CC BY
4ОЧИЩЕННЯ НАФТОВМ1СНИХ СТ1ЧНИХ ВОД
Обушенко Т.1.,
старший викладач Нацюнальний технгчний утверситет Украгни «Кигвський полтехнгчний утверситет гменг1горя Сгкорського»
Толстопалова Н.М., Кандидат технгчних наук, доцент Нацюнальний технгчний унгверситет Украгни «Кигвський полтехнгчний утверситет гменг 1горя Сгкорського»
Юзупкта €.Е. студентка
Нацюнальний технгчний утверситет Украгни «Кигвський полтехнгчний утверситет гменг 1горя Сгкорського»
TREATMENT OF OIL-CONTAINING WASTEWATER
Obushenko T.,
Senior Lecturer National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute» Tolstopalova N., PhD, Associate Professor National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Yuzupkina Y.
Student National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute» DOI: 10.5281/zenodo.7467509
Анотащя
Дослвджено процес вилучення нафтопродукпв з модельних розчишв методом флотоекстракцп. Вста-новлено, що на даний процес впливае низка фактор1в: рН розчину, тривалють процесу, присутшсть ПАР.
Abstract
The process of extracting oil products from model solutions by the solvent sublation was studied. It was established that this process is affected by a number of factors: the pH of the solution, the duration of the process, and the presence of surfactants.
Ключовi слова: флотоекстракщя, спчш води, ПАР, екстрагент, стутнь видалення.
Keywords: solvent sublation, wastewater, surfactant, extractant, degree of removal.
Одшею з найважливших еколопчних проблем свггового масштабу е забруднення водних аквато-рш, прибережних зон та грунпв нафтопродуктами, основним джерелом яких е спчш води рiзних виро-бництв, пiдприемств сшьського i народного госпо-дарства (видобування та переробка нафти, транспорт, металурпя тощо). Нафтопродукти - це група вуглеводнiв нафти, мазуту, гасу, масел та !х сумь шей, яш, внаслiдок !х високо! токсичносп, належать за даними ЮНЕСКО, до числа десяти най-бшьш небезпечних забруднювачiв навколишнього середовища [1-2]. Зрозумшо, що перерахованi вище полютанти мають iстотний негативний вплив на флору i фауну, але ще бiльшоi шкоди приносять продукти !х розкладання. Нафтовi забруднення по-рушують хвд природних бiохiмiчних процесiв, ве-дуть до виснаження запасiв кисню у водi, який ви-трачаеться на окиснення органiчних речовин. Ная-внiсть на поверхнi води нафтово! плiвки рiзко знижуе здатнiсть водойм до самоочищення i пере-шкоджае надходженню до води атмосферного ки-сню, що призводить до посилення анаеробних про-цесiв. Швидкiсть накопичення нафтопродукпв у
водних екосистемах вiд техногенного впливу далеко випереджае !х природну бiодеградацiю [3-4].
Незважаючи на вдосконалення методiв видобування i переробки нафти, способiв и збер^ання i транспортування та наявнiсть рiзноманiтних техно-логiчних схем очищення води вщ нафтопродуктiв, в цiлому рiвень забруднення залишаеться досить високим. Для усунення дано! проблеми необхiдний комплексний шдхвд, який полягае у вдосконаленш iснуючих i розробцi нових технологш та систем во-допостачання i каналiзацii, що е одним з прюритет-них напрямкiв хiмiчноi та еколопчно! безпеки. Су-часний розвиток наукових дослвджень в областi технологи очищення спчних вод вщ нафтопродуктiв розвиваеться в напрямку розробки принципово нових методiв з використанням фiзико-хiмiчних при-йомiв.
Флотоекстракщя - технолопя поверхневого фiзико-хiмiчного роздшення, яка полягае в тому, що розчинеш у водi гiдрофобнi сполуки транспор-туються дрiбними пухирцями газу на поверхню во-
дного стовпчика, де вони затримуються чи розчи-няються у незмшуваному з водою шарi нелетко1 оргашчно1 сполуки [5-7].
Процес проводять у звичайнiй колонi, яка до-датково обладнана резервуаром для екстрагенту у верхнiй частинi колони. Метод грунтуеться на роз-пиленнi бульбашок газу i адсорбци сполук на пове-рхнi пухирець/вода, обидва мехашзми дуже важ-ливi для пдрофобних сполук, представлених в ма-лих концентрацiях у воднiй фазi. Вода, що мiстить забрудненi речовини, продуваеться потоком бульбашок i контактуе з нерозчинним у водi нелетким нетоксичним органiчним розчинником, який екст-рагуе молекули забруднювача. Процес мае ряд пе-реваг над звичайною флотацiею в газовш колонi i реагентною екстракщею. У звичайнiй флотацп вь докремлюються тiльки летк1 речовини. У флотоек-стракци вщокремлюються як летк1, так i нелетк1 речовини. Ушкальною властивiстю цього процесу е те, що змшання фаз на поверхш вода/екстрагент мiнiмальне, основний перенос молекул здшсню-еться газовими бульбашками, яш проходять крiзь поверхню зi швидкостями, характерними для режиму гомогенного потоку. Головною перевагою
цього методу е те, що вс три стади (флотащя, екст-ракцiя, очищення розчинника) ввдбуваються в одному резервуар^ що призводить до зменшенням га-баритiв та матерiалоемностi процесу [8-10].
У порiвняннi з юнною флотацiею i рвдинною екстракцiею флотоекстракщя мае багато переваг. Серед них можна видiлити наступнi:
- простота в експлуатацп;
- висока ефективнють;
- низька к1льк1сть органiчного розчинника;
- високий коефiцiент концентрування;
- можливють безпосереднього анал1зу оргаш-чно! фази.
Доведена бiльш висока ефективнють флотоек-стракцii в порiвняннi зi звичайною флотацiею i екстракщею [7].
Метою роботи було дослвдження процесiв та обгрунтування доцiльностi флотоекстракци, як перспективного та шновацшного, у очищеннi стiчних вод, забруднених нафтопродуктами.
Експериментальна установка зображена на рис. 1.
Органшна фаза
L4
Водна фаза
1 - компресор; 2 - флотоекстракцтна колонка; 3 - повiтрярозподiльчий пристрш (розпилювач повтря)
Рис. 1. Експериментальна установка
Концентращя модельного робочого розчину становила 160 мг/дм3. Для приготування модельного розчину бензин у кшькосп 160 мг переносили до мiрноl колби об'емом 1 дм3 i штенсивно перемь шували. Попм розчин у необхiднiй кiлькостi переносили до мiрноl колби, вносили ПАР, корегували рН. Розчин шльшсно переносили до флотоекстрак-цшно1 колонки i додавали 10 см3 оргашчно1 фази (iзоамiловий спирт). Вмикали подачу газу, яку кон-тролювали витратомiром i барботували газ через розчин протягом встановленого часу. Вiдбирали алшвоту розчину пiсля флотоекстракци та проводили аналiз залишково1 концентраций
При B^opi збирача дослiджувався вплив при-роди ПАР. Умови проведення дослщу: вихiдна кон-центpацiя бензину 160 мг/дм3, об'ем розчину -200 см3, рН 5, об'ем екстрагенту - 10 см3, трива-лють процесу - 30 хвилин. Збирачг
- гексадецилтриметиламонш бромид (катюн-ний);
- ноншфенол (неioнoгенний);
- гексадеципipидинiй хлорид (катюнний);
- каприлат натрш (анюнний);
- пoлiгексаметиленгуанiдiн гiдpoхлopид (кать онний).
Результати наведено на рис. 1.
Рис. 2. Ефективтсть переб^у процесу флотоекстракци з р1зними збирачами
Можна зробити висновок, що найвищий стутнь вилучення бензину спостериаеться при вико-ристаннi катiонного збирача - полиексаметиленгу-анiдiну гiдрохлориду (ПГМГ-ГХ) - 85 %.
Показник рН здатний неабияк впливати на ефективнють переб^ процесу флотоекстракцiï. Початковий показник pH стандартного розчину
становить 6,5. Корегування показника рН вщбува-лося за допомогою 0,1М розчину HCl та 0,1 М NaOH.
Умови проведення дослiду: вихвдна конце нт-рацiя бензину 160 мг/дм3, об'ем розчину - 200 см3, збирач - ПГМГ-ГХ, об'ем екстрагенту - 10 см3, тривалють процесу - 30 хвилин.
Рис. 3. Залежтсть ступеня в
Отже, найвищий стутнь вилучення спостерь гаеться при рН 5. Проте для технолопчного процесу доцшьним буде застосування флотоекстрак-цiйного очищення стiчних вод при рН6.
Тривал1сть процесу флотоекстракци варшва-лась вiд 10 до 50 хвилин з використанням збирача ПГМГ-ГХ. При проведент процесу протягом 10 25 хвилин максимальний стутнь вилучення не
тення бензину eid рН розчину
досягався, тобто сублат не встигав у повнш мiрi перейти з водно1 фази в оргашчну. Максимальний пе-рехвд сублата в органiчну фазу спостериався при три-валосп флотоекстракци 30 ^ 40 хвилин. При зрос-таннi тривалостi процесу до 50 хвилин стутнь вилучення зменшуеться за рахунок процесу зворо-тного переходу сублату з водноï фази в оргашчну.
Рис. 4. Залежтстъ ступеня вилучення бензину eid mpueanocmi процесу флотоекстракцИ
В робот дослвджено процес вилучення нафто-продукпв з модельних розчишв методом флотоек-стракци. Встановлено, що на даний процес впливае низка факторiв: рН розчину, тривалсть процесу, присутнiсть ПАР.
У результат експериментiв (в постiйних умо-вах: об'ем оргашчно! фази (iзоамiловий спирт) - 10 см3, робочий об'ем колонки - 200 см3) було встановлено наступш оптимальш умови:
• збирач - полтексаметиленгуашдш пдро-хлорид (ПГМГ-ГХ);
• рН 5;
• тривалють проведення процесу - 30 хви-
лин.
Стутнь вилучення нафтопродукпв за даних умов складае 85 %.
Список лiтератури
1. Долина, Л.Ф. Современная технология и сооружения для очистки нефтесодержащих сточных вод: Монография. [Текст] / Л.Ф. Долина - Днепропетровск: Континент, 2005. - 296 с.
2. Зеленько, Ю. В. Лжыдащя еколопчних насладив транспортних аварш з нафтопродуктами [Текст] / Ю. В. Зеленько. - К.: 2005. - 19 с.
3. Матвеева О.Л. Аналiз проблем та перспектив використання методiв очищення нафтовмют-них спчних вод/ О.Л. Матвеева, Д.О. Демянко, 1.О.
Огданська // Вюник Днiпропетровського нацюна-льного унiверситету зaлiзничного транспорту iMeHi академжа В. Лазаряна. - 2012. - В. 41. - С. 181-186.
4. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов.- Л.: Недра, 1983.—263 с.
5. Lu Y, Zhu X. Solvent sublation: theory and application. Sep Purif Methods. 2001; 30(2): 157-189.
6. Bi, P.Y. The recent progress of solvent sublation / P.Y. Bi, H.R. Dong, N.N. Wang // a Faculty of Science, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China, 2010.
7. Астрелш 1.М., Обушенко Т.1., Толстопалова Н.М., Таргонська О.О. Теоретичш засади та прак-тичне застосування флотоекстракцп: огляд/ // Вода i водоочисш технологи.-2013.-.№3.- С.3-23.
8. Obushenko T., Tolstopalova N., Baranuk N. The solvent sublation of bromocresol green from waters solutions//Тeхнологичeский аудит и резервы производства - 2018.-№ 2/3 (40).- С. 48-53.
9. Obushenko, T., Tolstopalova, N., Sanginova, O., Yuzupkina, Y. (2022). Determination of the influence of basic parameters on the solvent sublation of anionic dye. Technology Audit and Production Reserves, 2 (3 (64)), 17-24.
10. Matusevych I.V., Tolstopalova N.M., Obushenko T.I. Treatment of petroleum wastewater: XXI Мшнародна науково-практична конференция «Еколопя. Людина. Суспшьство». - Кшв (Украша) 21-22 травня, 2020. - С. 204-206.
