Темирханов Багаудин Ахметович. Исследование сорбционных свойств углеродсодержащих материалов при ликвидации нефтяных загрязнений

Краткое описание

Темирханов Багаудин Ахметович. Исследование сорбционных свойств углеродсодержащих материалов при ликвидации нефтяных загрязнений : диссертация ... кандидата химических наук : 03.00.16.- Краснодар, 2005.- 126 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-2/22

Кубанский государственный университет

ТЕМИРХАНОВ БАГАУДИН АХМЕТОВИЧ
ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
03.00.16 - экология (химические науки)
Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук
Научный руководитель Доктор химических наук, профессор
Темердашев Зауаль Ахлоович
!*
Ф
Краснодар 2005
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1. Воздействие нефти и нефтепродуктов
на окружающую среду 6
1.2. Методы ликвидации последствий нефтяных загрязнений 7
1.3. Способы сбора нефти с поверхности воды 12
1.4. Технология очистки сорбентом загрязненной водной поверхности 14
1.5. Технология очистки сорбентом загрязненных почв 15
1.6. Моделирование разливов нефти 19
1.7. Сорбционные и механические средства сбора нефти
с поверхности водоемов 23
1.7.1. Общие сведения 23
1.7.2. Неорганические сорбенты 34
1.7.3. Синтетические сорбенты 34
1.7.4. Природные органические и органоминеральные сорбенты 35
1.8. Сорбент на основе черной золы рисовой лузги 37
1.9. Применение активированных углей для очистки вод, содержащих нефть и нефтепродукты 41
1.10. Регенерация сорбентов 43
1.11. Выводы к аналитическому обзору и постановка задачи исследования 46
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ...48
2.1. Используемые реактивы, материалы и оборудование 50
2.2. Определение сорбционной емкости сорбентов по нефти
и нефтепродуктам 52
2.3. Определение водопоглощения сорбентов 60
2.4. Определение плавучести сорбентов 62
з
4 2.5. Определение нефте- и водопоглощения сорбентов при сборе
разлитой нефти с поверхностной и морской воды 64
2.5.1. Определение нефте- и водопоглощения сорбентов при сборе разлитой нефти с поверхности воды 64
2.5.2. Определение нефте- и водопоглощения сорбентов при сборе разлитой нефти с поверхности морской воды 73
2.6. Регенерация и утилизация сорбентов после сорбции нефти 87
’ 2.7. Термический анализ сорбентов СТРГ и УСВР
в атмосфере воздуха 95
2.8. Сравнительный анализ полученных результатов 98
3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
С ПОМОЩЬЮ СОРБЕНТОВ 102
3.1. Очистка сточных вод, содержащих нефть, методом фильтрации
раствора через неподвижный слой адсорбента 103
ВЫВОДЫ 113
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 115
Попадание нефти и ее компонентов в окружающую среду, будь то воз¬дух, вода или почва, вызывает изменение их физических, химических и био¬логических характеристик, нарушая протекание естественных биохимиче¬ских процессов. Сложность проблемы заключается не только в ее масштабах, но и в разработке критериев и методов борьбы с этим сложным и непостоян¬ным по своему составу загрязнением. Ликвидация нефтяных загрязнений не обходится без применения различного рода сорбентов.
Особый интерес представляет поиск и исследование материалов, обла-дающих высокими сорбционными характеристиками и имеющими неоргани-ческую основу. Этот факт весьма важен, так как при решении вопросов ути-лизации и (или) регенерации сорбентов, в случае их органической основы, появляется ряд дополнительных проблем, связанных, в первую очередь, с низкой рентабельностью их возврата в технологический цикл.
Несмотря на имеющиеся в этом направлении разработки, вопросам ис-следования сбора нефти с поверхности воды при различной толщине нефтя¬ного слоя и оценке эффективности применения сорбентов не уделялось дос¬таточного внимания. Отсутствуют систематизированные данные по эффек¬тивности использования различных типов, сопоставительный анализ, а также границы применимости сорбентов. Поэтому существует потребность в про¬ведении исследований по комплексной оценке эффективности сорбентов нефти.
Целью настоящей работы являлось поиск и исследование углеродсодер-жащих материалов, обладающих высокими сорбционными характеристиками по отношению к нефти и нефтепродуктам.
В соответствии с указанной целью сформулированы следующие задачи:
- Изучение сорбционной емкости перспективных и ряда коммерческих материалов;
- Исследование зависимости сорбционной емкости сорбентов от вязко¬сти нефти и нефтепродуктов, от времени сорбции;
- Исследование регенерации сорбентов после сбора нефти и их даль¬нейшей утилизации;
- Оценка эффективности применения углеродсодержащих сорбентов по показателям нефтеемкости, влагоемкости, плавучести с учетом природной основы очищаемого объекта.
В настоящей работе исследованы физико-химические и некоторые тех-нические характеристики новых углеродсодержащих и ряда коммерческих материалов, имеющих углеродную основу, оценена возможность их приме¬нения для очистки вод от нефти и нефтепродуктов.
Для оценки практической значимости проведен сопоставительный ана¬лиз применимости коммерческих и новых сорбентов для очистки вод от неф¬ти и нефтепродуктов, что позволит наиболее экономично и эффективно оп¬ределить области их применимости в зависимости от условий и объектов очистки.
В процессе выполнения настоящей работы получены:
1. Результаты исследования сорбционных свойств материалов при сорб¬ции различных типов нефти и нефтепродуктов с поверхности морской и по-верхностной вод.
2. Характеристики сорбентов (плавучесть, водо- и нефтепоглощение), полученные при сборе нефти с поверхности воды при различной толщине нефтяного слоя.
3. Результаты исследований по регенерации и возможности повторного применения сорбентов при очистке поверхностных вод от нефти и нефтепро-дуктов.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с фантом РФФИ № 06-03-96619 р_юг_а «Поиск и исследование новых углеродсодержащих материалов для ликвидации нефтяных загрязнений».

