ИЗУЧЕНИЕ РАВНОВЕСНОЙ АДСОРБЦИИ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ
Жолдасбекова Н.Ш., Ашитова Н.Ж., Исаева Р.А.
Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, Шымкент, Казахстан
Түйін
Беттік белсенді заттардың (ББЗ) қоршаған ортаға тигізер әсерін зерттеу және ағынды сулардағы
ББЗ адсорбциялық заласыздандыруы.
Summary
Research of the effect of surfactants on the environment and disposal of adsorption of surfactants in relation
to wastewater
Производство поверхностно – активных веществ (ПАВ) во всем мире с каждым годом увеличивается.
Быстрое увеличение выпуска ПАВ и использование их в различных отраслях промышленности и сельского
хозяйства привело к неминуемому попаданию ПАВ в сточные воды, при этом их содержание в воде имеет
граммовые концентрации. ПАВ могут вызвать сильные загрязнения почвы и водоемов.
Одна из характерностей воздействия ПАВ на окружающую среду заключается в том, что они могут
усилить влияние других загрязнений. Такой отрицательный эффект получается за счет улучшения
проникновения загрязняющих веществ из почвы в водоем, в котором содержатся большие концентрации
ПАВ. К тому же ПАВ могут смыть с поверхности уже закрепившиеся загрязнители и разрушить баланс в
природе, тем самым затормаживая процессы их естественной переработки. Следовательно, очистка воды от
ПАВ абсолютно необходима.
Неионогенные ПАВ занимают второе место среди выпускаемых промышленностью и используемых в
народном хозяйстве ПАВ. Это обусловлено несколькими причинами: во-первых, стоимость их производства
в последнее время значительно снизилась; во-вторых, резко возросли возможности использования их
специфических свойств в ряде практических областей применения; в-третьих, они обладают широким
диапазоном физико-химических свойств, пригодных для использования в разнообразных областях техники;
в-четвертых, свойства неионогенных ПАВ легко регулировать, изменяя количество гидрофильных активных
групп в молекулах; в-пятых, исходное сырье для получения этих соединений весьма разнообразно и
легкодоступно; и, наконец, гидрофильная группа в этих ПАВ химически инертна [1].
Самой интересной особенностью ПАВ является способность изменять многочисленные свойства
раствора в зависимости от концентрации самого ПАВ. Концентрация выше определенной для каждого
класса и вида ПАВ приводят к образованию мицелл. Мицеллообразование в растворах развивается в очень
узкой области концентраций, которую называют критической концентрацией мицеллобразования (ККМ).
Поведение мицелл в растворе отличается от поведения молекул. Это обстоятельство стоит учитывать при
решении технологических вопросов очистки сточных вод, содержащих ПАВ.
Также в области очистки воды важен аспект влияния солей на ККМ. Подавляющая часть
водорастворимых солей вследствие явления гидратации их ионов связывает определенное количество воды,
и тем самым повышает эффективную концентрацию ПАВ. Этот процесс получил название высаливающего
эффекта. Чем больше введено солей и чем выше валентность составляющих их ионов, тем сильнее
проявляется этот эффект и ККМ сдвигается в сторону меньших концентраций ПАВ. Описанный процесс
тождественен процессу изменения ККМ от варьирования концентраций ПАВ.
Одним из основных физико-химических свойств ПАВ является высокая пенообразующая
способность, причѐм в сравнительно низких концентрациях (порядка 0,1-0,5 мг/дм
3
). Возникновение на
поверхности воды слоя пены затрудняет тепломассообмен водоѐма с атмосферой, снижает поступление
кислорода из воздуха в воду, замедляя осаждение и разложение взвесей, процессы минерализации
органических веществ, и тем самым ухудшает процессы самоочищения [2].
Токсичность ПАВ в водной среде в значительной степени уменьшается за счѐт их способности к
биодеградации. ПАВ, в той или иной степени, поглощаются всей флорой и фауной водных объектов [3].
Предельно допустимая концентрация (ПДК) ПАВ в воде водоѐмов составляет 0,5 мг/дм3,
неионогенных - 0,1 мг/дм3 [4]. Лимитирующим показателем токсичности СПАВ является их
пенообразующая способность, которую также необходимо учитывать при повторном использовании
очищенных сточных вод в техническом водоснабжении промышленных предприятий.
