Использование природного цеолита в процессе очистки сточной воды от дизельного топлива

стандартной методике[6]. Полученные результаты приведены в табл. 2.

Сопоставление результатов показывает, что из всех изученных образцов наибольшую концентрацию кислотных групп на поверхности имеет активный уголь марки БАУ. Величина СОЕА для этого угля составляет 0,915 мг-экв/г. Концентрация катионных групп на его поверхности минимальна - 0,305 мг-экв/г.

Окончательный выбор наиболее эффективного адсорбента-катализатора для окислительной деструкции неонола можно будет сделать после изучения разложения окислителей на поверхности углей, что является предметом дальнейших исследований.

Список литературы

1 Активные угли. Эластичные сорбенты, катализаторы, осушители и химические поглотители на их основе: Каталог/ под общ. ред. В.М.Мухина. М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2003. - 280 с.

2. Мухин, В.М. Активные угли России/ В.М.Мухин, А.В.Тарасов, В.Н.Клушин.- М.: Металлургия, 2000. -352 c.

3 Schick M.Y. Surface films of nonionic detergents-1. Surface tension study //J. Coll. Sci. 1962, v.17.- Р. 801-805.

4. Сорбенты на основе промышленных углеродсодержащих отходов/ Е.В. Веселов-ская.- Новочеркасск: НГТУ, 1995. - 90 с.

5. Шамб,У. Перекись водорода/ У.Шамб, Ч.Сеттерфилд, Р.Вентворс.-М.: Издательство иностранной литературы, 1958.- 400 с.

6. Гельферих, Ф. Иониты. Основы ионного обмена. Пер. с нем.- М.: Издательство иностранной литературы, 1962. - 490 с.

УДК: 549.67:628.543.3/.9

К.В. Меркушина, И.В. Чибискова, А.И. Родионов, И.Н. Каменчук, Е.О. Овчаренко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия РОО «Институт эколого-технологических проблем», Москва, Россия

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНОГО ЦЕОЛИТА В ПРОЦЕССЕ ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ ОТ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

The paper is devoted to purification of model wastewater with natural zeolite from diesel oil. The surface zeolite modification with polyhexamethyleneguanide hydrochloride was carried out. Purification process parameters using initial and modified zeolite are presented.

Статья посвящена очистке модельной сточной воды от дизельного топлива на природном цеолите. Проведено модифицирование поверхности цеолита полигексаметиленгуанидином гидрохлоридом. Представлены параметры процесса очистки при использовании исходного и модифицированного цеолита.

В настоящее время актуальной является проблема очистки сточных вод (СВ) от нефтепродуктов. Наибольшие трудности возникают при удалении трудно отстаиваемых эмульгированных и растворенных нефтепродуктов. В последнее время активно исследуются возможности применения для этих целей природных и синтетических цеолитов в том числе модифицированных высокомолекулярными соединениями [1-4]. Преимущество цеолитов перед активированными углями состоит в низкой стоимости, лучших условиях эксплуатации и регенерации [5].

В качестве природного цеолита использована опока Курьинского месторождения (ТУ 2164-001-15055998-03). Модельная СВ получена путем механического пере-

мешивания известного объема дизельного топлива (ДТ) с дистиллированной водой в течение 1 часа при скорости вращения мешалки 1000 об/мин.

Линейная скорость потока, м/ч

2 60 н

о ^

т

0

Л 40

1

ф

с 30

Ф н

О

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2 ,2

Рис. 1. Влияние линейной скорости потока на степень очистки модельной сточной воды для исходного цеолита. Исходные концентрации ДТ, мг/л: < - 30; и - 65; V - 88. рН = 6.

ф

ц 0,15

I

ГО .!-*

ср 2 Ф

ч: го

с

£

Рис. 2. Зависимость количества задержанного ДТ исходным и модифицированным цеолитом от линейной скорости потока. Исходные концентрации ДТ, мг/л: < - 30; и - 65; V - 88.

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0

Рис. 4. Изотерма адсорбции ПГМГ-НС1 на цеолите в статических условиях.

Опыты по очистке модельной сточной воды (СВ) проведены в динамических условиях при рН=6 на колонке диаметром 25 мм, заполненной слоем сорбента с размером частиц 2-3 мм высотой 80 мм. На рис.1 отражено влияние линейной скорости потока и исходной концентрации ДТ в модельной СВ на степень ее очистки от ДТ. Установлено, что величина исходной концентрации ДТ практически не влияет на способность цеолита задерживать его в слое (рис.2), т.е. процесс лимитируется внутренней диффузией во всем диапазоне изученных скоростей потока.

Известно, что стабильность эмульсии нефтепродуктов в кислой среде снижается [6]. Этот факт был проверен на эмульсии ДТ. Влияние рН модельной СВ, содержащей ДТ, на степень ее очистки на исходной опоке изучено в динамических условиях при постоянных линейной скорости потока - 1 м/ч и исходной концентрации ДТ - 70 мг/л на той же колонке. Установлено, что при увеличении рН от 2 до 9 степень очистки воды от ДТ снижается не более чем на 10%.

С целью увеличения адсорбционной емкости опоки по отношению к ДТ ее поверхность модифицировали полигексаметиленгуанидином гидрохлоридом (11ГМГ-НС1) (производитель РОО ИЭТП, ТУ 9392-007-41547288).

Н

Н

С Н

С Н

С Н

©:н2 С1©

Рис. 3. Структурная формула звена ПГМГ-НС1

Для выбора необходимой степени модифицирования данного природного адсорбента получена изотерма адсорбции ПГМГ-НС1 на нем в статических условиях (рис.4). Установлено, что в диапазоне равновесных концентраций ПГМГ-НС1 от 0 до 6 г/дм3 она описывается уравнением Ленгмюра. Рассчитаны константы уравнения Ленгмюра: АШах = 13,3 мг/г, К = 5,4. При более высоких равновесных концентрациях полимера происходит его полимолекулярная сорбция.

0,20

а

0,10

0,05

0,00

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Н

Н

Н

2

2

2

С

С

С

С

Для проведения дальнейших опытов по очистке модельной сточной воды с помощью модифицированного цеолита выбран образец с величиной равновесной адсорбции 12 мг/г, что отвечает мономолекулярному покрытию его поверхности ПГМГ-HCl. Перед дальнейшим использованием модифицированный образец промывали порциями дистиллированной воды до отсутствия ПГМГ-HCl в промывной воде, затем высушивали при 105оС. Элементный анализ отмытого и высушенного образца на содержание азота показал, что в образце присутствует 0,25% азота, что при пересчете на звено ПГМГ-HCl соответствует величине его адсорбции 10,6 мг/г.

Очистку модельной СВ проводили в слое образца модифицированной опоки высотой 80 мм в колонке диаметром 25 мм. при постоянных исходной концентрации ДТ - 70 мг/л и рН = 6. Линейную скорость потока изменяли в интервале 0,2 - 2,0 м/ч. При линейных скоростях потока 0,2 - 0,6 м/ч степени очистки для исходной и модифицированной опоки не отличались и составили 45%. При более высоких скоростях потока модифицированный образец оказался на 15% эффективнее исходного образца в тех же условиях.

Положительным качеством модифицированной опоки является то, что изменение рН в широком интервале от 2,0 до 9,0 не влияет на эффективность удаления ДТ из модельной воды. Даже в щелочной среде при рН = 9,0 степень очистки на модифицированном образце на 20% выше, по сравнению с исходным. Таким образом, модифицирование опоки ПГМГ-HCl позволит проводить очистку сточной воды от ДТ в широком диапазоне рН без снижения параметров очистки.

На основании полученных результатов можно заключить, что полученный путем модифицирования природный цеолит Курьинского месторождения представляет интерес для использования в качестве загрузки лобового слоя комбинированных фильтров очистки сточной воды от эмульгированных нефтепродуктов.

Список литературы

1. Su-Hsia Lin Removal of soluble organics from water by a hybrid process of clay adsorption and membrane filtration/ Su-Hsia Lin, Ruey-Chang Hsiao, Ruey-Shin Juang// Journal of Hazardous Materials B 135 (2006).- Р. 134-140

2. Zhu, R. Thermodynamics of naphthalene sorption to organoclays: Role of surfactant packing density/ Zhu R., Zhu L. // J. Colloid Interface Sci. (2008), doi:10.1016/j.jcis.2008.02.026

3. Zhu, L. Surface structure of CTMA+ modified bentonite and their sorptive characteristics towards organic compounds/ Zhu L., Zhu R. //Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects (2008), doi:10.1016/j.colsurfa.2008.01.003

4. Yapar, S. Removal of phenol by using montmorillonite, clinoptinolite and hydrotalcite/ Yapar S., Yilmaz M.//Adsorption 10 (2004).- Р. 287-298

5. Варюшина, Г.П. Исследование свойств шунгита в области очистки природных и сточных вод/ Г.П.Варюшина, И.Г.Ищенко, Н.Л.Смирнова//Проекты развития инфраструктуры города. - ГУП «Мосводоканал НИИ проект» - М., 2002, №2.- С.28-30 Козлова, В.В. Устойчивость эмульсий/ В.В.Козлова, В.Т.Письменко // Журнал депонированных рукописей. - 2003. - №11.

УДК: 541.183.5:547-145

К.В. Меркушина, А.И. Родионов, И.Н. Каменчук, Е.О. Овчаренко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия РОО «Институт Эколого-Технологических проблем», Москва, Россия