Файл: Анализ состава загрязняющих веществ цеха ремонта оборудования.pdf
Добавлен: 31.03.2023
Просмотров: 228
Скачиваний: 2
Для снижения содержания серы в расширенном графите используются также такие способы, как обработка интеркалированного соединения гидроксидом натрия (патент Японии 60264316).
Существует способ получения расширенного графита, не содержащего примесей серы, отличающийся тем, что в качестве интеркалирующего агента используется не серная кислота, как в большинстве известных способов, а азотная кислота. В отличие от других интеркалантов, концентрированная азотная кислота самопроизвольно, в отсутствие дополнительных окислительных агентов, внедряется в межслоевое пространство графита. Интеркалирование графита азотной кислотой происходит согласно механизму Формана, представленному уравнениями (1 – 5).
где n – номер стадии интеркалирования нитрата графита;
m – число внедренных молекул азотной кислоты.
Так же известен наиболее экологичный способ позволяющий получить графит с развитой поверхностью, для этого графит помещают в керамический стакан, добавляют при перемешивании 40 мл 70%-ного раствора перекиси водорода. Полученную смесь подвергают локальному нагреву газовой горелкой в течение 30 с до 250oС, инициируя таким образом самоподдерживающуюся экзотермическую реакцию. В результате реакции, продолжающейся в течение 10 мин, исходное вещество переходит в расширенное состояние.
|
Уникальным свойством некоторых СИГ является их способность к многократному (в десятки и сотни раз) увеличению объема при нагревании. При воздействии на СИГ высокой температуры происходит переход интеркаланта в газообразное состояние и дальнейшее его разложение с образованием в заполненных межслоевых пространствах газообразных продуктов. Нарастание давления газа в них с увеличением температуры приводит к деформациям графитовых слоев при тепловом ударе и образованию трещин в чешуйках (клиновидным дефектам) и расщеплению кристаллитов. Вследствие этого происходит разделение слабо связанных графеновых слоев и образование термически расширенного графита. ТРГ представляет собой гранулы вермикулярной структуры с низкой плотностью. Варьирование типа интеркаланта, температуры и режима термической обработки позволяет обеспечить необходимые значения параметров микроструктуры ТРГ. Способность СИГ к термическому расширению количественно определяется как отношение объема полученного ТРГ к массе исходной навески СИГ. Это отношение принято называть объемом расширения, или коэффициентом вспучивания. |
ТРГ обладает уникальным сочетанием свойств: низкой насыпной плотностью (1–10 г/дм3), высокой удельной поверхностью (50–200 м2/г), высокими сорбционными свойствами по отношению к нефтепродуктам.
Вывод. Результаты полученные в ходе анализа научно-технической литературы по применению ТРГ для очистки воды от нефтепродуктов показывают, что, в зависимости от способа получения ТРГ и вязкости извлекаемых веществ, степень очистки воды может варьироваться в пределах 90-95 %, а сорбционная емкость ТРГ достигает 60 г/г сорбента. Сорбенты ТРГ насыщаются нефтью за 10 с, в дальнейшем происходит медленное заполнение пространства между порами в капиллярной структуре сорбентов в течение 120 мин. Оптовая стоимость на Российском рынке 40-60р. за 1т.
Трепел
Чаще всего на практике используют сорбенты природного происхождения (трепел, опилки). Они обладают высокой сорбционной способностью, гидрофобны и имеют низкую рыночную стоимость. Однако, для их сбора после завершения процесса адсорбции требуется высокая трудозатратность и есть риск вымывания большей части сорбентов вместе с нефтью.
Во всем мире известны крупные залежи трепела – Южная Африка, США, Россия.
Механизм сорбции загрязнений из воды на глинистых материалах достаточно сложен и включает вандерваальсовы взаимодействия углеродных цепочек с развитой поверхностью микрокристаллов силикатов, и кулоновское взаимодействие заряженных и поляризованных молекул сорбата с положительно заряженными участками поверхности сорбента, содержащими ионы Н+ и А13+.
Обзор научно-технической литературы показал, что наиболее перспективными и доступными сорбентами для очистки являются кремнеземы и алюмосиликаты, ограничениями применения их в процессах сорбционной очистки нефтесодержащих вод является низкая естественная нефтепоглотительная емкость (нефтеемкость), которая может быть увеличена путем модифицирования их поверхности гидрофобизующими соединениями различного происхождения.
Модифицированный трепел
Наиболее простым способом, не требующим дополнительных реагентов и сложного аппаратного оформления, является термическое модифицирование различных материалов. Полученные материалы характеризуются повышенными сорбционными свойствами по отношению к различным органическим и неорганическим веществам. Опоки и трепела прокаливают при 1000 °С с хлоридом и карбонатом натрия: прокаленные минералы не набухают в воде.
Второй способ модифицирования трепела (гидрофобизацию) можно осуществить путем погружения его в раствор определенной концентрации гидрофобизатора в гексане. Модифицированием решается несколько задач: с одной стороны, придание модифицированному материалу гидрофобных свойств, т.е. чтобы он перестал полностью или частично смачиваться водой, с другой стороны, сохранение формы, объема и в некоторых случаях пористой структуры исходного материала. Кроме того, при модифицировании любого материала важным становится не столько закрепление на поверхности различных соединений, сколько достижение наиболее прочной связи модификатора с материалом подложки, иначе под действием внешней среды произойдет его отторжение и продукт перестанет выполнять свои функции.
Вывод. Несмотря на плохую нефтеемкость трепел является одним их перспективных сорбентов благодаря модифицированию. По залежам и добыче во всем мире занимает лидирующее место. Трепел как сорбент дешев, обладает большой механической прочностью. Стоимость на Российском рынке 40-90р. за 1т.
Пенополиуритан
Это гидрофобный, плохосмачиваемый водой материал. Бензин, керосин и другие нефтепродукты не оказывают влияния на его стойкость, 1 дм2 материала поглощает 950-Г-980 г нефтепродуктов. Интенсивность поглощения 1—5 с. Регенерация осуществляется путем отжатая, при одном отжатии удаляется до 95 % нефтепродуктов. Эти Данные свидетельствуют о возможности значительного упрощения технологической схемы механической очистки сточных вод и повышения глубины очистки. Так, при очистке сточных вод с исходной концентрацией нефтепродуктов до 5000 мг/л и механических примесей до 300 мг/л по схеме нефтеловушка—пенополиуретановый фильтр остаточное содержание нефтепродуктов составляло 10— 15 мг/л, механических примесей 2—6 мг/л. Использование в качестве загрузки пенополиуретана позволяет осуществлять фильтрацию со скоростью 15—30 м/ч, что значительно увеличивает пропускную способность сооружения.
В качестве фильтрующего материала принимается пенополиуретан (ППУ) эластичный на основе простых полиэфиров окиси пропилена (ТУ 4) открытоячеистый марок 40 или 75 в измельченном виде с размером частиц 15 ¸ 20 мм. Для загрузки фильтров могут быть использованы отходы ППУ.
ППУ может использоваться многократно, так как после очистки сточных вод он подвергается механической регенерации путём отжатия на прессе или центрифуге, либо экстрагируется растворителями. Путём экстракции петролейным эфиром и небольшим количеством хлороформа из ППУ может быть удалено 94.2% нефти.
Вывод. ППУ является перспективным методом для очистки сточных вод от нефтепродуктов, имеет рядом преимуществ, однако на данный момент в Российской Федерации нет возможностей утилизации этого вещества, что в объемах производства является не экологично. Стоимость на Российском рынке в зависимости от размера ячеек и марки от 650р. до 4500р. за 1м2.
Стекловолокно
Наиболее эффективным методом очистки от органических примесей является метод с использованием волокнистых материалов, которые бывают природного и искусственного происхождения. Среди волокон-сорбентов искусственного происхождения существует много разновидностей, которые используют в качестве как коалесцирующего, так и фильтрующего материала (волокнистый полипропилен, полиэтилен, волокнистый фторопласт и др.). Стекловолокно (СВ) – волокнистый материал, получаемый на основе силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и других промышленных отходов или их смесей. Минеральная вата состоит из тончайших взаимно переплетающихся волокон, находящихся в стекловидном состоянии, и не волокнистых включений в виде капель застывшего расплава.
Для производства стеклянных волокон смешивают песок, соду, известняки, некоторые химические добавки и получают шихту. Расплавленная шихта в процессе производства становится стеклом. На следующем этапе расплав стекла раздувают паром, воздухом, на центрифуге или другими методами, получая волокно. Применяют для изготовления тепло-, звукоизоляционных, звукопоглощающих изделий, а также для фильтрации.
Вывод. Волокнистые сорбенты, перлит, стекловолокно. Имеют высокую степень очистки 92-94%, однако малодоступны для Российских предприятии и дороги. Стоимость на Российском рынке в зависимости от марки от 300р. до 5000 р. за 1м2.
Обоснование выбора сорбента
Среди рассмотренных сорбентов согласно анализу научно-технической литературы наибольшими нефтепоглащающими свойствами обладает терморасширенный графит.
Параметр водопоглощения является важным, так как в результате набухания будет увеличиваться гидродинамическое сопротивление фильтрованию, что снижает эффективность поглощения загрязняющих веществах. Исходя из анализа научно-технической литературы наибольшей гирдрофобностью обладает ТРГ, а так же пенополиуретановый фильтр.
Важным показателем качества фильтрующего материала является его механическая прочность. При истирании и измельчении материала происходит повышение гидравлического сопротивления верхнего слоя фильтрующей загрузки из-за забивания мелочью и вынос измельченных зерен с промывной водой, т. е безвозвратная потеря фильтрующего материала. Лучшими прочностными характеристиками обладает ТРГ.
Эффективность фильтрования так же зависит от размера пор, однородности, и размера самого фильтрующего материала (чем меньше раздроблен, тем больше площадь поверхности нефтепоглощения продукта).
Вывод
Во время прохождения практики были выполнены следующие задачи:
- Проанализированы методы очистки сточных вод;
- Проанализированы сорбенты для загрузки в фильтрующее устройство;
- Исследованы физические (пористость, плотность, сорбционные характеристики) и механических (пластичность, прочность) свойств сорбентов и его модифицированных форм.
Список литературы:
1. Баннова Е.А. Очистка сточных вод от нефтепродуктов с помощью природных сорбентов / Е.А. Баннова, Е.П. Залозная, Н.К. Китаева, С.М. Мерков, М.В. Мучкина // Журнал Вода: химия и экология. – № 11. – 2012. – С. 73-78.
2. Бухарова Е.А. Очистка сточных вод от нефтепродуктов компизиционным сорбентом на основе терморасширенного графита / Е.А. Бухарова, Е.А. Татаринцева // Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути их решения». – 2014. – С. 43-46.
3. Веприкова Е.В. Особенности очистки воды от нефтепродуктов с использованием нефтяных сорбентов, фильтрующих материалов и активных углей/ Е.В. Веприкова, Е.А. Терещенко, Н.В. Чесноков // Журнал сибирского федерального университета. – № 3(1). – 2016. – С. 285-304.
4. Ильясова К.У. Очистка сточных вод от нефтепродуктов / К.У. Ильясова, А.Б. Алпысбаева // Вестник науки и образования. – № 1(3). – 2015. – С. 5-6.
5. Смазочно-охлаждающая жидкость СОЖ – состав, виды, характеристика, применение [электронный ресурс]. – Режим доступа: https://oilcool.ru/article/sozh_kharakteristiki_sostav_primenenie/
6. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/206/2064442.html
7. Фильтрование воды [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.newreferat.com/ref-36280-7.html.
8. Фоменко А.И. Сорбционная очистка сточных вод от нефтепродуктов / А.И. Фоменко, Л.И. Соколов // Журнал экология и промышленность России. – № 5. – 2015. – С. 8-12.
9. Штарев Д.С. Очистка сточных вод предприятий от нефтепродуктов: опыт применения фотокатализаторов видимого света на основе висмутатов щелочноземельных металлов / Д.С. Штарев, А.В. Штарева, А.В. Зайцев // Экологический вестник научных центров ЧЭС. – № 4. – 2014. – С. 88-92.