Мар 28 2001

Регенерація сорбентів — шлях до зменшення

Опубликовано в 14:26 в категории Утилизация отходов

Регенерація сорбентів - шлях до зменшення

об’ємів твердих відходів в процесах водоочистки

М.Д. Гомеля, Л.В. Калабіна, О.П. Хохотва

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", м. Київ

В наш час сорбція є практично єдиним методом, який дозволяє очищати стічні води від продуктів переробки нафти до будь-якого потрібного рівня, майже до ГДК незалежно від їх хімічної стійкості і без внесення у воду будь-яких вторинних забруднень. Це - безінерційний рівноважний процес, що дає можливість успішно використовувати його як в умовах нормальної експлуатації, так і при ліквідації аварій.

Для сорбційної очистки води, зокрема для доочистки стічних вод НПЗ, можуть бути використані багато матеріалів природного [1-4] і штучного [5-7] походження. Однак частіше за інших використовують гранульоване активне вугілля (ГАВ), яке має частинки розміром більше 0,1мм, на 85-90 % складається з вуглецю і здатне самовільно відділятись від води [8]. При цьому надзвичайно важливо знати ємність сорбенту по даному виду забруднень.

Було отримано ізотерми сорбції нафти активованим вугіллям, оксидом алюмінію та магнетитом в нейтральному середовищі. В проби води об’ємом 0,5 дм3 з певним вмістом нафти в діапазоні від 1 до 35 мг/дм3 вносили сорбент в кількості 100 мг (магнетит - 25 мг), інтенсивно струшували протягом 4 годин і лишали на добу. Після закінчення часу контакту магнетит виділяли в магнітному сепараторі, а решту сорбентів відділяли відстоюванням. Визначивши залишкову (рівноважну) концентрацію нафти, розраховували сорбційну ємність сорбенту. Результати представлені на рис. 1. Ємність активованого вугілля по нафті складає ~ 65 мг/г, оксиду алюмінію ~ 15 мг/г. У випадку з магнетитом визначити таке поняття, як "гранична сорбційна ємність", неможливо, оскільки чим вищий вміст нафти у воді, тим більше її видаляється при вилученні феромагнетика у магнітному полі. В даному випадку роль магнетиту зводиться не стільки до сорбції нафти, скільки до її омагнічування з наступним виді-

ленням магнітної фракціі в магнітному полі. Проте, як видно з рис.1, ємність магнетиту при заданому рівні концентрації нафти значно перевищує ємність інших відомих сорбентів. Перевагою магнетиту є його висока ефективність при видаленні емульгованої фази забруднень. Але для очистки води від розчинених нафтопродуктів він практично непридатний.

Рис.1. Ізотерми сорбції нафти на різних сорбентух: 1- на магнетиті; 2- на активованому вугіллі; 3- на оксиді алюмінію.

Після насичення сорбентів постає проблема їх утилізації. Дешеві сорбенти, вартість регенерації яких більша вартості отримання свіжого, захоронюють або спалюють [9], що не виправдано з точки зору охорони довкілля. Тому їх а також сорбенти, що мають певну цінність, доцільно регенерувати. Ємність активованого вугілля традиційно відновлюють нагріванням до температури, при якій його отримують (>800° С) [8]. Крім того, що цей метод дуже енергоємний, частина сорбенту (~ 5-10 %) втрачається за рахунок зтирання вугілля при його транспортуванні та за рахунок вигорання. Енергетично вигідніше окислити сорбовані нафтопродукти прямо на сорбенті киснем повітря.

Нами розроблено новий метод регенерації сорбентів при нормальних умовах, який полягає в пропусканні потоку повітря через водну суспензію забрудненого сорбенту.

Рис. 2. Залежність залишкової концентрації нафти у розчині від часу регенерації сорбенту: 1- магнетит; 2- активоване вугілля; 3- чистий магнетит; 4- чисте вугілля.