Необходимость очистки сточных вод от ПАВ очевидна. Для этих целей применяются несколько
способов и методов [5]. Анализ проведенных исследований показал, что во всех случаях выбор метода
очистки сточных вод от ПАВ и его эффективность определяются концентрацией ПАВ и их химической
природой, общим составом сточных вод (наличием в них сопутствующих органических загрязнений и
содержанием минеральных солей). При выборе метода очистки сточных вод необходимо учитывать также
необходимую степень очистки и условия сброса очищенных сточных вод в водоемы.
284
Сорбционный метод очистки воды от ПАВ подразумевает применение фильтрующих материалов,
способных поглощать химически-активные вещества, из-за чего и происходит очистка воды от ПАВ. Самым
распространенным фильтрующим материалом при очистке воды от ПАВ считается активированный уголь,
который обладает сильнопористой структурой, что облегчает адсорбцию [6].
Для получения изотерм адсорбции ПАВ использовали активные угли со следующими
характеристиками (таблица 1)
Таблица 1 - Характеристика активных углей
№ п/п
Наименование показателя
Марка сорбента
Гидросорб - МВК
ДАС
(10 акт.)
F - 300
1
Фракционный состав, определенный по массовой
доле остатка, % на сите с полотном:
№28
№20
№15
№10
№05
на поддоне
2,5
9,8
35,2
41,8
9,8
0,9
1,4
34,4
29,8
22,6
9,4
2,4
-
6,4
41,0
43,6
8,2
0,8
2
Прочность при истирании, %
86,2
77,9
77,7
3
Насыпная плотность, г/дм
3
448
619
555
4
Суммарный объем по воде, см
3
/г
0,83
0,34
0,61
5
Объем микропор, см
3
/г
0,32
0,24
0,35
6
Адсорбционная активность:
по йоду, %
по метиленовому голубому, мг/г
96,9
238
66,0
123
99,0
241
7
Массовая доля воды, %
3,8
0,2
2,7
8
Массовая доля золы, %
13,9
6,4
9
ВЗД по бензолу, мин
53
Вначале приготовили раствор ПАВ (1г неонола АФ 9-10 на 2000 мл дистиллированной воды).
Навески углей аккуратно помещали в конические колбы емкостью 100 мл с пробками. Каждую колбу перед
использованием тщательно отмыли хромпиком, промывали в дистиллированной воде. Затем в эти колбы по
100 мл добавили взвешенные по каждому углю (МВК, ДАС и F - 300) по пять проб: 200 мг, 400 мг, 600 мг,
800 мг, 1000 мг и разбавляли по 100 мл приготовленного раствора ПАВ. Затем взбалтывали каждую колбу с
адсорбентом, и они стояли 7 дней, периодически колбы с раствором встряхивали вручную, чтобы
обеспечить полное смачивание угля. После из каждых растворов были взяты пробы для анализа.
Исследовали 15 растворов с разными массами навесок.
В спектрофотометре 16 ЛОМО определяем длину волны λ и оптическую плотность d. По полученным
данным определили длину волны λ = 240 нм и оптическую плотность d.= 0,360
285
Влияние дозы угля АУ МВК
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0
5
10
15
20
навеска, г
С,
м
г/л
Влияние дозы угля АУ F-300
0
50
100
150
200
250
300
0
2
4
6
8
10
12
навеска, г
С,
м
г/л
Влияние дозы угля АУ ДАС
0
50
100
150
200
250
300
0
5
10
15
навеска, г
С.
м
г/л
Изотерма адсорбции неонала АФ 9-10 на угле
МВК
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340
С равн, мг/л
а
, м
г/
г
Изотерма адсорбции неонола АФ 9-10 на угле
ДАС
0
20
40
60
80
100
120
140
0
50
100
150
200
250
300
С равн, мг/л
а,
м
г/
г
Изотерма адсорбции неонола АФ 9-10 на угле F-300
0
20
40
60
80
100
120
140
0
50
100
150
200
250
300
С равн, мг/л
а,
м
г/
г
Выполнен анализ литературных данных, касающихся воздействия ПАВ на окружающую среду,
методов удаления их из сточных вод. Показана перспективность и актуальность разработки адсорбционного
обезвреживания ПАВ применительно к сточным водам. Получены изотермы адсорбции неонола АФ 9-10 на
углях МВК, ДАС и F-300.
Литература
1.
Неионогенные моющие средства, Н. Шенфельд, М., «Химия», 1965 - 487 с.
