CC BY
63
Таблица 1. Стоимость оборудования для существующей схемы и схемы с рециркуляцией
Оборудование Стоимость, руб.
Существующая схема Схема с рециркуляцией
I. Стадия предварительной очистки воды. Фильтр-грязевик, редуктор давления, предохранительные клапаны, система пропорционального дозирования окислителя, фильтр обезжелезивающий, фильтр угольный, контрольный картриджный фильтр, фильтр умягчения. 762 685 462 805
II. Стадия получения очищенной воды. Контрольные картриджные фильтры, УФ-стерилизатор, обратно-осмотическую система серии RO4, система периодической реагентной промывки мембран в комплекте с узлом периодического обеззараживания емкостей, накопительная пластиковая емкость с дыхательным фильтром. 2317 910 2 039 835
III. Стадия глубокой очистки воды. Насосная станция подачи очищенной воды с частотной регулировкой, контрольные картриджные фильтры, мембранный вакуумный деаэратор в комплекте с вакуум-насосом, фильтр ионообменный со смолой смешанного действия без регенерации 2 108 330 780 255
IV. Теплообменники с необходимым комплектом автоматики для поддержания температуры 2 225 300 2 225 300
V. Оборудование для организации рецикла воды из емкости для сбора ледовой стружки и концентрата: теплообменник и насосная станция - 351 225
VI. Оборудование для контроля количества и качества исходной и очищенной воды, а также для контроля состояния узлов системы. 1 653 995 1 653 995
Итого в рублях 9 068 220 7 513 415
С учетом монтажа 11 788 686 9 767 439,5
Применение рециркуляции при создании подобных технологических схем позволяет значительно снизить себестоимость очищенной воды.
УДК 541.183
А.В. Сынков, Ю.Я. Филоненко
Липецкий государственный технический университет, Липецк, Россия
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ТОРФА И ПРИРОДНОГО АЛЮМОСИЛИКАТА
This article presents results of researches on technology of production of affective synthetic sorbents made of valley peat and natural aluminosilicate.
В работе изложены результаты исследований технологии получения эффективных синтетических сорбентов на основе торфа и природного алюмосиликата.
В настоящее время в промышленном производстве ощущается явный дефицит эффективного сорбента, способного решать широкий спектр производственных задач. Такой сорбент должен обладать высокими показателями сорбционных характеристик
(адсорбционная емкость, удельная поверхность), необходимыми механическими свойствами (прочность, гранулометрический состав), иметь возможность регенерации.
Производимые в настоящее время эффективные сорбенты имеют высокую стоимость, и их использование в промышленных масштабах затруднено. Целью данной работы являлось изучение возможности создания технологии производства недорогого сорбента, обладающего развитой удельной поверхностью.
Одной из основных составляющих себестоимости конечного продукта является стоимость сырья, поэтому в качестве исходного компонента нами был выбран торф -геологически молодой вид твердых горючих ископаемых.
По геологическим запасам Россия занимает ведущее положение в мире (220 млрд. т. или ~10% мировых запасов). Кроме того, торф относится к быстровозобновимым ресурсам, период образования составляет всего 30-50 лет. Запасы только в Липецкой области достигают 7,4 млн. т. [1,2,3]. В настоящее время он используется в основном в сельском хозяйстве, в то же время химический и групповой состав его органической массы указывают на целесообразность применения в качестве химического сырья в различных технологических процессах, например для получения активного угля.
По современным представлениям торф является ионообменным материалом и сорбентом. Карбонизацией и активацией из торфа получают активный уголь - сорбент, используемый в технологических процессах, в том числе при решении экологических проблем [4]. Низкая стоимость торфа в сочетании с достаточно высокими адсорбционными характеристиками карбонизата делают его подходящим сырьем для получения сорбентов.
Изучение карбонизации торфяного сырья и являлось первым этапом исследований [5]. В качестве исходного сырья для исследований использовался низинный торф Двуреченского месторождения Липецкой области. Технический анализ: V = 68,1%, Ай=12,3% , = 9,8%, =19%.
Карбонизация проводилась в лабораторной муфельной печи в герметично закрытых керамических тиглях в интервале температур 400-550 оС. Продолжительность карбонизации - 0,5 часа.
Исследования адсорбционной способности проводились рефрактометрическим методом по бензолу [6]. Результаты исследований приведены в таблице 1.
Как показали данные экспериментов, чистый торфяной карбонизат обладает невысокими адсорбционными показателями из-за большого количества закрытых микропор [5]. Их раскрытие осуществляется методами газовой активации.
Следующим этапом эксперимента стал поиск компонента, дающего возможность
Таблица 1
Сорбционные характеристики торфяного карбонизата
Температура карбонизации, оС Адсорбционная емкость, моль/г. адс. Удельная поверхность, м2
400 0,00085 65,8
450 0,00210 161,8
500 0,00315 242,7
550 0,00127 97,9
улучшить сорбционные свойства в комплексе с торфяным карбонизатом. Таким компонентом стал достаточно распространенный природный алюмосиликат. Его минеральный состав представлен в основном монтмориллонитом, каолинитом и гидрослюдой. Для проведения экспериментов использовался алюмосиликат Михайловского месторождения Липецкой области. Химический состав, %: БЮ2 -
71,91; АЬОз - 10,37; СаО - 0,61; Бе20з - 3,77; М§0 - 0,71; Н2О - 6,41; (К,Ш)0 - 0,90; потери при прокалке - 6,04.
На этом этапе возникла новая проблема - торф практически не спекается с алюмосиликатом. Выходом из сложившейся ситуации является добавление к смеси торфа и алюмосиликата спекающего агента близкого качественного, т.е. углеродного состава. Таким компонентом стал каменный уголь марки Ж. Под воздействием температуры, он образует углеродистый остаток, также являющийся сорбентом. Нами были проведены исследования, показывающие, что при добавлении к смеси торфа и алюмосиликата 20% масс. угля марки Ж, полученный спек достигает необходимых показателей прочности [7].
Дальнейшие исследования карбонизации многокомпонентной смеси торфа, алюмосиликата и угля проводились с целью определения оптимального количества исходных компонентов смеси [8]. Результаты исследований приведены в таблице 2.
Как видно из приведенных данных оптимальным составом смеси, обладающим наибольшими сорбционными характеристиками, является: торф - 60%; алюмосиликат -20%; уголь - 20%.
Далее полученный комплекс подвергали активации кислородом. Температура активации - 700 оС. Продолжительность варьировалась от 0 до 5,5 мин. Для полученных образцов определялись адсорбционные параметры.
Таблица 2
Состав исходной смеси и основные адсорбционные характеристики карбонизатов
№ Состав смеси, % Адсорбция, а*105, Удельная поверхность,
опыта торф алюмоси ликат уголь моль/г м2/г
1 80 0 20 120 289,0
2 72 10 18 200 481,6
3 64 20 16 220 529,8
4 56 30 14 120 289,0
Данные проведенного эксперимента приведены в таблице 3. Как показали проведенные эксперименты образцы, активированные 5,5 мин. достигают высоких значений сорбционных характеристик и уже могут использоваться в промышленности в различных технологических процессах самостоятельно.
Таблица 3
Режимы активации и основные характеристики сорбентов
№ п/п Режим активации Адсорбция, а*105, моль/г Удельная поверхность, м2/г
Т, оС 1 мин Обгар, %
1 Без активации 220 529,8
2 700 3,50 8,2 240 577,9
3 700 5,25 21,1 270 650,6
Результаты предварительных исследований показывают, что при активации углекислым газом и водяным паром наблюдаются специфические изменения, результатами которых является дальнейшее увеличение сорбционных характеристик и достижение ими характеристик промышленных активных углей [8]. При этом пористая структура опытного образца может быть улучшена выбором оптимального размера
гранул сорбента, параметров активации, различных активирующих агентов. Это является целью дальнейших исследований.
Список литературы
1. Справочник по химии твердых горючих ископаемых [Текст] / Чистяков А.Н., Розенталь Д.А., Русьянова Н.Д. и др. - СПб.: Синтез, 1996. -364 с.
2. Глущенко, И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых [Текст] / И М. Глущенко. - М.: Металлургия, 1990. - 296 с.
3. Белоселский, Б.С. Низкосортные энергетические топлива: особенности подготовки и сжигания [Текст] / Б.С. Белоселский. - М.: Химия, 1989. - 174 с.
4. Физика и химия торфа [Текст] / Лиштван И.И., Базин Е.Т., Гамаюнов Н.И. и др. -М.: Недра, 1989. - 304 с.
5. Кинле, Х. Активные угли и их промышленное применение [Текст] / Х. Кинле, Э. Бадер; пер. с нем. - М.: Химия, 1984. - 216 с.
6. Глазунова, И.В. Физико-химические характеристики полукокса из низинного торфа Липецкого месторождения [Текст] / И. В. Глазунова, А. В. Сынков, Ю. Я. Филоненко // Вестник ЛГТУ-ЛЭГИ. - 2006. - №1(14). - С. 14-17.
7. Сынков, А.В. О гранулировании активного угля, полученного термической деструкцией торфа [Текст] / А.В. Сынков, И. В. Глазунова, Ю. Я. Филоненко и др. // Проблемы экологии и экологической безопасности ЦЧ РФ. - 2006. - №10. - С. 86-87.
8. Филоненко, Ю.Я. Получение синтетических сорбентов на основе торфа и природного алюмосиликата [Текст] / Ю.Я. Филоненко, И.В. Глазунова, А.В.Сынков и др. // Экология ЦЧО РФ. - 2006. - №2(17). - С. 21-24.
УДК 66.067.1.081.6
А.И. Анисимова, О.В. Яровая, В.В. Назаров, Г.Г. Каграманов
Российский химико-технологический университет им Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ПОЛУЧЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКИХ МЕМБРАН НА ОСНОВЕ ОКСИДА МЕДИ (II)
The conditions of synthesis and fundamental colloid-chemical properties of stabilized and unstabilized hydrosols of copper oxide were investigated. The mixtures for composite ceramic membranes preparation have been elaborated. The microfiltration ceramic membranes of alumina oxide were applied as supports. There was investigated influence of manner and coating cycles, contact duration of sol and support, on the thickness of top layer. It was found out, that the obtained membranes have high chemical stability in alkaline interval of pH (1214). It was illustrated, that in addition to the separate ability property the obtained membranes have a catalytic activity, so this membranes could be applied in the processes of phenol wet air oxidation.
Разработан способ синтеза и определены основные коллоидно-химические свойства стабилизированных и нестабилизированных гидрозолей оксида меди. Определен состав композиций для получения селективных слоев керамических мембран. В качестве подложек использовались микрофильтрационные керамические мембраны из оксида алюминия. Изучено влияние способа и кратности нанесения, времени контакта композиций с подложкой на толщину селективного слоя.
Установлено, что полученные мембраны имеют достаточно высокую химическую стойкость в интервале pH от 5 до 12-14. Показано, что полученные мембраны помимо разделяющей способности обладают каталитической активностью в отношении жидкофазного окисления фенола.
Разработка и изучение свойств керамических мембран (КМ) является актуальной задачей, поскольку они обладают множеством преимуществ по сравнению с полимерными. В качестве материалов селективных слоев КМ, как правило,
