Экология/4. Промышленная экология и медицина труда

Похітенко І.Ю., доц. Семенова О.І., доц. Бублієнко Н.О.,

доц. Степанець Л.Ф.

Національний університет харчових технологій

Cпособи модифікації цеолітів з метою підвищення сорбції нафтопродуктів зі стічної води

Cтічні води, які надходять у каналізаційні мережі та водні об’єкти, мають підвищений вміст нафтопродуктів, що чинить негативний вплив на мешканців водойми і гідросферу зокрема. Основними джерелами надходження їх у водойми є підприємства видобувної промисловості, системи перекачування і транспортування, сховища нафтопродуктів, залізничний транспорт, нафтозаправні комплекси і станції. Також вони містяться в стічних водах переважної більшості підприємств промисловості, зокрема і харчової, транспорту й сфери послуг, у поверхневих стоках з території цих підприємств.

При надходженні нафтопродуктів у природні водойми порушуються нормальна життєдіяльність гідробіонтів та екологічний баланс, змінюються їх хімічний, фізичний та біологічний стани.

Процеси самоочищення в забруднених нафтопродуктами водоймах протікають дуже повільно.

Для очищення стічних вод від нафтопродуктів використовуються механічні, фізико-хімічні та біологічні способи очищення, а також їх комбінація.

Для глибокої очистки забрудненої води широко використовують адсорбційні способи очищення, перевагою яких є висока ефективність, можливість очистки стічних вод, які містять одразу декілька забруднювачів, різноманітність форм (гранули, волокна тощо) та широкий спектр видів адсорбентів, що можуть забезпечити очистку води до будь-якого потрібного рівня.

Незважаючи на великий асортимент промислових адсорбентів, більшість із них не задовольняють увесь комплекс вимог, які висуваються до матеріалів подібного типу. Тому актуальним є пошук нових ефективних та економічно вигідних наповнювачів адсорбційних апаратів, які зберігають свої властивості при різноманітних режимах очищення стічної води та регенерації.

Все більшого поширення в процесах очищення стічних вод набувають природні мінерали, оскільки вони є відносно недорогими в порівнянні з синтетичними сорбентами. Особливе місце серед відомих мінеральних сорбентів займають природні цеоліти, які є каркасними алюмосилікатами лужних і лужноземельних металів. Вони мають велику питому поверхню, високу селективність та молекулярно-ситову дію.

Україна володіє значними покладами цеолітів, серед яких найбільшим є Сокирницьке родовище висококремнієвих цеолітів.

Для підвищення адсорбційних характеристик вихідних мінералів та розширення їх області застосування здійснюють модифікування цеолітів.

В даній роботі нами була здійснена модифікація клиноптилоліта Сокирницького родовища фізичним та хімічним способами.

Модифікація фізичним способом здійснювалася шляхом випалювання природних цеолітів в муфельній печі. Цеоліти містять адсорбовану і конституційну воду. Адсорбована вода видаляється при випалюванні цеоліту за температури 160-240ºС, що, в свою чергу, підвищує сорбційну ємність. Це пов’язано з тим, що при такій температурі видаляється вода, яка координаційно зв’язана з кисневим каркасом, а також із звільненням мікрокапілярів, за рахунок чого і підвищується сорбція. При температурі випалювання 400-550ºС вилучається конституційна волога, але сорбційна ємність зменшується, а при 800-900ºС руйнується структура цеоліту. Максимальна сорбційна ємність спостерігалася при температурі випалювання 350ºС і становила 1,43 мг/г.

Також була проведена модифікація цеолітів органічними речовинами, де в якості модифікаторів використовувалися тетраетоксисилан (ТЕОС) та гексаметилдисилазан (ГМДС).

Модифікування цеолітів органічними речовинами здійснювалося за рахунок заміщення на їх поверхні гідроксильних груп органічними радикалами.

Експериментальними дослідженнями встановили, що максимальна адсорбційна ємність для цеолітів, модифікованих ТЕОС і ГМДС, спостерігалася на 4 год сорбції і становила 1,52 мг/г та 1,49 мг/г відповідно.

Необхідною умовою адсорбційного очищення стічних вод є регенерація сорбенту після насичення його забруднювальними речовинами. Десорбція нафтопродуктів з насичених сорбентів здійснювалася промиванням їх гарячою водою. Після температурної обробки цеоліти повністю відновлюють свої сорбційні властивості.

Використання модифікованих цеолітів в сорбційній технології забезпечує очищення вуглеводневмісних стічних вод до встановлених нормативів якості, що дозволяє істотно скоротити витрати за рахунок відсутності плати за наднормативний скид.

Перевагою використання цеолітів в якості сорбентів також є те, що їх можна регенерувати. Це дозволяє значно скоротити витрати сировини та зменшити кількість утворюваних відходів.

Література:

1. Обуздина М.В., Руш Е.А. Исследование закономерностей сорбционного извлечения органических загрязнителей из промышленных сточных вод цеолитами// Современные технологии, системный анализ и моделирование. -Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2011.- №1 (29). с. 142-145

3. Свиридов А.В, Ганебных Е.В, Елизаров В.А. Алюмосиликатные сорбенты в технологиях очистки воды / / Экология и промышленность России. - 2009, №11.- с. 28-30.

4. Юдаков А.А, Ксеник Т.В, Филиппова И.А, Понаморев Ф.И, Янушкевич Н.Г, Зайцева Г.И, Лейман СВ. Очистка сточных вод от стойких эмульсий нефтепродуктов / / Экология и промышленность России. - 2007,, №2. -с.22-24.

5. Артемов А.В., Пинкин А.В. Сорбционные технологии очистки воды от нефтяных загрязнений // Вода: химия и экология. – 2008. – №1. – С.18-24.