Сорбенты для очистки сточных вод реферат

Обновлено: 05.07.2024

Файлы: 1 файл

КП по ТХОС.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Выполнил: студент группы 320601______________________ Кислова Д.А.

Проверил: преподаватель ______________________ Демичева Ю.Л.

Введение

Объем потребляемой в мире воды достигает 4 трлн. м3 в год, а
преобразованию со стороны человека подвергается практически вся гидросфера. Химическая и нефтехимическая отрасли промышленности способствуют проникновению в водную среду веществ, обычно отсутствующих в ней, или превышению естественного уровня их концентрации, ухудшающей качество водной среды.

За время существования человечества в природную среду было введено огромное количество органических веществ. Вредные химические элементы и вещества попадают в водоемы, ухудшая их санитарное состояние и вызывая необходимость специальной глубокой очистки воды перед использованием ее для хозяйственно-питьевых и некоторых промышленных целей. Многие органические примеси не извлекаются из воды механически, не нейтрализуются при биологической очистке, не удаляются такими традиционными методами водоочистки, как отстаивание, коагуляция и флотация. Это обуславливает введение в комплексную технологическую схему водоподготовки стадии адсорбционной доочистки. Как правило, эта стадия является заключительным этапом в технологическом процессе очистки воды. Адсорбционный метод является хорошо управляемым процессом. Он позволяет удалять загрязнения различного характера практически до любой остаточной концентрации независимо от их химической устойчивости. При этом отсутствуют вторичные загрязнения. Отсюда перспективной является тенденция развития фильтрующе-сорбирующих устройств, предназначенных для локальной доочистки питьевой воды, и этот вопрос является весьма актуальным.

1. Основы процесса адсорбции.

Адсорбционные методы широко используются для глубокой очистки сточных вод растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках если концентрация этих веществ в воде невелика, и они биологически разлагаются или являются сильно токсичными. Применение локальных установок целесообразно если вещество хорошо адсорбируется при небольшом удельном расходе адсорбента.

Адсорбцию используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, пестицидов, ароматических нитросоединений, ПАВ, красителей и др. Достоинством метода является высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперация этих веществ.

Адсорбционная очистка может быть регенеративной, т.е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией, деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95 % и зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и ее доступности, от химического строения вещества и его состояния в растворе.

Адсорбция растворенных веществ - результат перехода молекулы растворенного вещества из раствора на поверхность твердого адсорбента под действием силового поля поверхности. При этом наблюдаются два вида межмолекулярного взаимодействия: молекул растворенного вещества с молекулами (или атомами) поверхности адсорбента и молекул растворенного вещества с молекулами воды в растворе (гидратация). Разность этих двух сил межмолекулярного взаимодействия и есть та сила, с которой удерживается извлеченное из раствора вещество на поверхности адсорбента. Чем больше энергия гидратации молекул растворенного вещества, тем большее противодействие испытывают эти молекулы при переходе на поверхность адсорбента и тем слабее адсорбируется вещество из раствора. [1]

1.1. Адсорбенты.

В качестве адсорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: силикагели, алюмогели, активные глины, золу, шлаки, опилки, коксовую мелочь, торф и др. Наиболее эффективными адсорбентами являются активированные угли. Они должны обладать определёнными свойствами:

- должны слабо взаимодействовать с водой и хорошо с органическими веществами;

- быть относительно крупнопорист ыми, чтобы их поверхность была доступна для больших и сложных органических молекул;

- при малом времени контакта с водой они должны иметь высокую адсорбционную ёмкость, высокую селективность и малую удерживающую способность при регенерации.

При соблюдении последнего условия затраты на регенерацию угля будут минимальными. Угли должны быть прочными, быстро смачиваться водой, иметь определенный гранулометрический состав. В процессе очистки используют мелкозернистые адсорбенты с частицами размером 0,25-0,5 мм и высокодисперсные угли с частицами размером менее 40 мкм, а также гранулированные угли с размером d=2-5 мм, h=5-10 мм.

Важно также чтобы угли обладали малой каталитической активностью по отношению к реакциям окисления, конденсации и др., т.к. некоторые органические вещества, находящиеся в сточных водах способны окисляться.

Сырьем для активных углей может быть практически любой углеродосодержащий материал: уголь, древесина, полимеры, отходы пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности.

