Библиографическое описание:

Громыко Н. В. Новые растительные сорбенты для очистки водоемов от аварийных разливов нефти и продуктов на ее основе // Молодой ученый. — 2015. — №10. — С. 192-195.

Получены новые сорбционные материалы на основе лузги подсолнечника и шелухи гречихи. Исследована адсорбционная способность данных растительных сорбентов по отношению к легким и средним фракциям нефтепродуктов. Показано, что наибольшей эффективностью обладает материал из шелухи гречихи, последовательно обработанный концентрированной соляной кислотой и 33-прцентным раствором едкого натра. Данный модифицированный препарат по своим адсорбционным свойствам в отношении нефтепродуктов не уступает современным промышленным сорбентам.

Ключевые слова: лузга подсолнечника, шелуха гречихи, модификация полисахаридной матрицы, нефтепродукты, экология водных ресурсов, адсорбционная способность.

 

Одним из наиболее опасных экологических катастроф являются разливы нефти и продуктов на ее основе. Аварии на действующем нефтепроводе, автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, а также на заводах сопровождаются попаданием нефти в почвы и водоемы, а также в подземные объекты [1, с. 31–32]. В связи с расширением областей применения нефти и нефтепродуктов все большее количество попадает в океаны, моря, реки, озера. Существуют различные способы ликвидации разливов нефтепродуктов: с помощью механических средств, сорбционными, рассеивание пленок из нефтепродуктов химическими или биологическими препаратами, сжиганием на поверхности водоемов и др. [2, с 10].

Сорбционный метод является одним из наиболее рациональных и эффективных методов, применяемых для ликвидации нефтяных разливов. Он позволяет быстро и эффективно удалять загрязнения чрезвычайно широкой природы практически до любой остаточной концентрации независимо от их химической устойчивости [3, с. 107].

В последнее время широкое распространение получило использование растительных сорбентов, полученных из древесных опилок, листового опада, скорлупы орехов, шелухи крупяных культур [4]. Каждый регион в зависимости от специфики промышленности, географического положения, климатических условий имеет крупные запасы того или иного растительного отхода, который в большинстве случаев сжигается (что ухудшает экологическое состояние атмосферного воздуха). В республике Башкортостан таким многотоннажным сырьем являются отходы переработки подсолнечника и гречихи, общее количество которых составляет более 600 т / год. Использование данных отходов для получения сорбентов для удаления нефтепродуктов позволит не только получить эффективные материалы, но и одновременно связать их экологически безопасную ликвидацию с рациональным применением [5, с. 32–6, с. 12]..

В данной работе исследована возможность применения сорбционных материалов на основе растительного сырья (лузга подсолнечника, шелуха гречихи), полученные путем кислотно-щелочной и низкотемпературной обработки. В зависимости от условий модификации исходного сырья были получены различные материалы, с различными сорбционными характеристиками.

Экспериментальная часть

Для получения различных сорбционных материалов исходное сырье промывалось с целью удаления растворимых полисахаридов, липидов и красящих веществ водным раствором этанола (1:1) и горячей дистиллированной водой. В дальнейшем проводилось замачивание в концентрированной соляной кислоте с последующей обработкой концентрированным раствором едкого натра (кислотно-щелочной сорбент), либо кипячением в 4- % растворе гидроксида натрия, после чего производили заморозку материала при -20 0С с последующей дефростацией острым паром (низкотемпературный сорбент).

Рис.1. Способы получения сорбентов на основе лузги подсолнечника и плодовых оболочек гречихи

 

Полученные препараты впоследствии тщательно промывали дистиллированной водой, высушивали в сушильном шкафу при температуре + 100 0С до постоянной массы. Высушенный материал измельчался до частиц размером 1–2 мм. Сорбционную активность образцов лузги подсолнечника и шелухи гречихи по отношению к растворенным загрязнителям исследовали фотоколориметрическим методом.

Обсуждение результатов

Для изучения сорбции растворимых нефтепродуктов были использованы полученные материалы образцы с различными характеристиками и определены параметры сорбции. Сорбция нефтепродуктов проводилась путем контактирование 50 мл раствора нефтепродуктов легкой и тяжелой фракций (бензин, керосин, дизельное топливо) с сорбентами (0,5 г) в конических колбах. Содержание нефтепродуктов в растворе анализировали до и после сорбции колориметрическим методом [2]. Модельные растворы готовили путем взбалтывания в делительной воронке дистиллированной воды с избытком нефтепродукта с последующим отстаиванием и отделением водной фазы. Полученные результаты эксперимента позволили рассчитать величину статической емкости сорбентов (СОЕ), степень извлечения загрязнителя из воды (Е) и коэффициент распределения (К) [7]..

Статическая обменная емкость вычисляли по формуле:

                                                                                     (1)

Степень извлечения загрязнителя из воды:

                                                                                                (2)

Коэффициент распределения (К), т. е. отношение концентрации нефтепродукта, содержащегося в сорбенте, к его концентрации в растворе

                                                                                           (3)

где СОЕ — статическая обменная емкость, мг/г;

g –масса сухого сорбента, г;

V — объем приливаемой к сорбенту воды, л;

Сисх.– концентрация в исходной воде, г/г;

Сравн.–равновесная (остаточная) концентрация в фильтрате, устанавливающаяся в воде

Таблица 1

Сорбционные характеристики полученных образцов

Сорбция керосина

Сорбция бензина

Сорбция дизельного топлива

Е, %

СОЕ

К

Е, %

СОЕ, мг

К

Е, %

СОЕ, мг

К

1

57.6

3.7

0.132

51.4

5.7

0.106

66.4

16.2

0.197

2

60.0

3.9

0.150

67.6

7.5

0.208

66.0

16.0

0194

3

73.8

4.8

0.282

77.5

9.3

0.342

85.7

20.9

0.297

4

65.7

4.2

0.244

57.1

6.6

0.147

61.9

15.1

0.162

5

18.5

1.2

0.023

23.4

2.6

0.031

52.1

12.7

0.109

6

58.4

3.8

0.141

56.2

6.3

0.135

68.1

17.0

0.212

 

Примечание:

1.                  Лузга подсолнечника, подвергнутая кислотно-щелочной обработке

2.                  Лузга подсолнечника, подвергнутая низкотемпературной обработке

3.                  Шелуха гречихи, подвергнутая кислотно-щелочной обработке

4.                  Шелуха гречихи, подвергнутая низкотемпературной обработке

5.                  Уголь активированный медицинский марки БАУ (для сравнения)

6.                  Сорбент торфяной «Сорбонафт»

На основе изучения кинетики сорбции нефтепродуктов в статических условиях установлено, что наибольшей сорбционной емкостью обладает сорбент, полученный на основе шелухи гречихи, подвергнутой низкотемпературной обработке, который превосходит по сорбции нефтепродуктов промышленный торфяной сорбционный материал «Сорбонафт» в среднем на 30 %. При этом нами был сделан вывод, что на процесс сорбции влияют вид исходного сырья и структура пор сорбента, которая определяется, главным образом, условиями модификации. Изотермы сорбции нефтепродуктов (керосина), полученные в статических условиях, свидетельствуют о высокой сорбционной способности кислотно-щелочной гречишной шелухи.

Рис. 2. Изотерма сорбции керосина шелухой гречихи, подвергнутой низкотемпературной обработке и торфяного сорбента «Сорбонафт»

 

Таким образом, исследования сорбционной способности модифицированных лузги подсолнечника и шелухи гречихи, показали, что наибольшей эффективностью обладает шелуха гречихи, подвергнутая кислотно-щелочной обработке. Данный образец имеет наибольшие параметры адсорбции нефтепродуктов, превосходящие таковые для промышленного сорбента «Сорбонафт» на 30 %. Это дает широкие возможности для получения дешевых экологически чистых сорбентов из отходов переработки растительных культур.

 

Литература:

 

1.         Карелин Я. А., Попова И. А., Евсеева Л. А. и др. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов — М.: Стройиздат, 1982.

2.         Роев Г. А., Юфин В. А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов — М.: Недра, 1987.

3.         Стахов Е. А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов — Л.: Недра, 1983.

4.         Роев Г. А. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды — М.: Недра,1993.

5.         Родионов А. И., Клушин В. П., Торочешников И. С. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов — М.: Химия, 1989.

6.         Очистка производственных сточных вод: учебное пособие для вузов/ Под. ред. Яковлева С. В. — М: Стройиздат, 1985.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle