Использование сельxозотxодов в качестве сорбента для удаления органических веществ из водных растворов

После закалки осуществляется механическая очистка газа от мелкодисперсных и крупных частиц золы, которые являются наиболее токсичными, так как они сорбируют на своей поверхности многие токсиканты и тяжелые металлы, образующиеся в процессе сжигания. Улавливание частиц пыли осуществляется в электрофильтре.

Затем топочные газы подвергаются мокрой очистке в скруббере 6, где происходит нейтрализация кислотных соединений, под воздействием известкового молока.

В завершение топочный газ очищается в адсорбере 7, где происходит практически полная его очистка вследствие улавливания тяжелых металлов и прочих не уловленных ранее веществ.

Таким образом, с помощью описанного выше технологического процесса происходит эффективная очистка хвостовых газов, образующихся в процессе высокотемпературного сжигания твердых бытовых отходов. Общая эффективность комплексной системы очистки топочных газов достигает 99%, а содержание токсичных веществ в отходящих газах не превышает значений ПДК. Это особенно существенно для использования на

мусоросжигающих заводах, так как позволяет размещать их в черте города, недалеко от жилых массивов, что позволяет существенно снизить транспортные расходы и повысить экономическую эффективность мусоросжигания при соблюдении действующих экологических норм.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кужеватов С.А. и др. // Промышленная энергетика. 2002. № 10. С. 54-59.

2. Куценко Е.В. // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2003. № 2. С. 19-22.

3. Кулиш О.Н. // Экология и промышленная безопасность. ООО ВНРШГАЗ. 2003. С. 339-345.

4. Федоров Л.Г. и др. Результаты внедрения автоматизированной системы некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота на Московском мусоросжигательном заводе №2. Тез. докл. 3-го Международного конгресса по управлению отходами. «ВэйстТэк-2003». М.,2003. С. 152-155.

5. Караваев M.M., Яшан Р.Я. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1986. Т. 29. Вып. 1. С. l1-l3.

6. Lyon R.K. // Environ. Sci. and Technol. 198l. V. 21. N 3. P. 231-23б.

l. Blanco J., Alvarez E., Knapp C. // Chem. Eng. 1999. N 10. Р. 149-151.

Кафедра переработки древесных материалов

УДК 544.723: (547.551+543.393)-414.

Г.О. Торосян1, Г.Ф. Галстян1, А.Р. Алексанян1, В.А. Давтян1, В.Г.Мартиросян2,

Ю.С. Саркизова2, А.А. Казинян2

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕЛЬXОЗОТXОДОВ В КАЧЕСТВЕ СОРБЕНТА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

(1 Государственный инженерный университет Армении 2 Институт общей неорганической химии НАН РА) E-mail: gtorosyan@seua.am

Изучено поглощение анилина и малатиона из водных растворов. В качестве сорбентов были использованы активированные угли, полученные из сельхозотходов и измельченная скорлупа сельхозотходов. Найдены и охарактеризованы наиболее активные сорбенты. Выведены изотермы адсорбции и расчитана адсорбция по уравнению Фрейндлиха.

Содержание в водах загрязняющих веществ органического характера, в частности из ряда ароматических аминов и пестицидов, наиболее опасно для флоры и фауны рек, а также для здоровья населения. Многие из них являются ме-тагемоглобинообразователями, судорожными ядами, вызывающие гемолиз, поражающие нервную

систему, печень, селезенку и, кроме того, обладающие канцерогенными свойствами.