Адсорбционная способность активных углей является следствием сильно развитой поверхности. [2]

В табл. 1 приведена характеристика наиболее часто применяемых активных углей.

Сорбция представляет собой процесс поглощения газов, паров или растворенных веществ поверхностью и объемом твердого тела или жидкости. Вещества-поглотители - сорбенты, вещества, поглощаемые - сорбат или сорбтив. В большинстве случаев это процесс обратимый и наряду с поглощением веществ имеет место явление десорбции - отдачи вещества. Различают 4 основных сорбционных процесса: абсорбцию, адсорбцию, капиллярную конденсацию, хемосорбцию.

В качестве сорбентов в различных сорбционных процессах применяют органические ионообменные и хелатообразующие материалы, разнообразные виды неорганических материалов (гидроксиды металлов, цеолиты, глины, всевозможные гели и золи и т.п.), а также комбинированные материалы, содержащие и ту, и другую основу, или импрегнированные и модифицированные составы.

Например, углеродные сорбенты, которые проявляют сорбционную активность по отношению к различным ионам тяжелых металлов, имеют развитую пористую структуру и значительную удельную поверхность. Обладая высокой термической, механической и химической устойчивостью, эти материалы являются весьма перспективными для решения целого ряда аналитических и технологических задач.

Наиболее важными харакгсристиками сорбентов являются их селективность и сорбционная емкость по отношенню к конкретным ионам металлов, молекулам газов, органических летучих соединений. Зависят эти свойства от природы исходного сырья, применяемою для получения сорбентов, и oт условий их производства. Безусловно, немаловажную роль играют и параметры непосредственного извлечения металлов из тех или иных растворов. Одним из удачных видов сырья для производства сорбентов являются ископаемые каменные угли. Они изначально содержат в своем составе более двухсот химических соединений, которые при переработке углей создают на поверхности сорбентов большое количество функционально-активных центров. Именно они и отвечают за высокую емкость и селективность извлечения ионов металлов. Избирательное поведение углеродных сорбентов по огношенню, например, к цианистым комплексам золота позволило создать широко применяемые промышленные технологии извлечения золота из растворов.

Весьма перспективным является направление получения сорбентов, сочетающих ионообменные, сорбционные и фильтрующие свойства. Особенно актуально это для решения проблемы очистки сточных вод. Из всех перспективных сорбентов, которые могут быть использованы для сорбционной очистки, многократная регенерация без значительной потери сорбционной способности возможна только для углеродных сорбентов.

Преимущества тех или иных сорбентов определяются химической природой полимерной матрицы, наличием большого количества поверхностных функциональных групп, хорошими физико-химическими характеристиками. Актуальными представляются также сравнительно низкая стоимость, возможность утилизации, что определяет экономическую целесообразность использования сорбентов в промышленности.

ГЛАВА 1. ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ СОРБЦИЯ

Избирательная сорбция – это фиксация на твердой поверхности ионов при сохранении подвижности ионов противоположного знака. Поглощаться будет тот ион, который уже имеется в составе кристаллической решетки или изоморфный ему (правило Панета-Фаянса), т.е. поглощаться будут ионы, которые могут пойти на достройку кристаллической решетки. Так при прибавлении к раствору нитрата серебра раствора иодида калия на осадке иодида серебра будут адсорбироваться ионы серебра или йода, но не калия или нитрат-ионы. Изоморфные ионы (имеющие примерно одинаковый ионный радиус или электронное строение) также сорбируются. По отношению к иону йода изоморфными ионами будут бромид-, хлорид-, цианид-, роданид-ионы, но не нитрат-ионы. Ионный обмен играет большую роль в процессах жизнедеятельности. Поскольку мембраны являются малопроницаемыми для заряженных частиц, то транспорт ионов через мембраны осуществляется с помощью специальных белков-переносчиков или ионных каналов.

Сильные электролиты в отличие от недиссоциирующих и слабо диссоциирующих соединений адсорбируются в виде ионов. Адсорбция ионов в большинстве случаев происходит под действием химических сил, а не ван-дер-ваальсовых, поэтому является более сложным процессом, чем молекулярная адсорбция. Ионная адсорбция может протекать по механизму избирательной адсорбция ионов на кристаллах, связанной с образованием заряженной поверхности и формированием вокруг нее двойного электрического слоя (ДЭС) на границе раздела твердой и жидкой фаз.

Избирательная адсорбция представляет собой хемосорбцию, поскольку она происходит под действием валентных сил и скорость ее с повышением температуры в большинстве случаев возрастает (активированная адсорбция).

ГЛАВА 2. СОРБЕНТЫ РАЗНОЙ ПРИРОДЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

По геометрической структуре адсорбенты делят на 4 типа.

1. Непористые адсорбенты – графитированная сажа, аэросил (мелкодисперсный диоксид кремния), кристаллы солей. Такие адсорбенты либо 17 наносят на твердые носители, либо из них формируют гранулы. Удельная поверхность адсорбентов этого типа колеблется от сотых долей до сотен м 2 /г.

2. Однородно-макропористые адсорбенты, которые получают обработкой силикагеля водяным паром при 700-800°С (гидротермальная обработка). При этом удельная поверхность составляет до 25-50 м 2 /г, и получаются широкие поры порядка сотен нм.

3. Однородно-тонкопористые адсорбенты – молекулярные сита (цеолиты), высокопористый углерод с поверхностью порядка тысячи м 2 /г.

4. Неоднородно-пористые адсорбенты, в частности, силикагель, активный уголь, содержащие как широкие, так и узкие поры. Обычно они используются в хроматографии после соответствующего модифицирования.

В зависимости от свойст поверхности сорбенты делятся на 3 типа:

1) неспецифические, на поверхности которых нет каких-либо функциональных групп и ионов (угли, графитированная сажа, неполярные пористые полимеры);

2) имеющие на поверхности положительные заряды (на гидроксилированной поверхности силикагеля, на катионах молекулярных сит, на катионах солей);

3) имеющие на поверхности связи или группы атомов с сосредоточенной электронной плотностью (это некоторые полярные пористые полимеры, привитые сорбенты и т.д.).

Согласно номенклатуре ИЮПАК все пористые материалы делятся на 3 класса: микропористые (характерный размер пор R 2 /г, поэтому силы взаимодействия их с молекулами разделяемых соединений очень велики, что ограничивает область применения этих адсорбентов анализом низкомолекулярных соединений. Из выпускаемых сортов активных углей для анализа газов могут быть использованы БАУ, БАУ-А, СКТ, АГ-3, АГС-4, кокосовый активный уголь, ФАС, ФАД и др.

Перспективным сырьём для получения высокопрочных тонкопористых углеродных адсорбентов являются термореактивные полимеры, в частности, фенолформальдегидные смолы и продукты их переработки (текстолит), полимеры фурфурола. Активные угли на основе реактопластов марки ФАС отличаются высокими прочностными характеристиками и развитым объемом микропор. К недостаткам активных углей можно отнести неполноту процесса десорбции органическими растворителями и возможность взаимодействия адсорбента с аналитами.

Графитированные термические сажи (ГТС) являются гидрофобными и термостойкими адсорбентами, способными к неспецифическому взаимодействию с различными органическими соединениями. Эти свойства, а также довольно высокая химическая инертность поверхности позволяют использовать ГТС в качестве наполнителя сорбционных трубок для концентрирования. Основные трудности работы с ГТС связаны с низкой механической прочностью гранул и относительно низкой площадью поверхности (6–30 м 2 /г).

Углеродные сита – однородные тонкопористые углеродные адсорбенты с высокой удельной поверхностью от 400 до 1200 м 2 /г. Их получают термолизом органических полимеров или из углей при температуре около 400С. Углеродные сита состоят из очень маленьких сшитых кристаллитов с молекулярно-ситовыми свойствами, определяемыми характером их пористой структуры. Эффективность процесса разделения на углеродных молекулярных ситах определяют два основных фактора: предпочтительная адсорбция одного из компонентов газовой или жидкой смеси и соотношение скоростей адсорбции разделяемых компонентов, которое зависит от размеров молекул и входов в сорбирующие поры, а также от объема этих пор. Углеродные молекулярные сита применяют для разделения газов, газообразных углеводородов и летучих соединений.

Фуллерены. Сорбенты, созданные на основе фуллерена С60 и С70, применяют для разделения соединений, близких по своей природе (полиароматических и алифатических углеводородов, металлорганических соединений). Фуллерены обладают высокой термической стабильностью, что позволяет проводить термодесорбцию извлеченных компонентов и использовать их в качестве сорбентов для твердофазной микроэкстракции. Основным недостатком фуллеренов является их высокая цена.