2.
Физико-химические особенности очистки ст вод от ПАВ, В.В. Пушкарев, Д.И. Трофимов, М.,
Химия, 1975 - 144 с.
3.
Елинов Н.П. //Химическая микробиология. М., 1989
4.
Химия воды, А.И. Алексеев, А.А. Алексеев, Учебн. Пособие – в двух книгах – Кн.1 – СПб.:
ХИМИЗДАТ, 2007 – 424 с.
5.
Очистка промышленных сточных вод от поверхностно-активных веществ, Медиана-эко:
очистка промышленных стоков, 2008
6.
Производство и применение углеродных адсорбентов: учеб.пособие В.М.Мухин, В.Н.Клушин –
М.: Российский Химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева, 2012.-308с.
286
УДК
66.023
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЦИКЛИНГА ЭНЕРГИИ И ВЕЩЕСТВА
ПЕЧНОГО ГАЗА ФОСФОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
(Инновационный проект)
К.Е. Каримсаков, Т.Н. Ибраев, К. Нагымбетова, Д. Ергешова, Б.С. Шакиров
Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, Шымкент, Казахстан
Ж.Т. Уйсинбаева, М.С. Сахи
Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, Тараз, Казахстан
Түйін
Фосфор ӛндірісінен шыққан пеш газының затымен энергиясын қайта қолдануға арналған
инновациялық жобасының негізгі кӛрсеткіштері келтірілген
Summary
The main indicators of the innovative project to recycle energy and matter phosphorus furnace gas
production
1.Цель и идея инновационного проекта. Конверсия энергии печного газа в электричество, тепло и
механическую энергию.
2.Направление науки и отрасль экономики. Экология, экологическая безопасность, инновационные
технологии.
3.Актуальность и новизна (инновационность) проекта в сравнении с существующими аналогами, в
том числе с мировыми. Печной газ фосфорного производства имеет большой энергетический потенциал,
который до сего времени не используется и безвозвратно теряется в атмосфере, одновременно загрязняя ее и
окружающую среду. Само фосфорное производство относится к энергоемким отраслям. Поэтому решение
вопросов рециклинга (возврата) энергии и вещества печного газа в хозяйственный оборот с получением
электрической, тепловой и механической энергии и создания технико-экономического обоснования (ТЭО)
данного процесса является актуальным.
4.Практическая значимость проекта. ТЭО создания установок использования кинетической и
потенциальной энергии печного газа, и перевода их в полезные продукты, осуществляемого на основе
применения новой инновационной технологии, позволит решить вопросы эколого-энергетического
характера.
5.Действующее опытное или серийное производство, наличие лабораторного, опытного или
промышленного образца, опытной партии. Не требуется.
6.Место реализации: Фосфорные предприятия РК и других стран. .
7.Общая стоимость: 57 млн. тенге.
8.Предлагаемые (прорабатываемые) источники финансирования. Государственный бюджет.
9.Перспективы внедрения и рынок сбыта (информация о потребителе, отрасль, регион, объем закупа).
Потребителями данного производства являются: Правительство РК, органы исполнительной власти,
фосфорные и другие предприятия, природоохранные и заинтересованные организации.
10.Ожидаемые результаты. Технико-экономическое обоснование утилизации печного газа
фосфорного производства с переводом его энергетического потенциала в полезные виды энергии.
11.Конкурентоспособность и коммерциализация проекта (в том числе экономическая эффективность,
создание рабочих мест, рост производительности труда и др.). Проект конкурентоспособен и основан на
новейших инновационных технологиях. Возможность практической реализации результатов данного ТЭО
не вызывает сомнений. Параллельно решаются вопросы социально-экономического развития РК в
соответствиями положений Государственной программы форсированного индустриально-инновационного
развития РК.
12.Окупаемость финансовых затрат на реализацию проекта и сроки окупаемости. Проект
привлекателен с точки зрения окупаемости и, в зависимости от мощности планируемого производства по
утилизации печного газа в полезные формы энергии, срок окупаемости составляет 3 – 5 лет.
13.Текущее состояние. Имеется технология утилизации печного газа в энергопродукты.
14.Проблемы реализации, в том числе потребность в инвестициях и др. Необходимость
финансирования.