В настоящей работе представлены результаты исследований по удалению из водных растворов анилина (ПДК - 0,0001 мг/л в воде рыбохо-зяйственных водоемов) и малатиона ( в той же среде не допускается) сорбционным методом. Из-

вестно, что при биологической очистке исследуемые компоненты активны для микроорганизмов, при механической очистке не достигаются значения ПДК, а при реагентном и экстракционном методе велик риск попадания еще более вредных загрязнителей. В качестве сорбентов используются синтетические и природные алюмосиликаты, активированный уголь, отходы древесины, зола [3-5]. Для сравнения приведены результаты ранее исследованных сорбентов.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Опыты проводились перемешиванием смеси твердого сорбента и водного раствора исследуемого вещества. Точно взвешенные порции сорбентов (1,0 г) вносили в определенные объемы водного раствора исследуемого вещества (100 мл), начальные концентрации которых варьировались (рис. 1, 2). Смесь тщательно перемешивали на магнитной качалке в течение 6 ч, затем пробу отстаивали в течение 24 ч, далее фильтровали. Количество осажденного вещества определено хро-матографическим и рефрактометрическим методами анализа.

Рис. 1 .Изотерма адсорбции малатиона на активированном угле Fig. 1. Malathion isotherm adsorption on activated carbon

A, г/г

Рис. 2. Изотерма адсорбции анилина на скорлупе косточек сливы Fig. 2. Aniline isotherm adsorption on plum stone shell Для экспериментов использовалась измельченная скорлупа фруктовых косточек фрак-

ции 0,5- 3,0 мм. Скорлупа косточек предварительно очищалась от содержащихся в ней биоорганических примесей промыванием этиловым спиртом, затем подвергалась сушке и измельчению до 0,8-1,0 мм.

Синтез активных и окисленных углей проводился в лаборатории адсорбентов и наполнителей ИОНХ НАН РА. Карбонизация проводилась в полулитровом корундовом тигле при температуре 300-700°C и продолжительности процесса 1-3 ч в среде азота, а активация - в 300-миллилитровом кварцевом реакторе при температуре 700-1000°C при продолжительности процесса 1-5 ч с использованием водяного пара и парогазовой смеси.

Качество полученных продуктов контролировали, измеряя их адсорбционную активность по метиленовому голубому (ГОСТ 4453-74, 1991) и по йоду (ГОСТ 6217-74, 1993). Адсорбционно-структурные параметры рассчитывались по уравнениям БЭТ [10] и Дубинина - Радушкевича [11].

Окисленные угли (катионит) были получены из карбонизата и активных углей с применением NaClO и кислорода воздуха. Эксперименты по окислению углей и определение статической обменной емкости (СОЕ) проводились по методике, описанной в [12].

Хроматографичекие исследования проводили на высокоэффективном жидкостном хроматографе (системы Water 486-detector, Water 600S-controller, Water 626-Pump), на колонке 250x4 мм микросферическими, заполненной силикагелевы-ми сорбентами. Скорость потока мобильной фазы 1мл/мин, детектор УФ-254 нм.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе исследований была определена адсорбционная активность различных сорбентов. Адсорбция проводилась из водных растворов анилина и малатиона (таблица).

Остаточная концентрация определялась количеством загрязняющего вещества в воде после адсорбции. При расчетах остаточной концентрации учтено поглощенное количество воды. Данные настоящих исследований, а также литературные данные приведены в таблице.

Как видно из таблицы, наибольшей активностью обладает сорбент, приготовленный из сливовых косточек. В случае анилина сорбция почти количественная. Из данных таблицы также видно, что адсорбция анилина и малатиона в случае активированного угля более высока, чем в случае катионита или неактивированного сорбента. Известно, что удельная поверхность неактивированного сорбента значительно уступает удельной поверхности активированного угля, а катионит вовсе

не обладает пористой поверхностью. На основании этого можно предполагать, что имеет место физическая адсорбция под воздействием ван-дер-ваальсовских сил, а адсорбционная активность сорбента повышается в зависимости от удельной поверхности и размера молекулы адсорбата. По всей вероятности, в нашем случае адсорбционную активность проявляют мезопоры. Адсорбционная активность катионита обусловлена катионным обменом. Для сравнения приведены данные, когда адсорбция проводится сорбентами без активации, а также в качестве сорбента используются активированный уголь из скорлупы грецкого ореха, модифицированный цеолит [9] и отходы процесса алю-мотермии [7, 9]. Из данных таблицы также видно, что сорбционная активность вновь изученных сорбентов превышает прежние результаты, а модифицированный морденит по отношению к малатиону не обладает адсорбционной активностью.

Таблица

Адсорбция анилина из 0,01 М и малатиона из 0,12

мг/л водных растворов Table. Aniline and malathion adsorption from water solutions of 0.01 and 0.12 mg/L, respectively

Удельная поверхность активных углей -980-1440 м2-г-1 (в том числе поверхность мезопор - 170-200 м2г-1), объем микропор - ^^ = 0,34-0,48 см3г-1, общий объем микро и мезопор - 0,45-0,75

см3-г-1, Адсорбционная активность по метилено-вому голубому - 120-305 мг-г-1, по йоду - 787,41092,2 мгг-1

Статическая обменная емкость окисленных углей:

окисленный NaClO уголь - COEnoh - 1,05 мгэквг-1, СОЕнс1 - 0,35 мгэквг-1

окисленный кислородом воздуха - COEnoh - 0,5 мгэквг-1, СОЕнс1 - 0,8 мгэквг-1.

Для выведения изотерм, адсорбция из водных растворов малатиона и анилина проводилась при разных концентрациях, в качестве сорбента использовался активированный уголь из скорлупы косточек сливы, тот же сорбент без активации

Выведены константы уравнения Фрейн-длиха A=B-C1/n, для малатиона В=0.625, 1/n=0.45, для анилина В=1.9, 1/n=0.67. Во время исследований установлено, что имеет место полная адсорбция анилина при концентрациях водных растворов от 0.00001 М до 0.001 М, а при концентрациях до 0.1 М достигается значение ПДК для водных объектов. При концентрации выше 0.1 М удаление анилина из водных растворов сорбционным методом не рекомендуется, так как здесь достигается граница растворимости.

При адсорбции малатиона наблюдается повышение активности с увеличением концентрации, но ближе к пределу растворимости адсорбционная активность падает.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гадаскина И. Д. и др. Превращение и определение промышленных органических ядов. Л.: Химия. 1971. 256 с.

2. Materials of International Workshop " Management of hazardous substances & goods", September 6-17, 2004, Basel, FHBB.

3. Kunin R. Polym. Eng. Sci. 1977. V. 1. Р. 58-62.

4. Когановский А.М. и др. Адсорбция органических веществ из воды. Л.: Химия. 1990. 256 с.

5. Пат.Яи 2168359 C2, B01J20/32, B01J20/20, C02F1/28, 2001.

6. Torosyan G.H. et al. The Bulletin of Armenian Constructors. 2000. V. 2. /18/. P. 30-32.

7. Мартиросян В.А. и др. Сотруд. для решения проблем отходов. Харьков. 2006. С. 121.

8. Торосян Г.О., Алексанян А.Р., Арутюнян С.А. Хим. журн. Армении. 2007. 60. № 3. C. 481-485.

9. Грег С., Синг Н. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир. 1970. 408 с.

10. Дубинин М.М., Радушкевич Л.В. // ДАН СССР. 1947. Т. 55. C. 331.

11. Тарковская И.А. Окисленные угли. Киев.: Наукова думка. 1981. 195 с.

Скорлупа косточек плодов Количество адсорбированного анилина на грамм сорбента, А г/г Адсорбция анилина % Количество адсорбированного малатиона на грамм сорбента, А г/г Адсорбция малатиона, % Литература

Активированный уголь из скорлупы косточек сливы 0.093 99.8 0.083 60 -

Активированный уголь из скорлупы грецкого ореха 0.078 84.2 0.068 56 -

Активированный уголь из скорлупы фисташки 0.069 74.7 0.061 51 -

Катионит 0.059 63.6 0.035 29 -

Активированный уголь из скорлупы плодов 0.092 99 - - [9]

Скорлупа грецкого ореха 0.0004 0.43 - - [91

Морденит модифицированный 6 N НС1 0.0484 52 0 0 -

Отходы алюмотермии 0,0167 17.8 - - [9]

Кафедра технологии синтеза органических веществ и экологической инженерии