Абсорбация

Таблица 2

Характеристика активных углей

 

9. Использование дешевых  сорбентов и отходов

Идея о применении дешевых углеродных, органических и минеральных сорбентов, а также различного типа отходов для очистки воды всегда актуальна из-за низкой рентабельности систем очистки сточных вод.

Небольшие количества углеродных сорбентов  изготавливают из бытовых и промышленных отходов. Метод их получения, в общем, аналогичен производству крупносерийных сорбентов и включает карбонизацию и активацию сырья, хотя технология значительно упрощена. Чрезвычайно дешевое сырье (старые шины, сельскохозяйственные отходы, глина) позволяет получать сорбенты для однократного применения. Резину карбонизуют, измельчают, смешивают с гипсом, растворимым стеклом и водой, гранулируют и сушат, а карбонизованные кочерыжки измельчают и добавляют при флотационной очистке стоков от СПАВ.

Своеобразное решение проблемы сорбционной предочистки высоко концентрированных сточных вод — использование АУ уже отработанных в основном производстве. В фармацевтической промышленности отработанный уголь ОУ-А (0,2 – 1 т/сут) способен извлекать 60 – 82% органических загрязнении из стоков.

Эффективными углеродными сорбентами являются кокс и отходы его производства (пыль, полукокс, некондиционный продукт, шлаки). Емкость таких сорбентов сравнительно невелика (0,1 – 10 мг/г), но низкая стоимость делает рентабельным использование их для очистки воды.

Некоторые виды буроугольного кокса (БК) крупностью 2 – 7 мм, являются высокоэффективными сорбентами для извлечения органических загрязнений из воды. Так, при очистке сточных вод обогатительной фабрики от катионного деэмульгатора (  и  мг/дм³) сорбционная способность БК угля АГ-3 совпадает. На БК также можно обесцвечивать сточные воды текстильных предприятий. В динамически условиях обесцвечивание воды дает в 3 – 6 раз больший эффект, чем в статических.

БК может очищать и обесцвечивать  иловую воду, образующуюся при тепловой обработке осадков, ХПК которых 20 г/дм³, а темно-бурая окраска требует 1500 – 3000-кратного разбавления перед сбросом. Возврат этих вод на биологическую очистку увеличивает объем аэротенков на 15%. Сравнение адсорбционных характеристик БК и угля АГ-3 при очистке иловой воды показало, что с учетом низкой стоимости БК его применение целесообразно на небольших установках, где отработанный сорбент выгодно не регенерировать, а сжигать, так как емкость его в 3 – 5 раз ниже, чем АГ-3, но стоимость ниже в 10 – 15 раз.

Топливные шлаки без какой-либо дополнительной обработки можно  применять в качестве сорбентов. Фильтрование сточных вод через загрузку из шлаков позволяет снижать ХПК промышленных стоков после БХО от 90 – 100 до 18 – 20 мг/дм³.

В доочистке сточных вод можно  непосредственно использовать ископаемые угли без какой-либо обработки. Сорбционная способность ископаемых углеродсодержащих материалов падает с увеличением степени их метаморфизма. Поэтому обычно сорбционная способность уменьшается в последовательности: торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит. В районах добычи торфа его можно с успехом использовать для удаления красителей и СПАВ из сточных вод предприятий текстильной промышленности. Сорбционная емкость его по СПАВ типа НП-1 и ОП-10 достигает 70 – 150 мг/г.

С развитием нефтяной и нефтеперерабатывающей  промышленности возникла проблема защиты рек, озер и морей от загрязнения нефтепродуктами. В результате аварий и мойки танкеров, а также при перегрузке и очистке их в моря и океаны попадает примерно 2 млн. т нефти в год. Поэтому задача очистки природных и сточных вод от нефтепродуктов приобрела большое значение и выделилась в особую проблему. Только отработанный моющий раствор на танкере после его предварительной очистки содержит 20 – 100 мг/л нефтепродуктов, а при нарушении технологического режима – значительно больше. При аварийных загрязнениях нефтью больших акваторий Мирового океана ликвидация их невозможна без применения дешевых сорбентов.

Сорбционные методы очистки воды от нефтепродуктов в данном случае развиваются  в трех направлениях:

- распределение тонкодисперсных материалов на большой поверхности воды (моря) с последующим их сбором;

- обработка загрязненных поверхностей  воды фиксированными сорбционными  материалами вне судна или  установки;

- очистка в специальных установках (судах) поверхностных трюмных  и сточных вод.

Тонкодисперсный плавающий сорбент  равномерно распределяют по поверхности  воды с судов и самолетов. По истечении  времени, необходимо для насыщения  сорбента нефтепродуктами (0,1 – 0,3 г/г), его собирают специально приспособленными судами. Повторно использовать сорбент, как правило, не удается, поэтому применяют только дешевые материалы: цементный порошок с объемной массой ~1 г/см³ и пористостью 30 – 90%, сорбирующий нефть от 100 до 300 мг/г; предварительно вспененные порошкообразные перлит и вермикулит, пропитанные при 90ºС катионными СПАВ (с галогенными и фосфатными группами; тонкоразмолотые древесные опилки, пропитанные парафинами; кусочки гидрофобных пористых синтетических полимеров; тонкодисперсные отходы горнодобывающей промышленности и переработки минерального сырья, связанные глиной или жидким стеклом в частицы с пористостью до 70%.

При очистке от нефтепродуктов ограниченной водной поверхности изготавливают  крупные блоки или маты, содержащие сорбент, и специально крепят их вне  судна. Обычно в качестве сорбента используют волокнистые материалы с развитой поверхностью, способные вызвать коалесценцию мелких капель нефти. Маты из сухой травы и соломы, пряжи, тканей, пропитанных для придания механической прочности и гидрофобности расплавом синтетических смол или эмульсиями латекса, пригодны для однократной очистки поверхности воды.

Природные материалы (глины, цеолиты) также используют для очистки  сточных вод от СПАВ, красителей, ядохимикатов и других органических примесей. Кинетика сорбции СПАВ на природных цеолитах и глинах требует длительного (до 30 мин) контакта их с водой.

Наибольшее распространение природные  неуглеродные сорбенты получили для  обесцвечивания воды. Катионные красители, широко применяемые для окраски  текстиля, как правило, биохимически неокисляемы и присутствуют в стоках в концентрации до 30 – 50 мг/дм³.

Природные материалы и взвешенные в воде вещества (торф, глины, гумус, бентониты, почва) часто независимо от состава представляют собой хорошие  сорбенты для труднорастворимых  хлорорганических ядохимикатов. В частности, почва с размером частиц 50 – 80 мм сорбирует до 70% пестицидов любого состава. Гранулированные суглинки, используемые для доочистки сточных вод (Э = 90 – 99%), способны восстанавливать свою сорбционную способность при длительном (~ 120 сут) отстаивании. [6]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Органические вещества, образующиеся в водоемах или попадающие в них  из окружающей следы, ухудшают ее органолептические  показатели – цветность, запах, вкус. Поэтому проблема полной очистки  воды от растворенных в ней органических веществ является одной из наиболее важных и одновременно трудно решаемых. Несмотря на огромное число отечественных и зарубежных разработок, данную проблему нельзя считать решенной. Причин этому несколько. Во-первых, многообразие систем по химическому составу и условиям образования и существования требует проведения индивидуальных исследований для каждого конкретного случая, что не всегда возможно. Во-вторых, технология достаточно полной очистки воды, как правило, диктует соблюдение особых условий, которые трудно выполнимы на практике. В-третьих, многие эффективные способы глубокой очистки сопряжены с большими экономическими и ресурсными затратами, использованием дефицитных реагентов с последующей их регенерацией, утилизацией или захоронением отходов. Для очистки больших объемов воды эффективнее используется адсорбционный метод.

Адсорбционная очистка эффективна во всем диапазоне концентраций растворенной примеси, однако ее преимущества проявляются  наиболее полно по сравнению с другими методами очистки при низких концентрациях загрязнений. Преимущества адсорбционной очистки воды следующие: простота реагентного хозяйства, сохранение постоянства состава воды, высокий эффект дезодорации воды, возможность улавливания нежелательных органических примесей и снижение бактериального загрязнения.

Широкое внедрение метода адсорбции  на наших водопроводах требует решения  ряда вопросов, главными из которых  являются:

- выбор места ввода адсорбента;

- способ его дозирования;

- обеспечение условий безопасности труда.

В России отсутствует производство специальных сортов активированных углей, обладающих высокой адсорбционной  емкостью по отношению к органическим веществам, обусловливающим привкусы и запахи воды. Поэтому, несмотря на преимущества метода адсорбции, он мало используется в нашей стране.

Список используемой литературы

1. Ахманов М. "Вода, которую мы  пьем" С-Пб.: Невский проспект, 2002

2. Когановский А.М., Клименко Н.А  и др. Очистка и использование  сточных вод в промышленном  водоснабжении. – М.: Химия, 1983. – 288 с., ил.

3. Мешалкин А.В., Дмитриева Т.В., Стрижко  Л.С. Экохимический практикум/Под  общей ред. А.П. Коржавого. –  М.: «САЙНС-ПРЕСС», 2002. – 240 с.: ил.

4. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И.  Очистка сточных вод в химической  промышленности. Л., Химия, 1977. 464 с.

5. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка  воды. Л., Химия, 1982, 168 с.

6. "Физическая химия" т.1, М.: Высшая школа, 2001 под редакцией  Краснова К.С.

7. Фрог Б.Н., Левченко А.П. "Водоподготовка" М.: ИМГУ, 1996

8. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Альянс, 2004

9. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина  Е.А. Коллоидная химия. М. Высшая  школа, 2004.