Углеродные нанотрубки обладают большой адсорбционной способностью за счет высоких энергий связывания аналита с поверхностью сорбента. Адсорбция на поверхности может происходить также за счет образования нековалентных связей таких, как ионные, электростатические π-π-взаимодействия, водородные связи, Ван-дерВальсовые силы и другие. Модификация поверхности нанотрубок часто требуется для повышения селективности извлечения аналитов. При этом при окислении их поверхности прививают гидроксильные, карбоксильные, карбонильные группы. Углеродные нанотрубки также можно наносить на поверхность стали, силикатов. Недостатком является их способность к агрегации, что приводит к уменьшению поверхности и росту давления внутри колонки.

Силикагель обычно используют при пробоотборе в дополнение к активному углю. Удельная поверхность адсорбента находится в диапазоне от 100 до 800 м 2 /г. Однако, полярная поверхность силикагелей, содержащая гидроксильные группы, очень сильно сорбирует пары воды. Это может привести к дезактивации адсорбента, преждевременному проскоку определяемых соединений и к их потере. Для извлечения сконцентрированных соединений из концентрационных трубок с этими сорбентами преимущественно применяют экстракцию, так как при термодесорбции возможно разложение примесей на поверхности и гидролиз.

Активный оксид алюминия – адсорбент с довольно большими порами (до 10 нм). Как и силикагели, оксид алюминия является полярным адсорбентом и проявляет склонность к образованию водородных связей (из-за наличия поверхностных гидроксильных групп) и взаимодействию с ненасыщенными соединениями. Оксидом алюминия заполняют концентраторы для улавливания полярных соединений (определение этаноламинов в выдыхаемом воздухе), бензола или газообразных углеводородов.

Синтетические цеолиты (молекулярные сита) представляют собой кристаллы, состоящие из атомов кремния, алюминия, кислорода и одно- или двухвалентного металла, природа которого определяет радиус пор, сорбционные свойства цеолита. Молекулярные сита, будучи микропористыми полярными адсорбентами, в основном не пригодны для концентрирования полярных органических соединений, так как последние необратимо сорбируются цеолитами. Существенным недостатком молекулярных сит является сорбция паров воды и плохая воспроизводимость свойств сорбента в различных партиях.

Пористые полимерные сорбенты . Пористые полимерные сорбенты используют для концентрирования летучих органических соединений из воздуха, когда уголь или силикагель не приемлемы из-за плохого извлечения на стадии десорбции или недостаточной стабильности при хранении пробы. Полимерные сорбенты обладают однородной пористостью, регулируемыми сорбционными характеристиками, но не достаточной термической устойчивостью (до 200-250С). Они достаточно инертны, гидрофобны и обычно обладают большой площадью поверхности. Большим преимуществом пористых полимерных сорбентов является относительно низкая адсорбция водяных паров.

Непористые соли. Для разделения разных классов соединений в газовой фазе используют некоторые неорганические соли: хлориды и фториды щелочных и щелочно-земельных металлов, аммония, сульфаты натрия, бария, меди, никеля, сульфиды вольфрама, молибдена и ртути, фосфаты щелочных металлов, циркония, дигидрофосфат калия, карбонат натрия, соли серебра, хромат аммония, соли переходных металлов, эвтектические смеси солей. Эти соли являются непористыми и их удельная поверхность определяется дисперсностью самой соли или удельной поверхностью носителя, на который они нанесены. Соли применяют как в чистом виде, так и в виде слоев на отдельных носителях: оксиде алюминия, силикагеле и диатомитовых носителях.

Поверхностно-слойные сорбенты. В поверхностно-слойных сорбентах (ПСС) мелкодисперсный сорбционно-активный материал нанесён на поверхность инертного носителя, что открывает большие возможности в анализе различных сред. В ПСС сорбционные процессы протекают не по всему объему зерна, а только в поверхностном слое небольшой глубины, равной толщине слоя активного сорбента. Сопротивление массопередаче для такого типа сорбента по сравнению с обычными (объемными) сорбентами уменьшается, так как уменьшаются пути диффузии вглубь зерна и, следовательно, уменьшается время диффузии, которое будет определяться не диаметром зерна сорбента, а толщиной активного слоя.

Различают ПСС двух типов: сорбенты с пористым слоем на непористом (I тип) или на пористом (II тип) носителе.

Для приготовления ПСС второго типа используют мелкодисперсные сорбенты с величиной частиц до 10 мкм и твердые крупнопористые носители с небольшой удельной поверхностью: хромосорбы W и G, фторопласт, целит-545.

В качестве адсорбентов могут быть использованы молекулярные сита, сажа (графитированная и ацетиленовая), активные угли, оксид алюминия и другие высокодисперсные порошки. Количество адсорбента, нанесенного на твердый носитель, может быть определено по привесу твердого носителя или из значений величин удельных поверхностей (в предположении аддитивности) полученных сорбентов и составляющих их компонентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сорбенты, избирательно поглощающие (сорбирующие) вещества из окружающей среды, широко используются в самых различных отраслях промышленности и медицины. К полимерным относятся такие сорбенты, в которых сорбционные центры привиты к полимерной основе (полимерной матрице), при этом полимерная матрица может изменять занимаемый объем в зависимости от внешних условий. Изменение объема матрицы отражается не только на расстоянии между сегментами полимерной цепи, но и может повлечь за собой изменение некоторых сорбционных свойств полимера. Матрица полимерного сорбента состоит из полимерных цепей, сшитых между собой поперечными связями.

В настоящей работе рассмотрены особенности избирательной адсорбции. Проанализированы структура и свойства различных видов сорбентов. Показана их эффективность и широкое применение в различных процессах концентрирования и разделения.

Новейшей разработкой в области сорбционной очистки от нефтяных загрязнений является сорбент на основе отходов производства оливкового масла. По своим экономическим характеристикам (себестоимости и затратам при ликвидации нефтяных загрязнений) сорбент не уступает, а в некоторых случаях превосходит имеющиеся аналоги. Себестоимость сорбента оценивается в $ 0,75 за кг. Ещё одним перспективным… Читать ещё >

очистка нефтесодержащих сточных вод с помощью природных и искусственных сорбентов

Очистка нефтесодержащих сточных вод с помощью природных и искусственных сорбентов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

В настоящее время развитие нефтяной промышленности происходит быстрыми темпами. При добыче, транспортировке, переработке, а также при различных авариях наблюдается загрязнение окружающей среды. Особую актуальность приобретает проблема загрязнения водных объектов. Такое загрязнение наносит ущерб не только окружающей среде, но и прежде всего здоровью человека.

При попадании на водную поверхность нефтепродукты быстро загрязняют обширные территории, образуя на поверхности тонкую плёнку. Такая плёнка нарушает естественный газообмен, препятствуя ему. Таким образом, на местные биоценозы оказывается негативное воздействие, что приводит к изменениям в экосистеме в целом.

В настоящее время существуют различные методы, позволяющие эффективно бороться с загрязнениями окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. К стандартным методам относятся: механический, химический, физический, физико-химический, микробиологический. Кроме того для решения данной проблемы разрабатываются всё новые методы и технологии. К ним можно отнести биосорбционый метод, озонирование воды, очистка с помощью магнитов, чистка флотационно-кавитационным методом, очистка с помощью магнитных наночастиц [1], биологическая очистка [2] и другие.

Мировой опыт решения данной проблемы показывает, что наиболее эффективным, экологически безопасным, и экономически целесообразным является метод сорбционной очистки [3]. При выборе сорбционного материала большое внимание уделяется его сорбционным характеристикам, а также стоимости изготовления и доступности сырьевой базы [3, 4]. Кроме того, выбор того или иного сорбента во многом зависит от различных факторов, таких как: требование к качеству очистки, состояния загрязняющих веществ, этап очистки и других.

В настоящее время ведётся активный поиск материала, позволяющего наиболее эффективно бороться с нефтяными загрязнениями и обладающего относительно низкой стоимостью.

Сейчас в мире производится или используется для ликвидации разливов нефти около двухсот различных сорбентов [5]. Каждый из них обладает достоинствами и недостатками.

Все сорбенты условно делят на природные и искусственные.

Природные сорбенты. Сорбционными свойствами обладают многие природные материалы, такие как цеолиты, сапропели, торфы и т. д. Стоимость природных сорбентов в десятки раз ниже, чем искусственных, поэтому часто их не регенерируют [6]. Наиболее перспективным направлением является производство сорбентов на основе растительных остатков и отходов производства. В качестве примера можно привести древесные опилки, камышовая сечка, кора осины, шелуха гречихи, шелуха подсолнечника, отходы производства оливкового масла и другие.

