенного через колонку
составляли соответственно 3 и 14 см. масса сорбента 23 г. исходное содержание нефтепродуктов 2,5 г/л, скорость пропускания 0,18 л/час). Разрушение эмульсии контролировали по изменению оптической плотности (на приборе КФК-3 при мине волны 315 ям). Оптическая плотность исходного раствора составляет 0,5 единиц. Периодически оч-бирали пробы и определяли в них концентрацию нефтепродуктов спектрофотометрическим методом. На рис. 2 представлен график зависимости оптической плотности эмульсии от пропущенного объема раствора через колонку.
Из полученных данных следует, что данный сорбент способен пффективио разрушать водно-нефтяную эмульсию. На начальном этапе (при пропускании 54 мл эмульсии) углеродный материал извлекает растворенные в воде нефтепродукты, понижая их общее содержание в воде до 16 мг/л, зачем наблюдается увеличение концентрации нефтепродуктов в воде, при этом на поверхности воды после пропускания через колонку появляется слой нефтепродуктов, что говорит о расслоении эмульсии на термообработанной скорлупе кедровых орехов. При пропускании 220 мл эмульсии концентрация нефтепродукта в воде составляет 650 мг/л, что соответствует концентрации нефтепродукта в насыщенном растворе. При увеличении пропущенного объема до •170 мл мутность пропущенного через колонку раствора возрастает вплоть до полнейшего пропускания нефтепродукта (до 2,5 г/л) что соответствует содержанию растворенных в воде нефтепродуктов в модельной эмульсии, при этом после пропускания 470 мл на сорбенте остается 0,3 г/г нефтепродукта.
Анализ полученных экспериментальных данных показал, что обработанная при 300' С скорлупа кедровых орехов, используемая в качестве сорбента и коалесцирующего фильтра, представляет собой
эффективный дешевый и доступный материал д\я очистки сточной воды от нефтепродуктов. Использование данного сорбента на предприятиях г. Омска актуально, так как в Омском регионе ведется добыча и переработка нефти и зачастую в производственных водах наблюдаегся повышенное содержание нефтепродуктов.
Библиографическим список
I Щепакин М Б.. Мишулин Г.М., Гйфлров И.Г.и др. Эко-сорбенткак продукт управления ресурсами региона //Экология и промышленность России 2001 .Декабрь. С.20-25.
2. Дурье Ю Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод.- М.: Химия. 1981. 4-18с.
3. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии.-М. Химия. ¡980 326с.
4. СмирновЛ-Д Сорбциоиная очистка воды.-Д: Химия. 1982. 168с.
5. Сиз и ков А.М.. Лдсеиа Л.П.. 11осеико ВН. Способ получения сорбента дли очистки сточных вод от нефти Авторское свидетельство №213934. Омск: Ом ГУ. 1992 8 с.
(». Никитин Ю.М., Соколов АЛ". Физико-химические условия применения коалеснирующнх устройств для очистки нефгесодержащих сточных вод //Разработка, эксплуатация и обустройство нефтяных месторождений: Тр ОАО Гибровосток-нефтн, Самара, 2003. С.\ 123-130.
АДЕЕВЛ Людмила Ннкифоровна, д.т.н.. профессор кафедры неорганической химии. ОДИНЦОВА Мария Владимировна, аспирантка химического факультета.
СИНИЦИН Дмитрий Александрович, студент х и м и ч е с кого () >а к ул I ,тета.
Статья поступила в редакцию 15.11.00 г. © АдсеваЛ.Н., Одинцова М.В., Синицин Д.А.
Российские научные журналы "Химия в интересах устойчивого развития"
Главный редактор: чл -кор. РАН Н.З. Ляхов
Международный научный журнал основан в 1993 г. академиком В.А. Коптюгом Учредитель - Сибирское отделение РАН.
В журнале публикуются оригинальные научные сообщения и обзоры но химии процессов, представляющих основу принципиально новых технологий, создаваемых в интересах устойчивого развития, или усовершенствования действующих, сохранения природной среды, экономии ресурсов, энергосбережения. В рубрикаторе журнала предполагаются следующие разделы: " безотходные и малоотходные химические процессы; " вторичные химические продукты и их использование; " химия без растворителей;
• энергосбережение в химической промышленности;
• химические методы получения синтетических топлив; ' химия объектов среды обитания человека;
' химические аспекты безопасности;
• природные химические индикаторы глобальных изменений окружающей среды.
• научные дискуссии;
• свободная трибуна;
Журнал выходит на русском и английском языках.Количество номеров в год - 6. Индекс в каталоге "Роспечати" - 73457.
Адрес редакции: Россия, 630090, Новосибирск. Морской проспект, 2, Журнал "Химия в интересах устойчивого развития". Тел.:(383)330-05-70; E-mail: [email protected]
Подписаться на журнал вы можете в Издательстве СО РАН или редакции журнала. Отдел маркетинга: Ардеева.Альбина Витальевна. Тел./Факс:|383)330-17-53; Факс:|383)333-37-55. E-mail: [email protected]