Список литературы

выводы
Изучены свойства углеродсодержащих материалов предъявляемые к сорбентам нефти и их структура для целей очистки вод от нефти и неф¬тепродуктов. Показано, что они являются по структуре объемно¬пористыми материалами, общим для всех этих материалов является гид¬рофобность и олеофильность их поверхности.
Исследованы сорбционные процессы, протекающие в системе сорбент - нефть (нефтепродукт) - вода и влияние на них ряда факторов (вязкости нефти, толщины нефтяного слоя, длительности сорбции и др.). Показано, что увеличение нефтяной пленки (0,5-6 мм) повышает нефтепоглощаю¬щую способность сорбента, снижает или стабилизирует его водопогло¬щение,. наибольшая степень очистки водной поверхности от нефти дос¬тигается сорбентами УСВР и СТРГ (до 99%).
Установлены возможности и особенности применимости сорбентов с учетом специфики и состава очищаемых объектов. Высокая степень очистки вод, содержащих небольшие количества нефти и нефтепродук¬тов, достигается при использовании активированных углей марки БАУ, ДАК, карбонизованной РЛ, а также сорбентов УСВР и СТРГ. Показано, что при использовании активированных углей для очистки вод от нефте¬продуктов имеет место процесс кольматирования коллоидными и мел¬кодисперсными примесями, необходимым при этом является проведение деаэрации.
Проведенные исследования по водопоглощению и плавучести сорбен¬тов, нефтепоглощению и плавучести сорбентов показали, что сорбенты обеспечивают степень очистки от нефти (при толщине пленки от 0,5 до 6 мм) от 85 до 99%. Максимальную эффективность при этом показали СТРГ и УСВР, которые обладают также высокими показателями плаву¬чести.
Изучены процессы регенерации сорбентов после сбора нефти и их даль¬нейшей утилизации. Показано, что углеродсодержащие сорбенты, имеющие первичное органическое происхождение (Новосорб, НЕС, кар- бонизованная рисовая лузга), могут применяться только для однократно¬го применения. Параметры плавучести и водопоглощения сохраняют при трехкратности применения сорбенты УСВР и СТРГ, которые можно повторно возвращать в технологический цикл очистки.