CC BY
18
Вестник ТГПУ. 2000. Выпуск 9 (25). Серия: ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ
УДК 541.183;665,666
В.В. Бордунов**, С.В Бордунов**, Л.Ю. Новоселова**, И.А. Соболев**, A.C. Ситников*
О,Л. Васильева*, В.А. Ситников*
ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ ВОДЫ НА ВОЛОКНИСТЫХ СОРБЕНТАХ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ
*Томский государственный педагогический университет "Институт химии нефти СО РАН, г. Томск
Подземные воды Томской области характеризуются повышенным содержанием железа (6-10 мг/л), что вредно отражается на здоровье человека и животных, вызывает технологический брак в промышленности и является причиной снижения теплопередающей способности энергетического оборудования из-за отложений на внутренней поверхности тепловых сетей.
Основным методом обезжелезивания воды является фильтрование через слой зернистой загрузки с предварительной аэрацией для перевода ионов железа в коллоид гидроксида, хорошо осаждающийся на поверхности зернистой насадки фильтров. Продолжительность фильтроцик-ла зернистой загрузки составляет 30-120 сут, после чего они регенерируются или заменяются. В последнее время в качестве загрузки применяют полимеры, из которых наиболее перспективными являются волокна, обладающие рядом преимуществ по сравнению с неорганическими фильтрующими материалами.
Нами для фильтрационной очистки воды от ионов железа были испытаны волокнистые материалы из полипропилена марок 21030-16. Волокна были получены бесфильерным способом, путем формования волокон из расплава полипропилена в поле центробежных сил вращающегося реактора [1].
Стандартные колонки из стекла диаметром 10 мм набивались полипропиленовым волокном Ж 50-100 мкм, с высотой слоя 200 мм, плотностью набивки 150-460 кг/м3 и концентрацией железа 10 мг/л.
Для опытов готовили модельный раствор Fe/SO^j. Раствор железа подавался в колонку порциями по 50 мл. Отфильтрованную воду анализировали на содержание железа спектрофото-метрическим способом. В результате предварительных исследований по влиянию плотности упаковки фильтра 140-450 кг/м3 была определена оптимальная плотность упаковки равная 150-190 кг/м3 и необходимость предварительного формирования на волокне слоя гидроксида железа.
Плотность набивки фильтра в значительной степени влияет на степень извлечения железа из водного раствора и конечную емкость фильтра по железу. При плотности упаковки 200-140 кг/м3
Таблица 1
Концентрация Ре3* в воде, выходящей из колонки без предварительной обработки ПП волокна
II Оптич. плотность, D Концентрация железа, мг/л
1-2 0,06 0,28
3 0,135 0,76
4 0,19 1,19
5 0,27 1,66
6 0,065 0,3
7-9 >2 -
И 0,125 0,7
15 0,125 0,7
40 0,087 0,4
55 0,065 0,3
62 0,06 0,28
Таблица 2
Концентрация Ре" в фильтрате, выходящем из колонки с ПП волокном, предварительно обработанным суспензией
гидроксида железа
п Оптич. плотность, D Концентрация железа, мг/л
1-6 0,06 0,28
7 0,11 0,66
11 0,075 0,36
12-14 0,065 0,3
16 0,05 0,2
20 0,05 0,2
25 0,05 0,2
30 0,05 0,2
35 0,05 0,2
40 0,05 0,2
45' ■ 0,05 0,2
55 0,05 0,2
60 0,05 0,2
Примечание. Исходная концентрация Ре3* -10 мг/л. Колоночный объём - 50 мл. Плотность набивки колонки волокном -168 кг/ м3. Линейная скорость фильтрации 0,033 м/с, п - кол-во пропущенных колоночных объемов.
B.B. Бордунов, C.B. Бордунов, И.A. Соболев, О.JI. Васильева, A.C. Ситников, В.А. Ситников..
Рис. 1. Зависимость степени очистки воды от железа на ПП волокне: 1 - без обработки гидроксидом железа; 2-е предварительной обработкой
порозность фильтра выше, в растворе содержится больше растворенного кислорода, поэтому после пропускания через фильтр небольшого объема раствора, содержащего железо, процесс
осаждения гидроксида железа на волокне охватывает слой фильтра 3-4 см, что видно по цветовой окраске этой части фильтра. В этот период очистка неэффективна, остаточная концентрация железа в фильтрате много выше пороговой по ГОСТ 0,3 мг/л. Этот период можно условно назвать тренировкой фильтра. Однако начиная с шестой промывки фильтра концентрация резко снижается, а с седьмой становится существенно ниже пороговой по ГОСТ концентрации. Это вполне согласуется с [2], так как скорость автокаталитической реакции окисления железа резко возрастает при контакте с ранее выпавшим гидроксидом железа. Результаты экспериментов сведены в табл. 1 и 2.
Как видно из данных таблиц и рис. 1, экстремальный вид зависимости изменения Концентрации железа при пропускании первых 10-20 колоночных объемов исходного раствора объясняется, по-видимому, ионообменной сорбцией ионов железа на карбоксильных функциональных группах, образующихся в процессе высокотемпературного процесса получения волокна.
Литература
1. Патент ¡РФ) № 2117719. Способ получения волокнистого материала из термопластов и установка для его осуществления. МКИ D 01 D 5/08, D 04 Н 3/16, опубл. в Б.И. № 23, 1998.
2. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод: Учеб. для вузов. М„ 1987.
УДК 504.06(1.9)
В.В. Бордунов*, C.B. Бордунов* И.А. Соболев*, О.Л. Васильева**, A.C. Ситников**, В.А. Ситников**
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ОЧИСТКИ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
'Институт химии нефти СО РАН, г. Томск "Томский государственный педагогический университет
Волокнистые материалы, полученные на основе разработанной в Томске технологии переработки утиля и отходов термопластов, являются перспективными сорбентами для нефтепродуктов, и нами был поставлен цикл экспериментов для оценки областей применения в технике, коммунальном хозяйстве и для решения проблем ликвидации аварийных проливов нефти в природную среду.
1. Сбор нефти и нефтепродуктов с поверхности воды волокнистыми материалами.
Поглотительную способность образцов волокон по нефти и нефтепродуктам применительно к сбору их с поверхности воды в условиях многократного использования материала в цикле сорбция-регенерация определяли по следующей методике.
Предварительно взвешенный образец волокна помещали на поверхность воды со слоем нефтепродуктов толщиной 3-6 мм. Для испытаний использовали сборную легкую западносибирскую нефть плотностью 863,2 кг/м3 при 20-21 °С, индустриальное масло И-20 А плотностью 812,7 кг/м3 при 20 °С и дизельное топливо 3-02 плотностью 832 кг/м3 при 20 °С.
Полноту насыщения сорбирующего материала нефтепродуктами контролировали методом взвешивания. Насыщенный нефтепродуктами волокнистый образец регенерировался путем выделения нефтепродуктов в поле центробежных сил на лабораторной центрифуге при факторе разделения 100±3. Установлено, что волокнистые нетканые материалы обладают высокой поглотительной способностью по отношению к