Природные сорбенты в свою очередь подразделяют на неорганические и органические.

Неорганические сорбенты. К таким сорбентам относятся глины различных видов, диатомитовые породы (главным образом рыхлый диатомит — кизельгур), песок, цеолиты, туфы, пемза и т. п. [7].

С экологической точки зрение применение этого вида сорбентов для ликвидации нефтяных загрязнений в результате разливов нефти неэффективно. Причиной тому является оседание сорбентов, содержащих нефтепродукты, на дно водных объектов и накапливание их там. Таким образом, создаётся угроза вторичного загрязнения, и проблема остаётся не решённой.

На данный момент разработан новый сорбент, Версойл. Он представляет собой вермикулитовый сорбент нефти и производится на основе вермикулита — природного минерала, образующегося в результате выветривания магнезиально-железистых слюд [8].

В качестве сорбентов возможно использование волокнистых материалов. Наиболее эффективным и технологичным является использование прессованного полипропиленового или базальтового волокна. Нефтепоглощение для прессованного полипропиленового волокна составляет 6,1−7,2 г/г, а для базальтового волокна 3,8−4,5 г/г.

Также в настоящее время происходит разработка новых сорбентов на основе природных алюмосиликатов. данный тип сорбентов является наиболее перспективным для борьбы с загрязнениями нефтепродуктами. Этому способствуют такие их качества как низкая стоимость, доступность, возможность организации безотходного производства. Большинство из данных сорбентов являются экологически безопасными.

Основной проблемой, связанной с использованием природных материалов в качестве сорбентов является недостаточно выраженные сорбционные свойства этих материалов. Решение данной проблемы лежит в модификации такого материала, вследствие чего, улучшаются его сорбционные свойства и, следовательно, эффективность его использования.

В качестве сорбентов часто используют хлопок, торф, торфяной мох, опилки, древесные стружки, древесную муку, пеньку, солому, шелуху гречихи, шелуху подсолнечника, а также растительные отходы различных производств [9]. Наиболее широкое применение нашли древесные опилки, шерсть, торф, а также бурые угли.

В сорбционной очистке воды от органических загрязнителей используют в основном активные угли из-за их высокоразвитой поверхности, имеющей большое сродство к органическим веществам [10].

Для получения активных углей используются практически любые материалы, содержащие углерод. Исходным сырьём могут служить: древесина, уголь, отходы различных отраслей промышленности, полимеры. Гранулированные угли по отношению к нефтепродуктам (НП) и углеводородам обладают высокой сорбционной ёмкостью, около 60−200 мг/г. Данный факт позволяет их использование для доочистки нефтесодержащих сточных вод [26, "https://referat.bookap.info"].

Ещё одним сорбентом, обладающим достаточно высокой нефтеёмкостью, сопоставимой с нефтеёмкостью модифицированного торфа, является шерсть. Недостатком её является недолговечность эксплуатации. Шерсть приходит в негодность после нескольких отжимов, вследствие насыщения её битумом.

Высокой нефтеёмкостью так же обладают древесные опилки. Недостатком, препятствующим широкое их применение для борьбы с нефтяными загрязнениями, является высокая влагоёмкость. Эту проблему можно решить путём обработки (пропитки) их различными водоотталкивающими составами, например жирными кислотами.

Подобным образом обстоят дела и с торфом, который по своей потенциальной сорбционной способности превосходит шерсть и опилки.

Сорбенты, полученные с помощью сапропеля, природного органического материала, представляют интерес в качестве нефтяных сорбентов. Их получение и использование является перспективным направлением. Причиной того являются их высокая гидрофобность, позволяющая держатся сорбенту на водной поверхности в течение не менее 72 часов как до поглощения им нефти, так и после; и экологическая безопасность.

Кроме природных сорбентов существуют искусственные сорбенты. Они разрабатываются на основе природных перлитов, вермикулита, цеолитов, алеврита, кремнезема, силикатов, вулканических шлаков и т. д. [7].

Кроме сорбентов на основе природных материалов применяются также синтетические сорбенты.

