Повышение сорбционных свойств композиционных адсорбентов по отношению к нефтепродуктам

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

ПОВЫШЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ АДСОРБЕНТОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К НЕФТЕПРОДУКТАМ

12 3

Калбаев А.М. , Маратов Н.К. , Абдикамалова А.Б.

'Калбаев Алишер Максетбаевич - студент; 2Маратов Нурсултан Кайратович - студент, специальность: технология переработки нефти и газа, химико-технологический факультет; 3Абдикамалова Азиза Бахтияровна - доктор философии (PhD) по техническим наукам, доцент, кафедра органической и неорганической химии, Каракалпакский государственный университет, г. Нукус, Республика Узбекистан

Аннотация: рассмотрены композиционные сорбенты на основе некоторых бентонитовых глин Каракалпакстана модифицированных углеродом. Изучено влияние времени адсорбции на процесс очистки вод от нефтепродуктов. Показано, что сорбционная активность зависит от способа модифицирования - времени и температуры термической обработки.

Ключевые слова: бентонит, сорбент, сорбция, монтмориллонит, поллютант, масло И-20А, обогащение, адсорбционная способность, термическая обработка.

Во всех природных и сточных водах, а также почвах присутствуют различные анионы и катионы, остатки органических кислот, жиров, которые оказывают негативное влияние на некоторые природные процессы. Поэтому для поддержания безопасности природных объектов необходимо разработать эффективных технологий адсорбционного очищения.

Следует отметить то, что сорбенты на основе природных глинистых минералов и алюмосиликатов в сравнении с другими недорогими адсорбентами имеют более высокую адсорбционную емкость и отличаются экологической безопасностью.

Повышение эффективности и универсальности сорбентов на основе глинистых минералов возможно в результате их модифицирования различными веществами и получения новых композиционных материалов на их основе [1].

Целью работы являлось определение эффективности композитных сорбентов на основе модифицированного углеродсодержащими материалами бентонита при очистке воды от нефтепродуктов.

Объектами исследования являлись сорбенты на основе природных и обогащенных форм бентонитов Крантауского (КР) и Кушканатауского (КУ) месторождений (Каракалпакстан) и отходов агрорудного сырья [2, 3]. В качестве поллютанта использовано индустриальное масло И-20А.

Индустриальное масло И-20А представляет собой масло общего назначения. Его получают из сернистых и малосернистых нефтей с помощью селективной очистки. В его состав входит дистиллятное масло или же смесь дистиллятного и остаточного масел, получаемых посредством селекции из нефти с небольшим или средним уровнем содержания серы.

Очистка воды от органических веществ осуществлялось следующим образом: в емкость для исследований помещались навеска масло И-20А и адсорбента массой 1 г. Встряхивали в течении 3 -20 минут и в результате устанавливали оптимальное время адсорбции.

Затем полученная суспензия отфильтровалась, неадсорбированная часть масла переносилась в делительную воронку и экстрагировалась петролейным эфиром. Остатки эстрагента сушили при температуре 105-110°С в течение 10 минут.

Для определения эффективности процесса адсорбции проводили гравиметрическим методом при комнатной температуре (25°С). В результате проведенных исследований установлено оптимальное время адсорбции, которая составляет 10-12 минут. За это время адсорбция практически достигает своего максимума и устанавливается сорбционное равновесие.

Данные, полученные в результате определения эффективности очистки воды, приводятся в табл. 1.

Из данных приведенных в табл. 1 установлено, что адсорбенты на основе шелухи риса и бентонитовой глины Крантауского месторождения намного лучше адсорбирует масло И-20А, чем те же адсорбенты, полученные на основе монтмориллонитсодержащих глин Кушканатауского месторождения. Вероятно, что связано кристаллохимическими особенностями строения частиц основного порода образующего минерала монтмориллонит. Однако, экспериментальные адсорбенты на основе обеих глин в отличие от исходных обогащённых глин на 30-40 % лучше сорбируют нефтепродукты.

Установлено, что обогащения глин с последующей термической обработкой увеличивает адсорбционную способность в отношении масло в несколько раз. Максимальное значение адсорбции по маслу зафиксирована у образца полученного при 500°С и массовом соотношении глина Крантауского месторождения:шелуха в количестве 1:2, а для глины Кушканатуского месторождения оптимальная температура процесса 550°С, а массовое соотношение исходных веществ 1:1,5-2,2. Для этих образцов адсорбционная способность возросли в 2,87 и 2,34 раз, по сравнению с обогащенными формами глин и составили 445,3 мг/г и 401,1 мг/г.

Таблица 1. Сорбционная активность композиционных сорбентов по отношению маслу И-20А

Сорбент Масса И-20А, мг Масса адсорбента, г Эффективность очистки воды, %

Обогащенная форма КР 200 2 28

Обогащенная форма КУ 200-210 2 24

КР:шелуха 1:1 (1 0 час, 500 С) 190-200 1,9 86

КР:шелуха 1:2 (1 0 саат, 500 С) 190-200 1,9 97

КУ:шелуха 1:1 (1 0 час, 500 С) 190-200 2 87

КУ:шелуха 1:2 (1 0 саат, 500 С) 200-210 2 92

Обогащение привело к увеличению адсорбционной способности в отношении органических веществ, что связано с увеличением удельной поверхности обогащенных образцов. Как показывают кривые диаграммы (рис. 1) обогащение позволило увеличить сорбционную способность 2-3 раза в отношении нефтепродуктов. Однако даже при использовании обогащенных образцов не удалось снизить концентрацию нефтепродуктов и жиров до предельно допустимой концентрации.

Как показывают результаты исследований повысить сорбционную способность монтмориллонитовых глин в отношении нефтепродуктов возможно путем

модифицирования их поверхности и увеличением удельной поверхности и порового пространства. Так полученные композиционные сорбенты на основе бентонитов в несколько раз лучше сорбируют нефтепродукты.

2.

3.

15 20

Бремя, мин

Рис. 1. Кинетические кривые адсорбции масла И-20А на сорбентах на основе КР

Список литературы

Соколовский П.В. Разработка состава и определение коллоидно-химических характеристик композиционного сорбента на основе продуктов пиролиза отходов шелушения технических и зерновых сельскохозяйственных культур и монтмориллонит содержащих глин Автореф. на соиск. учен.степ. канд. тех. наук : 02.00.11 / Соколовский Павел Викторович; Белгород. гос. технол. ун-т им. В.Г.Шухова. Белгород, 2016. 20 с.

Калбаев А.М., Абдикамалова А.Б., Маратов Н.К. Сорбенты для комплексной очистки сточных вод на основе бентонитов Каракалпакстана // Материалы Республиканской научно-технической конференции "Zamonaviy tadqiqotlar, innovatsiyalar, texnika va texnologiyalarning dolzarb muammolari va rivojlamsh tendensiyalari. Джиззак, 2018. С. 178.

Калбаев А.М., Абдикамалова А.Б. Республиканская научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов "Внедрение передовых технологий - основа развития нефтегазовой промышленности Узбекистана. 20-апрель, 2018. Ташкент. С. 135.