Сорбционная очистка воды от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов

СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ.
Ассистент Аметова Д.М
Студентка Ермагамбетова С.А.
Аннотация: В этой статье анализируются сорбционная очистка сточных вод от нефтепродуктов и их свойства.
Ключевые слова: Адсорбция, Хемосорбция, Нефтепродукт, Поглощение газов, Полимерные сорбционные материалы, Концентрация.
Abstract: This article analyzes the sorption treatment of wastewater from oil products and their properties.
Key words: Adsorption, Chemisorption, Petroleum product, Gas absorption, Polymer sorption materials, Concentration.
Актуальность темы. В современных условиях развития общественного прогресса сточные воды (СВ) химических и нефтехимических производств являются наиболее опасными источниками загрязнения поверхностных водоемов. Характерными загрязняющими веществами СВ являются ионы тяжелых металлов (ИТМ) и различные органические вещества, входящие в состав нефти и нефтепродуктов (НП). Для снижения концентрации вредных веществ в воде до уровня ПДК широко применяют сорбционный метод очистки. Перспективным направлением в последнее время является использование накопленных и образующихся отходов различных, в том числе, химических, производств (металлсодержащие гальваношламы (ГШ), полимеры (полиэтилен (ПЭ), полиэтиленттерефталат (ПЭТФ) и др.), представляющих, одновременно, ценные вторичные материальные ресурсы (ВМР), позволяющие получать дешевые сорбционные материалы (СМ) с уникальными свойствами. С целью повышения сорбционной активности отходы подвергают различным видам физико-химической модификации. Например, использованная нами химическая термическая модификация ГШ позволяет извлекать ценные компоненты, снизить токсичность материалов, способствует увеличению их сорбционных и появлению магнитных свойств. Практическое применение углеродных материалов, в том числе и терморасширенного графита ограничивается их низкой механической прочностью, сложностью нанесения и сбора с очищаемой поверхности при очистке воды от нефти и НП.
Сорбционный метод очистки позволяет извлекать из сточных вод как растворенные и тонко эмульгированные в воде, так и несмешивающиеся с ней углеводороды до остаточного содержания НП до 0,05 мг/дм3. Современные технологии не обеспечивают в достаточной мере эффективной очистки сточных вод от ИТМ. Содержание ионов тяжелых металлов в сточных водах в 10-20 раз превышает ПДК. После реагентной обработки, которая чаще всего применяется на предприятиях, остаточное содержание металлов составляет 1-5 мг/дм3, при ПДК для большинства металлов 0,1-0,001 мг/дм3. Для доочистки таких низко концентрированных вод также применяются сорбционные методы. Помощью этих методов возможно извлечение из растворов веществ практически при любых концентрациях, в том числе и при очень малых, когда другие способы неэффективны.
Адсорбция является процессом изменения концентрации у границы раздела двух фаз. Адсорбция сопровождается повышением концентрации одного вещества (жидкость, газ) у поверхности другого вещества (твёрдое тело, жидкость). Часто адсорбция обусловлена как физическими, так и химическими силами. В связи с этим чёткой границы между физической адсорбцией и хемосорбцией не существует. Поглощение газов, паров и растворенных веществ твердыми телами часто сопровождается процессами адсорбции (проникновением поглощаемого вещества в твёрдое тело), химическими реакциями (хемосорбцией), и капиллярной конденсацией. Это сильно затрудняет изучение собственно самой адсорбции. В таких случаях используется наиболее общий термин – сорбция, в качестве синонима термина поглощение без определения подробного механизма процесса.
Сорбция осуществляется как в статических, так и динамических условиях. В статических условиях процесс сорбции производится интенсивным перемешиванием раствора с сорбентом в течение определенного времени с последующим разделением фаз отстаиванием или фильтрованием. Последовательным введением новых порций СМ в систему можно добиться очистки от загрязняющих веществ до любых концентраций.
При динамической адсорбции очистка осуществляется в адсорберах различных конструкций: с плотным, движущимся, взрыхленным и псевдоожиженным слоем. Динамическая емкость СМ всегда меньше статической (~ 45-90 %). Полимерные сорбционные материалы. В последние годы в России в технологии очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов все больше находят применение οтхοды синтетических полимерных материалов.
Сорбенты представляют собой разнοοбразнοе сочетания материалов, различающихся по следующим признакам: по происхождению (природные и синтетические); по дисперсному состоянию (порошкообразные, гранулированные, измельченные, волокнистые, прессованные); по условиям применения (с поверхности воды, как фильтрующая загрузка, для удаления растворенных НП и др.)
Кроме того, материалы могут быть дополнительно подвергнуты модификации (химической и/или физической и др.) с целью усиления имеющихся или придания им новых свойств. Для ликвидации отдельных пятен нефтепродуктов в тонком слое с поверхности воды в основном применяют материалы в дисперсном или гранулированном виде. Сорбционные материалы в виде гранул имеют более высокую эффективность очистки при удалении нефтяного загрязнения на больших площадях по сравнению с матерчатыми. Преимуществом искусственных сорбентов, в отличие от природных, является возможность их регенерации и повторного использования.
Нефтесорбенты должны обладать высокой гидрофобностью и плавучестью, для запаса времени на завершение всех операций по очистке поверхности водных объектов от нефтяных загрязнений и сбору насыщенного СМ. Для улучшения физико-механических и сорбционных свойств получаемых сорбентов необходимо совершенствовать технологию модификации исходного сырья, снижать затраты, связанные с производством. Синтетические сорбенты марки ХАД используют для удаления НП из сточных вод. Средний размер пор составляет 25-90 нм при площади удельной поверхности 300 м2/г. Поры такого размера обеспечивают большую эффективность удаления нефтепродуктов из сточных вод. В процессе сорбции нефтепродуктов гидрофобная часть молекулы поллютанта
предпочтительно адсорбируется на гидрофобной поверхности полистирольного сорбента с помощью ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Адсорбирующиеся вещества не проникают на большую глубину в микросферы полимера, что позволяет быстро элюировать адсорбат.