Некоторые синтетические материалы, например пенополиуретан, поглощает нефть и НП в количестве, в 20 раз превышающем собственную массу. Такой пенопласт может поглотить с поверхности воды слой нефти толщиной до 10 мм и снизить содержание нефти в воде с 4000—6000 до 10−14 мг/л [7].

Эти сорбенты не обладают высокой удерживающей способностью нефтепродуктов, т. е. у них происходит ее десорбция. В результате чего необходимо вновь повторять ту же операцию, возможно не раз [13].

Наиболее широкое применение синтетические сорбенты нашли в странах, в которых нефтехимическая промышленность достигла высокого развития. Примерами таких стран служат страны ЕС, Япония и США. Наиболее часто такие сорбенты изготовляются из полипропиленовых волокон, формуемых в нетканые рулонные материалы разной толщины.

Кроме того, используют полиуретан в губчатом или гранулированном виде, формованный полиэтилен с полимерными наполнителями и другие виды пластиков.

Сравнение различных природных и органических материалов представлено в таблице 1.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный университет им. аль-Фараби Модифицированные минеральные сорбенты для очистки сточных вод

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Сточные воды и их краткая характеристика

1.2 Загрязнение ионами ТМ и анализ способов их очистки

1.3 Материалы, используемые в сорбционной очистке

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНAЯ ЧАСТЬ

2.1 Получение сорбентов

2.2 Методика определения физико-химических и текстурных свойств сорбента

2.2.1 Определение влажности сорбента

2.2.2 Определение зольности сорбента

.2.3 Определение суммарной пористости по воде

.2.4 Определение сорбционной активности по ацетону

.2.5 Определение адсорбционной активности по йоду

.2.6 Определение удельной поверхности (метод БЭТ)

.3 Методика исследования процесса сорбции тяжелых металлов

2.3.1 Исследование влияния концентрации модификатора в составе сорбента

2.3.2 Исследование влияния температуры на процесс сорбции

.3.3 Исследование влияния массы сорбента на процесс сорбции

.3.4 Исследование влияния рН среды на процесс сорбции

.4 Методы физико-химического исследования

.4.1 Атомно-абсорбционная спектроскопия

.4.2 Сканирующая (растровая) электронная микроскопия

.4.3 ИК - спектроскопия

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Физико-химические и текстурные характеристики сорбентов на основе модифицированного бентонита

3.2 Сорбционные характеристики сорбентов БГ, БГ+ПЭИ, БГ+Т по отношению к ионам металлов - Pb2+ и Cd2+

3.3 Влияние различных факторов на процесс сорбции ионов Cd2+ и Pb2+

3.3.1 Влияние концентрации модификатора

3.3.2 Анализ моделей изотерм адсорбции Ленгмюра и Фрейндлиха

3.3.3 Влияние температуры

3.3.4 Влияние массы сорбента

3.3.5 Влияние pH среды

ПРИЛОЖЕНИЕ РЕФЕРАТ Дипломная работа состоит из реферата, введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, заключения и списка использованных источников. Общий объем дипломной работы составляет 60 страниц печатного текста, включает 19 риcунков, 6 таблиц. Cпиcок цитируемой литературы cодержит 70 наименований.

БЕНТОНИТОВАЯ ГЛИНА, ПОЛИЭТИЛЕНИМИН, CОРБЦИЯ, ИОНЫ КАДМИЯ (II), ИОНЫ СВИНЦА (II), CТЕПЕНЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ.

Объекты иccледования: природный полимерный композит на основе полиэтиленимина (ПЭИ), тиомочевины (Россия), бентонитовой глины Динозаврового месторождения (Восточно-Казахстанская область).

Цель работы: установление сорбционной способности модифицированного полиэтиленимином и тиомочевиной бентонита в отношении ионов кадмия (II), свинца (II), а также изучения влияния различных факторов (время, масса сорбента, температура, рН среды, концентрация модификатора в составе сорбента) на процесс сорбции.

В процессе работы использованы следующие методы анализа: БЭТ, сканирующая электронная микроскопия, ИК-спектроскопия, атомно-абcорбционная спектроскопия.

В результате исследований были определены оптимальные условия модифицирования бентонита и проведения процесса сорбции ионов Cd2+, Pb2+. Модификация приводит к повышению сорбционных характеристик исходного материала. Рассчитаны изотермы адсорбции и кинетические характеристики сорбции

Читайте также: