Исследование состава нефтяных шламов

пяти повторностей для каждой концентрации, и помещали с последующей выдержкой (168 ч) в воздушный термостат (305 ± 1 К). По окончании испытаний с пластин удаляли продукты коррозии, вновь взвешивали, рассчитывали массовый показатель скорости коррозии по общепринятой формуле:

Все исследуемые соединения проявляют достоверное защитное действие как в стерильных растворах с искусственно введенным сероводородом, так и в присутствии бактерий. Действие ДГАС на коррозию стали в присутствии СРБ носит двоякий характер: исследуемые препараты подавляют деятельность микроорганизмов, препятствуя выделению ими сероводорода, понижение концентрации которого в коррозионной среде снижает скорость растворения металла. а также непосредственно угнетают активность бактериальных гидрогеназ. Входящие в молекулы изучаемых препаратов ароматические фрагменты, гетероциклы, а также сложные сопряженные системы обладают ингибирующими свойствами, что было подтверждено ранее рядом работ.

Скорость коррозии в стерильной среде для выращивания СРБ с добавкой 250 мг/л Н2Й составляла 0,14 г/м2ч, максимальный защитный эффект, оказываемый ДГАС, составил при этом 35 % (Д7А, Д7), что объясняется наличием в их составе одновременно пирозолинового фрагмента и атома хлора. Вероятно, исследуемые вещества образуют с металлической поверхностью химические связи, и появление в молекуле ДГАС пирозольного кольца приводит к упрочнению о-связи железа с ингибитором, в которой донором электронов является органический лиганд, а акцептором - катион металла, это способствует повышению защитной эффективности.

Присутствие бактерий ускоряет скорость коррозии до 0,275 г/м2 ч. Защитная эффективность ДГАС по отношению к углеродиетой стали при микробиологической коррозии показана в таблице 1.

Таблица 1

Защитное действие ДГАС в бактериальной среде в присутствии О. исхиі/игісшії

Иссле- дуемое соеди- нение Д1А ДЗ ДЗА Д4А Д6 Д6А Д7 Д7А Д8

Концен 1рация (мг/л) 10 20 10 20 10 20 10 20 5 10 5 10 10 20 10 20 10 20

Защит- ный эффект 13 26 15 19 17 21 11 17 9 18 16 27 42 55 56 72 28 34

Как и в случае стерильной среда, наиболее эффективными оказались соединения Д7 и Д7А (табл. 1). Однако защитный эффект, проявляемый ими в присутствии СРБ, гораздо выше. Это объясняется тем, что данные препараты проявляют наибольшие бактериостатические свойства из всего исследованного ряда о,оЧцигидроксиазоеоединений, и, непосредственно подавляя процесс коррозии, одновременно существенно угнетают активность О. Оезифтсат, снижая скорость катодной реакции, стимулируемой бактериальными гидрогеназами. Подобное объяснение справедливо и для соединения Д8А.

Эффективность остальных соединений в иноку-лированных и стерильных средах близки. Исключением являются Д6 и Д6А, действие которых в присутствии бактерий сильно снижается, что вызвано присутствием в их составе нитрогруппы, которая, видимо, не оказывает угнетающего действия на СРБ. Бактериостатическое действие, обнаруженное ранее для соединений Д6 и Д6А, сводится к влиянию, оказываемому пирозольным кольцом.

Очевидно, что соединения, проявляющие повышенную антимикробиологическую активность но отношению к СРБ, будут являться наиболее эффективными при борьбе с микробиологической коррозией, инициируемой О. Оехи1/ипсанх.

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ © С.А. Нагорной, С.В. Ромаїщона, Л.А. Черкасова

Нефтяные шла мы по своему составу чрезвычайно разнообразны. Основное внимание при изучении состава уделяется шламам, образующимся на нефтепе-рерабатывающих заводах (НПЗ). Они представляют собой сложные системы, состоящие из нефтепродуктов, воды и минеральной части (песка, глины, ила, продуктов коррозии резервуаров). Соотношение этих компонентов колеблется в очень широких пределах в зависимости от тина сырья, схем его переработки, оборудования и реагентов, используемых для очистки сточных вод. В основном шламы представляют собой

тяжелые нефтяные остатки, содержащие в среднем (% масс.): нефтепродуктов 10-56, воды 30-85, твердых примесей 13—46. Органическая часть представляет собой смесь неокисленных углеводородов (парафины, нафтены, алкилбензолы, нафталины) и гетероциклических соединений.

Довольно большое количество шламов образуется и при хранении на нефтебазах и складах топливосмазочных материалов.

В резервуарах хранения тошшв образуются шламы, представляющие собой водио-масляную эмуль-

сию, включающую органический осадок в смеси с ржавчиной и грязью. Нами установлено, что типичный состав суспензии после зачистки резервуаров от хранения дизельных топлив и бензинов в процентах по весу: 50 % - вода; 40 % - топливо; 8 % - продукты коррозии и грязь; 2% - органический нерастворимый осадок.

В настоящее время не налажена утилизация таких суспензий, нефтешламы скапливаются в прудах-накопителях и на иловых площадках. Со временем происходит процесс «старения» шламов вследствие испарения легких фракций, окисления и осмоления нефти, образования коллоидно-мицеллярных конгломератов, дополнительного попадания неорганических механических примесей.

При определении класса опасности нефтешламов не учитывают входящие в их состав многие токсичные и канцерогенные элементы, к которым можно отнести ионы тяжелых металлов, полиароматические и серосодержащие соединения, легкие ароматические фракции, нафтеновые углеводороды, минеральные и органические соли, поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Основную часть легкой фракции составляют парафиновые углеводороды (Су-Сц), которые разлагаются и смываются водными потоками. Более высокомолекулярные (С 12-С,7) парафиновые углеводороды не токсичны для живых организмов, но вследствие высокой температуры застывания (18° С и выше) переходят в условиях земной поверхности в твердое состояние, лишая нефтепродукты подвижности.

Смолы и асфальтены определяют физические свойства и химическую агрессивность нефти. В их состав входят канцерогенные полициклические ароматические структуры, содержащие серу, кислород, азот и микроэлементы. Последние с экологических позиций подразделяют на две группы: нетоксичные (железо, кремний, кальций, магний, фосфор и др.) и токсичные (ванадий, никель, кобальт, свинец медь, ртуть, молибден и др.), действующие на живые организм].!, как яда.

Для определения способов утилизации нефтеш-ламов, образующихся на нефтескладах, необходимо знать их состав.

Нами предлагается система анализа нефтешла-мов, представленная на рисунке 1.

Концентрация воды в образце устанавливается по методу Дина-Старка в соответствии с ГОСТ 2477-65 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды».

Метод для определения содержания летучих компонентов в нефтешламах отсутствует, поэтому количество влаги и летучих компонентов определяли по ГОСТ 21119.1-75 «Красители органические и пигменты неорганические. Метод определения содержания влаги и летучих».

Определение серы в шламе является довольно сложной задачей. Анализ нельзя провести ламповым методом, как для жидких нефтепродуктов. Хроматографический и кулонометрический методы требуют применения сложной специальной аппаратуры. Нами предлагается для анализа нефетешламов применять колбовый метод (сжигание навески в среде кислорода и последующее титрование). Метод достаточно прост, 'фебует микроколичеств исследуемого про-

дукта (20...40 мг), позволяет провести количественное разложение соединеї шя.

Анализ углеводородного состава шлама проводили согласно методике количественного определения смолистых и асфальтогеновых веществ по Маркусону.

Для выделения свободных асфальтогеновых кислот навеску шлама растворяли в бензоле и обрабатывали этиловым спиртом. Асфальтогеновые кислоты остаются в растворе, а асфальте ны, смолы и масла выпадают в осадок. Определив кислотность спиртобензольного раствора титрованием, судят по ней о наличии асфальтогеновых кислот.

Для выделения асфальтенов остаток смолы после отделения асфальтогеновых кислот растворяли в бензоле и приливали к раствору бензин. Асфальте ны при этом осаждаются в виде аморфного черно-бурого порошка, который отфильтровывают, промывают на фильтре бензином, сушат и взвешивают.

Дія выделения нейтральных смол и масел бензиновый раствор, отфильтрованный от асфальтенов, упаривают, и, охладив остаток до комнатной температуры, обрабатывают его твердым адсорбентом, например силикагелем, и экстрагируют бензином, извлекая масла. Нейтральные смолы остаются на поверхности адсорбента и экстрагируются хлороформом. После упаривания растворителей вычисляют содержание асфальтогеновых кислот, асфальтенов, нейтральных смол и масел в процентах.

Нами был проведен анализ нефтешлама, образующегося на ЛПДС Никольское. Дія образцов нефтешлама, отобранных из резервуара, пруда-отстойника и с иловых площадок прежде всего были установлены такие характеристики, как содержание легу-

Таблица 1

Основные характеристики нефтяного шлама

Наименование образца Летучие + влага Влага Мин. остаток Тяж. органика

Шлам из резервуара 52,0 36,0 34,3 13,7

Отходы с пруда-отстойника 26,0 18,7 32,7 41,3

Отходы с иловой площадки 37,4 24,6 39,7 22,9

Таблица 2

Углеводородный состав нефтешлама

Наимено- вание образца Железо Сера Карбены карбоиды Асфа льтены Асфальтогеновые кислош Нейтр. смолы Свинец, мг/кг Масла

Шлам из 8,8 0,51 3,37 0,15 0.17 3,0 0.7 6.5

резервуара

Отходы

с нруда- 10,3 0,75 7,75 2,3 1.8 13,8 11.4 12,0

отстоиника

Отходы с

иловой 9,5 0,8 25,82 0,3 0,5 0,38 4,0 13,5

площадки

чих компонентой, йоды, минерального остатка и тяжел он органики (табл. 1), а также определен углеводородный состав.

Данные углеводородного анализа нефтешлама представлены в таблице 2.

В процессе старения нефтешлама возрастает содержание карбонов, карбоидов, масел и смол тяжелой нефтяной фракции, в результате протекания со временем реакций окисления, полимеризации, иоликои-

депсации. Из-за испарения летучих углеводородов и воды увеличивается концентрация железа и серы.

По сравнению с нефтешламами НПЗ, в шламе, образующемся при хранении топлив, ниже содержа-иие нефтепродуктов, присутствуют продукты глубокого окисления углеводородных компонентов топлива. Поэтому их извлечение и дальнейшее использование для переработки нецелесообразно и необходимо искать другие способы их утилизации.

СИСТЕМА ХИМИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ НА ХИМИКО-БИОЛОГИЧЕСКОМ ФАКУЛЬТЕТЕ ТАМБОВСКОГО ГОСУНИВЕРСИТЕТА ИМ. Г.Р. ДЕРЖАВИНА

© Г.Ф. Давыдова, Е.В. Устинова

На современном этапе образовательные учреждения России активизировали процесс перестройки, который коснулся и химико-биологического факультета Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина.

Переходе педагогического образования на университетское поставил перед педагогическим коллективом новые задачи, прежде всего, связанные с системой подготовки школьников к высшему химическому образованию. Проблема взаимосвязи школьных и вузовских предметов, базы, на которой будет в дальнейшем строиіься университетское образование, является весьма актуальной и далеко еще не решенной.

Одним из направлений формирования химического образования в довузовской подготовке на химикобиологическом факультете является организация и проведение занятий на подготовительных курсах. Если до 1995 года курсы работали на базе института, то с 1995 года по инициативе доктора химических наук, профессора Владимира Ильича Вигдоровича курсы приобрели факультетский статус. При этом на курсах стали работать высококвалифицированные специалисты дх.н. В.И. Вигдорович и к.т.н. 11.В. Шель, что дало возможность повысить качество обучения и вести целенаправленную подготовку на факультет. Дія слушателей курсов были изданы ряд методических пособий, сборников задач [ 1 —41 и программа „тля подготовки к вступительным экзаменам на химическое отделение, в том числе и уникальное пособие «Мегоды решения школьных химических задач. Усложненные задачи» [5].

Изучение динамики обучающихся на курсах абитуриентов, а затем поступивших на химикобиологический факультет университета показало, что процент обучаемых в университете с подготовкой на курсах достаточно высок (примерно 40 %), а качество знаний по общей химии бывших слушателей подготовительных курсов очень велико и составляет в среднем 92 процента.

Проведенный нами анализ показал, что после перехода на университетское образование резко возросло число абитуриентов, поступающих из химических классов. На наш взгляд, это связано с целенаправлен-

ной систематической работой химических классов, организованных преподавателями кафедры неорганической и физической химии доцентом Н.В. Шель и ассистентом А.В. Малины м. С одной стороны, - это веление времени, 'фебующее ранней специализации, а с другой стороны, - попытка уберечь ребят от необходимости обращаться к репетиторам, уравнять их шансы при поступлении в высшие учебные заведения. Работа проводится в 10-11 классах на базе средних школ № 11 и 32 Тамбова. Процент абитуриентов, поступающих на специальность «Химия», достаточно высок (53 %). В процессе подготовки к вступительным экзаменам используются методические рекомендации и профаммы, составленные и опубликованные Н.В. Шель. Пособие содержит рекомендации и примеры решения расчетных химических задач, что позволит школьнику хорошо подготовиться к вступительным экзаменам и чувствовать себя вполне уверенно. Оно написано лаконичным научным языком, исключает излишнюю нагроможденность материала, доступно для восприятия школьниками. Наряду с этим, приводится перечень задач для самостоятельного решения.

Формирование студенческого коллектива выпускниками химических классов дает свои положительные результаты. В настоящее время бывшие ученики школы № 11 (учитель Н.В. Шель) Н. Ларина и У. Баранова выполняют дипломные работы. Все эти годы они показывали отличные знания и увлеченно занимались научно-исследовательской работой в лаборатории электрохимии и коррозии.

Анкетирование и анализ 1x16011.1 химических классов дает возможность сделан, вывод о целесообразности развития специализированных классов. Качество знаний студентов, обучавшихся ранее в химических классах, стабильно и составляет в среднем 92,2 %.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что задача формирования довузовской системы химического образования, поставленная доктором химических наук, профессором В.И. Вигдоровичем, решается достаточно успешно, как путем организации подготовительных курсов, так и путем организации химических классов.

2Х