VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В данной работе приведены результаты экспериментов по очистке модельных растворов, содержащих нефтепродукты и ионы тяжелых цветных металлов сорбционным методом.

Объектом исследования выбраны сточные воды Туркестанского эксплуатационного локомотивного депо и цеха хромирования гальванического производства. В качестве сорбентов применены природные сорбенты: овечья шерсть и яичная скорлупа. В предыдущей нашей работе приведены результаты исследования по очистке сточных вод от нефтепродуктов и тяжелых металлов с применением сорбентов: древесного угля и катионита КРФ-10П адсорбционным методом [1]. Состав сточных вод определен растровым электронным микроскопом «JSM-6490LV» с системами энергодисперсионного микроанализа «INCA Energy» [2]. Результаты анализа приведены в табл.1.

Таблица 1

Состав сточных вод

№		Концентрация в сточных водах, мг/л	ПДК, мг/л
1	Нефтепродукты	28,3	0,3
2	Ионы тяжелых цветных металлов Cd2+ Zn2+ Сr3+	0,053 0,0712 25,4667	0,001 1,0 0,5

Нами было исследовано влияние различных параметров (массы сорбента, продолжительности сорбции и температуры раствора) на степень очистки сточных вод от нефтепродуктов и ионов тяжелых цветных металлов.

При очистке сточных вод от нефтепродуктов исследуемую воду смешивали с природным сорбентом – овечьим шерстем, фильтруя по истечении определенного времени. После этого пробу воды переносили в делительную воронку вместимостью 250 см³. При помощи пипетки отбирали 10 см³ гексана и ополаскивали им сосуд, в котором находилась проба. Смесь экстрагировали, интенсивно встряхивая 1–3 мин. Раствор отстаивали до появления прозрачного верхнего слоя, который отделяли, перенося в кювету и измеряли массовую концентрацию нефтепродуктов в экстракте на анализаторе жидкости «Флюорат-02» в режиме «Измерение» [3].

На рис. 1 приведено влияние массы сорбента на степень очистки. При увеличении массы сорбента от 0,5 г до 2 г степень очистки сточных вод возрастает от 72% до 82%.

Рисунок 1. Влияние массы овечий шерсти на процесс очистки сточных водот нефтепродуктов

Далее нами были исследовано влияние продолжительности сорбции на степень очистки сточных вод от нефтепродуктов с применением овечий шерсти (рис.2). При исследовании продолжительности сорбции наблюдалось повышение степени очистки до 83%.

Рисунок 2. Влияние продолжительности сорбции на степень очистки

сточных вод от нефтепродуктов с применением овечий шерсти

На рис.3 показано влияние температуры на степень очистки сточных вод от нефтепродуктов с применением овечий шерсти. Опыты проводились в интервале температур 20-60C. При повышении температуры до 30C наблюдалось повышение степени очистки до 89%, дальнейшее увеличение температуры не приводит к заметному росту степени очистки.

Рисунок 3. Влияние температуры на процесс очистки сточных водот нефтепродуктов с применением овечий шерсти

Для очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов исследуемую воду смешивали с природным сорбентом – яичной скорлупы, через определенное время проводили фильтрование. Массовая концентрация ионов Cd²⁺, Zn²⁺ определена инверсионным вольтамперометрическим анализатором «СТА-1» и концентрация иона Cr³⁺ на анализаторе жидкости «Флюорат-02» [4, 5].

Также исследовано влияние массы яичной скорлупы на степень очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов. При увеличении массы сорбента от 1 г до 5 г в сточных водах концентрации ионов тяжелых цветных металлов уменьшаются в соответствии с табл. 2. При этом степень очистки сточных вод от ионов кадмия возрастает до 91%, цинка – до 90%, хрома– до 94%.

Таблица 2

Влияние массы сорбента на процесс очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов

Про ба №	Объем сточных вод, мл	Масса сорбен та, г	Сd2+		Zn2+		Сr3+
			Концен трация до очистки, мг/л	Концентрация после очистки, мг/л	Концен трация до очистки, мг/л	Концен трация после очистки, мг/л		Концен трация до очистки, мг/л	Концен трация после очистки, мг/л
1	30	1	0,053	0,038	0,0712	0,0462		25,4667	17,32
2	30	2		0,024		0,0356			14,26
3	30	3		0,014		0,0212			7,89
4	30	4		0,0095		0,0159			5,09
5	30	5		0,0048		0,0071			1,528

Далее нами были исследовано влияние продолжительности сорбции на степень очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов с применением скорлупы яиц (табл.3). При повышении продолжительности сорбции степень очистки ионов кадмия, цинка, хрома, увеличивается соответственно: 90,5%, 94%, 92%.

Таблица 3

Влияние продолжительности сорбции на степень очисткисточных вод от от ионов тяжелых цветных металлов с применением скорлупы яиц

Про ба №	Объем сточных вод, мл	Продолжительность сорбции, час	Сd2+		Zn2+		Сr3+
			Концен трация до очистки, мг/л	Концентрация после очистки, мг/л	Концен трация до очистки, мг/л	Концен трация после очистки, мг/л		Концен трация до очистки, мг/л	Концен трация после очистки, мг/л
1	30	0,5	0,053	0,037	0,0712	0,041		25,4667	13,75
2	30	1		0,028		0,024			7,13
3	30	1,5		0,008		0,009			4,07
4	30	2		0,005		0,004			2,03

В табл. 4 показано влияние температуры на степень очистки сточных вод от ионов Cd²⁺,Zn²⁺, Сr³⁺ с применением скорлупы яиц. Опыты проводились в интервале температур 20-50C. При повышении температуры степень очистки сточных вод от ионов кадмия возрастает до 92%, цинка – до 97%, хрома – до 95%.

Таблица 4

Влияние температуры раствора на процесс очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов

Про ба №	Объем сточных вод, мл	Температура, °С	Сd2+		Zn2+		Сr3+
			Концен трация до очистки, мг/л	Концентрация после очистки, мг/л	Концен трация до очистки, мг/л	Концен трация после очистки, мг/л		Концен трация до очистки, мг/л	Концен трация после очистки, мг/л
1	30	20	0,053	0,023	0,0712	0,032		25,4667	9,932
2	30	30		0,011		0,019			6,366
3	30	40		0,009		0,008			4,074
4	30	50		0,005		0,002			2,037

В целом, при очистке сточных вод от нефтепродуктов и ионов тяжелых цветных металлов с помощью природных сорбентов было исследовано влияние различных параметров, таких как масса сорбента, продолжительность сорбции и температура раствора на степень очистки. В табл. 5 приведены результаты проведенных экспериментов и определены оптимальные условия, влияющие на степень очистки сточных вод.

Таблица 5

Оптимальные условия очистки сточных вод

№		Масса сорбента, г	Продолжительность сорбции,час	Температура раствора,С	Степень очистки, %
1	Нефтепродукты	2	2	30	89
2	Ионы тяжелых цветных металлов Cd2+ Zn2+ Сr3+	5	2	50	92 97 95

Таким образом, результаты экспериментальных работ проведенных по очистке сточных вод от нефтепродуктов и ионов тяжелых цветных металлов с применением природных сорбентов показали возможность применение сорбционного метода для очистки сточных вод.

Список литературы

1. Р.Н. Нурдиллаева, Д.К. Юсупова, С.З. Бабажанова. Адсорбционный метод очистки сточных вод от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. Наука и Мир. Международный научный журнал. №2 (30), Том 1. Волгоград, 2016. – С. 99-102.

2. МИ Исследования микроструктуры исходных и конечных неорганических продуктов в стандартном и низковакуумном режимах на растровом электронном микроскопе JSM-6490LV. – Шымкент, 2012.

3. ПНД Ф 14.1:2:4.128-98 методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «ФЛЮОРАТ-02».

4. МУ 08-47/163. Вода природная, питьевая, технологически чистая, очищенная сточная. Методика выполнения измерений массовых концентраций кадмия, свинца, цинка и меди методом инверсионной вольтамперометрии.– Томск, 2007.

5. Методика М 01-41-2006. Методика измерений массовой концентрации хрома общего и хрома (VI) в пробах природных и питьевых вод фотометрическим методом на анализаторе жидкости «ФЛЮОРАТ – 02». Санкт – Петербург, 2011.

Код для цитирования: Скопировать