Наважки сорбентів по 300 мг (25 мг магнетиту) поміщали в 5 посудин з 0,3 дм3 емульсіі нафти у воді з концентрацією 180 мг/дм3 і лишали на добу. Після цього сорбенти відділяли від води відстоюванням (магнетит осаджували у магнітному полі). 4 порції сорбентів регенерували на керамічному фільтрі барботуванням повітря з інтенсивністю 0,22дм3/см2хв протягом 15, 30, 45, 60 хв. Ефективність регенерації визначали повторною сорбцією нафти з розчину з концентрацією ~ 16мг/дм3, використовуючи сорбент як після регенерації, так і нерегенерований. Для контролю ставили паралельний дослід з чистим сорбентом. Як видно з рис. 2., кисень повітря досить ефективно відновлює ємність сорбентів. Причому із збільшенням часу окислення ефективність повторної сорбції нафти зростає. Продування повітря протягом тривалого часу дозволяє практично повністю відновити ємність сорбентів. Ефективність вугілля в даному випадку дещо вища, оскільки при такій досить незначній вихідній концентрації нафти значна її частина знаходиться в розчиненому, а не емульгованому стані.

Таким чином, в результаті проведених досліджень розроблено новий, доступний метод регенерації сорбентів, який дає можливість відновлювати їх ємність безпосередньо по місцю використання, значно розширює застосування сорбційного методу, дозволяє уникнути утворення твердих відходів при сорбційному очищенні води від нафтопродуктів.

Література

1. Пестриков С. В., Хашпер А. А., Красногорская Н. Н. Применение вспученного вермикулита при аварийных разливах нефти на водной поверхности // Международный симпозиум "Проблемы экологии в нефтепереработке и нефтехимии", Экология-95, Уфа, 14-15 дек., 1995: Тезисы докладов. ― Уфа, 1995.― С. 43.

2. Хабарова Н. Н. Очистки промстоков торфом от нефтепродуктов // Всероссийская научная геологическая студенческая конференция [Томск, 1996]: Тезисы докладов. ― Томск, 1996.― С. 77-78.

3. Ануфриева С. И., Исаев В. И., Лосев Ю. Н., Николаева В. П. Очистка нефтесодержащих стоков с использованием природного материала - шунгита // 3 Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле", Москва, 1997: Тезисы докладов пленарного заседания. Т. 4.― М., 1997.― С. 16.

4. Пат. 2114064, Россия, МПК С 02 F 1/28, Е 02 В 15/04. Способ очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов / Глумов И. Ф., ВагизовН. Г., Кубарев Н. П., Шатохин В. В., Салихов Р. Ш. и др. Заявл. 6.06.95, №95109480/25. Опубл. 27.06.98, Бюл. № 18.

5. Пат. 5037557, США, МКИ C 02 F 1/28. Treated silica for oil absorption / Warrencar James F., Phelan Edward F. General Electric Co. Заявл. 15.08.90; Опубл. 6.08.91. НКИ 210-691.

6. Манолова К. Очистка парового конденсата от масел с использованием поливинилхлорида // Высший институт архитектуры и строительства. София. 1983-1984 (1985), С. 15, 31, 153-159.

7. Шлапак К. В., Дубровская Н. В., Шибаева Г. Н. Извлечение из сточных вод взвешенных веществ и нефтепродуктов волокнистыми сорбентами // Повышение эффективности работы систем водоснабжения, водоотведения, очистки природных и сточных вод / Ленинградский инженерно-строительный институт.― Л., 1991.― С. 68-71.

8. Пономарев В. Г., Иоакимис Э. Г., Монгайт И. Л. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов.― М.: Химия, 1985.― 250 с.

9. Тарнопольская М. Г., Байкова С. А., Бочаров А. С., Ковалева И. Б. Очистка ливневых вод от нефтепродуктов до ПДК в водоемах / Водоснабжение и санитарная техника. ― 1991, №1.― С. 5-6.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.