287
УДК 640.9
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ЗАВОДА ПО
ПЕРЕРАБОТКЕ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ ПО НОВОЙ ИННОВАЦИОННОЙ
ТЕХНОЛОГИИ
(Инновационный проект)
К.Е. Каримсаков, Т.Н. Ибраев, С.С. Дуйсенова С.С., П.Е. Байтлесова, Шакиров Б.С.
Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, Шымкент, Казахстан
Түйін
Тұрмыстық қатты қалдықтарды инновациялық технологиямен ӛңдеу заутының негізгі
кӛрсеткіштері келтірідген
Summary
The main indicators of the plant for processing of municipal solid waste, using new innovative technologies
1.Цель и идея инновационного проекта. Конверсия энергии и вещества в полезные продукты и
энергоносители.
2.Направление науки и отрасль экономики. Экология, экологическая безопасность, инновационные
технологии.
3.Актуальность и новизна (инновационность) проекта в сравнении с существующими аналогами, в
том числе с мировыми. Мировая практика утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) насчитывает
несколько основных методов. Однако, они не являются экологически чистыми и безотходными, все
вещество и энергия ТБО безвозвратно закапывается в землю и отравляет окружающую среду: атмосферу,
гидросферу и литосферу. А ежегодный прирост ТБО составляет около 7,5 млрд. тн во всем мире. В РК он
составляет около 74 млн.тн ежегодно не считая ранее накопленных запасов. Есть образное выражение:
«Если будет всемирный потоп, то он будет грязным». Мы все погрязнем в жидкой смеси отходов. Поэтому
вопросы безотходной и экологически чистой переработки ТБО в настоящее время являются актуальнейшей
проблемой номер один во всем мире.
4.Практическая значимость проекта. На основе применения новейшей технологии переработки ТБО
будут получены полезные продукты и энергоносители, то есть будет осуществлен рециклинг (возврат)
энергии и вещества отходов в хозяйственный оборот. Никаких вредных выделений или остатков не будет.
Решаются вопросы экологического благополучия, санитарно-гигиенической и эпидемиологической
безопасности населенного пункта, и региона, рационального природопользования, а также повышения
качества жизни человека.
5.Действующее опытное или серийное производство, наличие лабораторного, опытного или
промышленного образца, опытной партии. Не требуется.
6.Место реализации: Любой населенный пункт.
7.Общая стоимость: 75 млн. тенге.
8.Предлагаемые (прорабатываемые) источники финансирования. Государственный бюджет.
9.Перспективы внедрения и рынок сбыта (информация о потребителе, отрасль, регион, объем закупа).
Потребителями данного производства являются: Правительство РК, органы исполнительной власти,
природоохранные и другие заинтересованные организации.
10.Ожидаемые результаты. Технико-экономическое обоснование завода по переработке твердых
бытовых отходов с запланированной мощностью для получения электрической энергии, строительных
материалов, угля, газа и сырья для гидрометаллургии.
11.Конкурентоспособность и коммерциализация проекта (в том числе экономическая эффективность,
создание рабочих мест, рост производительности труда и др.). Проект конкурентоспособен и относится к
самым новейшим инновационным технологиям. Возможность практической реализации результатов
данного ТЭО не вызывает сомнений. Параллельно решаются вопросы социально-экономического развития
РК в соответствиями положений Государственной программы форсированного индустриально-
инновационного развития РК.
12.Окупаемость финансовых затрат на реализацию проекта и сроки окупаемости. Проект
привлекателен с точки зрения окупаемости и, в зависимости от мощности переработки по ТБО, срок
окупаемости составляет 3 – лет.
13.Текущее состояние. Имеется технология переработки ТБО методом термоудара.
14.Проблемы реализации, в том числе потребность в инвестициях и др. Необходимость
финансирования.
288
УДК 632.937.21
РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ФЕРОМОННОЙ ЗАЩИТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
(Инновационный проект)
Каримсаков К.Е., Исабекова Н.А., Фархутдинова Ф., Э.Т. Куандыкова, Ибраев Т.Н.
Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауезова, Шымкент, Казахстан
Ж.Т. Уйсинбаева, М.С. Сахи
Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, Тараз, Казахстан
Түйін
Ауыл шаруашылықта қолдану үшін феромондық қорғау құралдарының ғылыми-техникалық базасын
және ӛндірісін жасау инновациялық жобасының негізгі кӛсеткіштері келтірілген
Summary
The main indicators of the innovative project to establish a scientific and technological base and production
facilities pheromone protection in agriculture
1.Цель и идея инновационного проекта. Разработка рецептур и конструкций для феромонной защиты
растений.
2.Направление науки и отрасль экономики. Экология, экологическая безопасность, защита растений,
инновационные технологии.
3.Актуальность и новизна (инновационность) проекта в сравнении с существующими аналогами, в
том числе с мировыми.
Интегрированная защита растений предусматривает точные сведения о популяции
насекомых. Эти сведения могут быть получены наблюдением за насекомыми с помощью ловушек
с феромонами. Интегрированная защита растений предполагает использовать избирательные средства
воздействия на популяции. Феромонные препараты, как нельзя лучше, позволяют управлять насекомыми,
не затрагивая другие организмы в биоценозе. Феромонные ловушки отлавливают целевой вид, даже если
популяция имеет очень низкую численность. Поэтому они используются для раннего предупреждения
появления вредителя. Мониторинг особенно важен, если численность вредителя быстро нарастает от года
к году или если ожидается миграция. С помощью ловушек могут быть установлены новые участки
расселения насекомых на ранней стадии, предсказана динамика развития популяции, определено
распределение насекомых по зараженному участку. Мониторинг используют для прогноза сроков появления
и численности насекомых, определяют оптимальные периоды применения средств защиты растений,
выпуска энтомофагов. При повреждениях культур несколькими видами насекомых феромонный
мониторинг позволяет установить экономически наиболее опасный вид и определить стратегию защиты.
Экономически обоснованным является применение феромонных ловушек в защите растений
от экономически опасных видов в таких направлениях сельскохозяйственного производства, как закрытый
грунт (овощные и декоративные культуры), плодоводство (промышленные сады), виноградарство
(промышленные виноградники) и лесное хозяйство. К наиболее экономически опасным видам вредителей
относятся: яблонная плодожорка ( Cydia pomonella), восточная плодожорка ( C. molesta), сливовая
плодожорка ( C.funebrana), хлопковая совка (Heliothis armigera), совка-гамма ( Autographa gamma), капустная
совка ( Mamestra brassicae), розанная листовертка ( Archips rosana), плодовая изменчивая листовертка ( Hedya
nubiferana), всеядная листовертка ( Archips podanа), гроздевая листовертка ( Lobesia botrana), непарный
шелкопряд ( Portheria dispar) и др. Поэтому разработка и производство средств феромонной защиты в
защите растений является актуальным.
4.Практическая значимость проекта. Практическая значимость проекта определяется
тем, что будет создана научно-техническая база для разработки и испытания рецептур для
феромонной защиты растений и их производство.
5.Действующее опытное или серийное производство, наличие лабораторного, опытного или
промышленного образца, опытной партии. Материально-техническая база соответствует требованиям для
решения проектных задач. Имеются лабораторные установки и исследовательская аппаратура.
6.Место реализации: г.Шымкент.
7.Общая стоимость: 80 млн.тенге.
8.Предлагаемые (прорабатываемые) источники финансирования. Государственный бюджет.
9.Перспективы внедрения и рынок сбыта (информация о потребителе, отрасль, регион, объем закупа).
Потребителями данного производства являются: МСХ РК, агрокомплекс, сельские товаропроизводители,
МЧС РК, природоохранные организации и заинтересованные ведомства.
10.Ожидаемые результаты. Производство модельного ряда сертифицированных образцов средств
феромонной защиты растений.
11.Конкурентоспособность и коммерциализация проекта (в том числе экономическая эффективность,
создание рабочих мест, рост производительности труда и др.). Проект конкурентоспособен и основан на
289
инновационных технологиях. Возможность практической реализации результатов данного проекта отвечает
требованиям положений ЗРК «О национальной безопасности РК» в части продовольственной безопасности.
Параллельно решаются вопросы социально-экономического развития РК в соответствиями положений
Государственной программы форсированного индустриально-инновационного развития РК.
12.Окупаемость финансовых затрат на реализацию проекта и сроки окупаемости. Проект
привлекателен с точки зрения окупаемости и, в зависимости от мощности планируемого производства по
выпуску целевой продукции, срок окупаемости составляет 5 – 8 лет.
13.Текущее состояние. Имеются теоретические и практические наработки.
14.Проблемы реализации, в том числе потребность в инвестициях и др. Необходимость
финансирования.
УДК 615.322
Достарыңызбен бөлісу: |