Разработка режимов электрофлотации с учетом природы поверхностно-активных веществ — загрязнителей окружающей среды | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №21 (311) май 2020 г.

Дата публикации: 24.05.2020

Статья просмотрена: 6 раз

Библиографическое описание:

Даулетбаева, О. С. Разработка режимов электрофлотации с учетом природы поверхностно-активных веществ — загрязнителей окружающей среды / О. С. Даулетбаева, Г. Г. Женисова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 21 (311). — С. 487-490. — URL: https://moluch.ru/archive/311/70611/ (дата обращения: 09.07.2020).



Поверхностно-активные вещества (ПАВ) являются неотъемлемым компонентом смесей различного назначения. Их присутствие позволяет создавать устойчивые эмульсии, что является положительным моментов при изготовлении лакокрасочных изделий, пищевых продуктов, медицинских препаратов и т. д. Их присутствие в составе моющих жидкостей и стиральных порошков традиционно, т. к. они усиливают очищающий эффект средств и формируют антистатический эффект на очищаемой поверхности [1].

Однако, их присутствие в стоках после использования моющих растворов негативно сказывается на окружающей среде в силу следующих причин: формирование устойчивых пен в природных условиях [1], бурный рост водорослей в водоемах, приводящий к гибели высших растений и животных [2], негативное влияние на состояние здоровья человека [1], ухудшение качества сельскохозяйственной продукции и др. [2].

В течение последнего пятидесятилетия в различных странах проводились и проводятся исследования по оценке влияния ПАВ разного типа на человека, животных, растения. С этого же периода ведется поиск эффективных путей очистки сточных вод. Трудности в разработке эффективного способа очистки связаны с различной природой и строением ПАВ.

Увеличивающиеся количество использованных поверхностно-активных веществ в составе сточных вод приводит к загрязнению в природных источниках, а также к изменению свойств воды. Поэтому определение оптимальных способов очистки от данных примесей весьма актуальна на данный момент. Одним из признаков присутствия таких загрязнителей в природной воде которые уже попали в стоки является наличие пенных берегов в летнее время. Области применения соединений, содержащих разные типы ПАВ многочисленны. Они входят в состав практически всех моющих средств (шампуни, гели и т. д.), что позволяет добиваться отличных результатов при очистке поверхностей из разного материала. В связи с наличием и доступностью в настоящее время средств такого характера их использование предполагает наличие эффективных способов очистки стоков. Зачастую (особенно, в случае небольших) предприятий очистка не проводится вообще. Увеличение парка автомобилей вызывает увеличение объемов стоков, в составе которых присутствует большое количество ПАВ. При реализации системы оборотного водопользования вновь необходимо решать проблемы удаления ПАВ, т. к. фильтрация на крупнопористых фильтрах не приводит к их удалению, а ультрамикрофильтрование требует затрат времени и, особенно, энергии.

В Таблице 1 приведены химические соединения, которые входят в состав моющих смесей для автохимии и промышленности.

Таблица 1

Поверхностно-активные вещества для автохимии ипромышленной химии [4]

Название

Характеристика

Применение

Amphotensid CCF

Alkyl-(C8–18) Iminodipropionate

Иминодипропионат

Высокопенный пав, высокие гидротропные свойства. Может быть использован в очистителях с высоким содержанием солей и щелочей, увеличивает щелочную стабильность неионогенных ПАВ, образуя однородные прозрачные продукты

Щелочные очистители металлов. Также может использоваться в кислотных очистителях алюминия, нержавеющей стали и керамических поверхностей

Amphotensid COX

Lauramidopropylamin Oxide

Лаурамидопропил аминоксид

Обладает превосходной пенообразующей силой даже в жесткой воде, улучшает загущение рецептуры и совместимость ее с кожей. В связи с его хорошими обезжиривающими свойствами, может использоваться в продуктах для проблемной кожи и шампунях для жирных волос

Шампуни, пены для ванн, гели для душа, смываемые средства личной гигиены, бытовая химия

Phosfetal 201

Alkyl Polyglycol Ether Phosphate, acid

Поверхностно-активное вещество бытового и промышленного назначения. Обладает прекрасной моющей способностью, как в кислой, так и в щелочной среде. Обладает антистатическим эффектом

Кислотные и щелочные очистители металлических поверхностей, кафеля и керамики

Sulfetal 4069

Sodium C8-C10 Alkyl Sulfate

Алкилсульфат натрия С8 С10

Смачивающий агент для кислотных и щелочных моющих средств, обладает гидротропными свойствами. Высоко пенный

Бытовая химия, промышленная химия, автохимия

Wachsemulsion 1864

Wax emulsion with non-ionic emulsifier

Чистящий агент, придающий блеск кузову автомобиля

Автохимия

По литературным источникам, для очистки от таких примесей, активно предлагаются методы флотации и электрофлотации. Данные методы не являются чем-то новым или неизвестным, но препятствием для широкого их использования является необходимый точный расчет времени пребывания воды между электродами, плотность тока и напряжение. Поэтому, для рекомендации к использованию данного способа очистки сточных вод для конкретного потребителя, необходимо проведение предварительных испытаний. Дополнительно, необходимо учесть, что метод электрофлотации требует дополнительного потребления электроэнергии, и в случае использования растворимых электродов, идет расход электродов. Однако, по сравнению с методами реагентной флотации, электрофлотация обладает более щадящим отношением к окружающей среде и получение очищенной воды без увеличения количества хлорид- и сульфат-ионов.

При электрофлотации образование газовых пузырьков производится путём электролитического разложения воды с выделением на аноде пузырьков кислорода, а на катоде водорода [5]. При использовании растворимых анодов (железо, алюминий) процесс сопровождается выделением ионов металла, который вступает в реакцию с растворенными ПАВ. Принципиальная особенность данного метода заключается в том, что процесс может осуществляться без каких-либо реагентов-собирателей, а также высокая дисперсность пузырьков, это на 1–2 порядка меньше, чем в обычной пенной флотации; это позволяет флотировать более тонкие частицы, вплоть до ионов.

Для определения режима работы электрофлотатора составлены модельные смеси ПАВ-содержащих моющих смесей с водой (концентрация моющего раствора от 1 до 10 процентов (по объему). Пример смесей с различными моющими средствами приведен в Таблице 2. Общий объем загрязненных стоков — примерно 100 л.

Таблица 2

Пример состава смесей для испытания

Название

Информация, представляющаяся потребителю

Объем моющего средства, мл

Объем воды, мл

Turtle Wax

(автошампунь)

Содержит оксиэтилаты жирных спиртов

20

30

Средство для чистки духовых плит

Содержит сульфат жирных кислот, полигликозид жирных кислот

15

35

Oven Cleaner

(чистящее средство-гель)

Неионогенные ПАВ, мыло

10

40

Очистка проводилась на электрофлотаторе с нерастворимыми электродами из нержавеющей стали/растворимыми анодами из алюминия. Общий объем аппарата — 100 л, объем межэлектродного пространства 60 л, плотность тока регулируется источником тока с 100 до 300 ампер на кв.м (Таблица 3). Время пребывания в ванне для всех смесей варьировалось с контролем взятия проб через 5 минут. Экспресс-контроль проводился при фиксировании электропроводности, значению рН. При истечении времени очистки проводился качественный визуальный тест по наличию сухого остатка на глянцевой поверхности.

Таблица 3

Время полной очистки от ПАВ-загрязнителей

Название

Плотность тока, a/м2

Удельное количество электричества, а*ч/м3

Время полной очистки, мин

Turtle Wax

(автошампунь)

100–200

300–500

60

Средство для чистки духовых плит

100–250

350–500

48

Oven Cleaner

(чистящее средство-гель)

100–300

400–600

31

Таким образом, для дачи конкретных рекомендаций необходимо при учитывать все параметры: температуру смеси (зависит от физических характеристик загрязнителей), общее количество и наличие эмульгирующих агентов, сила тока и напряжение на электродах, время пребывания между электродами. Поэтому исследования будут продолжены с введением дополнительных факторов, в том числе использование реагентов-флокулянтов, электромагнитных и электрических полей, изменение природы растворимых электродов.

Литература:

  1. Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод // Ассоциация строительных. -2002. — С.704.
  2. Мацнев А. И. Очистка сточных вод флотацией Воронов -1974. — С.36–39.
  3. Когановский А. М., Клименко Н. А., Левченко Т. М. и др. — Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении.1983. — 68–69 с.
  4. Electrocoagulation/Electroflotation: fundamentals, present and future perspectives in ‘Electrocatalyssi’ in Electrolysis: Theory, Types and Application, Edr. Shing Kuai and Ji Meng, ISBN 978–1–60876–619–2, Nova Science Publishers, Inc, NY, USA — V.43, — № 6. — 2009, P.14–17.
  5. Учебное пособие/ П. А. Николаев, Н. А. Козлов, С. Н. Петрова: Иван. гос. хим.-технол. ун-т. — Иваново, 2007. — 116 с.
Основные термины (генерируются автоматически): плотность тока, чистка духовых плит, COX, CCF, полная очистка, бытовая химия, антистатический эффект, электрод, таблица, средство, состав, смесь, объем, наличие, ПАВА, окружающая среда, время пребывания.


Похожие статьи

Синтетические моющие средства: польза и вред | Молодой ученый

Бытовая химия окружает нас везде. Начиная с самого утра, заходя в ванную, мы

В состав СМС входят ПАВ, которые выполняют главную работу. ПАВ имеют два полюса

В настоящее время многие производители отказываются от введения в средства бытовой химии...

О гигиеническом значении поверхностно-активных веществ...

О гигиеническом значении поверхностно-активных веществ в объектах окружающей среды.

Все поверхностно-активные вещества можно объединить в две большие группы — ионогенные и неионогенные ПАВ. В свою очередь ионогенные ПАВ разделяются на анионные, у которых при...

О возможности применения бытовых моющих средств в качестве...

В настоящее время трудно представить строительство без применения химических добавок

В целях экономии, в частном строительстве при небольших объемах работ для повышения

В данной статье мы рассмотрим возможность применения бытовых моющих средств в качестве...

Чистящие и моющие средства в быту, и их влияние на наше...

Средства бытовой химии (стиральные порошки, средства для чистки одежды

При изучении физико-химических характеристик стиральных порошков выявил, что наличие сильного

Заключение: Покупая препараты бытовой химии, необходимо убедиться в их качестве и...

Использование микроорганизмов при биологической очистке...

Обобщены данные о возможности использования микроорганизмов при очистке почвы, воды и

В последние годы в связи с ростом плотности движения автомобилей в городах резко

Существенным фактором очищения воздуха является наличие лесов в загородной среде, и...

Разработка мультиферментных моющих средств для предприятий...

При ведении в состав моющего средства щелочных электролитов вместе с ферментом

Не стоит забывать и о поверхностно активных веществах (ПАВ). За счет неионогенных ПАВ в составе моющего средства, начинается адсорбции

15. Средства для очистки и ухода в быту.

Исследование эффективности применения комплексного...

Исследование эффективности применения комплексного физического метода очистки жидких сред.

Раствор нефти в воде объемом 250 мл обрабатывался в течении 120 секунд током 1А при напряжении 24 В с интенсивным перемешиванием.

Роль сульфатредуцирующих бактерий в очистке сточных вод...

Вода — важнейшая составляющая среды нашего обитания. После воздуха, вода второй по значению компонент, необходимый для человеческой жизни [2]. Известны способы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов при их совместном присутствии путем их связывания в...

Исследование степени биоразлагаемости разработанных моющих...

1. Средства для очистки и ухода в быту. Химия, применение, экология и безопасность потребителей / Под ред. Германа Г. Хауталя и Гюнтера Вагнера.

3. ГОСТ 50595 «Вещества поверхностно-активные. Метод определения биоразлагаемости в водной среде».

Электрохимические методы и приборы для определения...

В статье обсуждаются методы и инструменты для электрохимического определения антиоксидантной активности биосубстратов. Приведены доводы, подтверждающие эксплуатационные преимущества электрохимических (амперометрического и...

Похожие статьи

Синтетические моющие средства: польза и вред | Молодой ученый

Бытовая химия окружает нас везде. Начиная с самого утра, заходя в ванную, мы

В состав СМС входят ПАВ, которые выполняют главную работу. ПАВ имеют два полюса

В настоящее время многие производители отказываются от введения в средства бытовой химии...

О гигиеническом значении поверхностно-активных веществ...

О гигиеническом значении поверхностно-активных веществ в объектах окружающей среды.

Все поверхностно-активные вещества можно объединить в две большие группы — ионогенные и неионогенные ПАВ. В свою очередь ионогенные ПАВ разделяются на анионные, у которых при...

О возможности применения бытовых моющих средств в качестве...

В настоящее время трудно представить строительство без применения химических добавок

В целях экономии, в частном строительстве при небольших объемах работ для повышения

В данной статье мы рассмотрим возможность применения бытовых моющих средств в качестве...

Чистящие и моющие средства в быту, и их влияние на наше...

Средства бытовой химии (стиральные порошки, средства для чистки одежды

При изучении физико-химических характеристик стиральных порошков выявил, что наличие сильного

Заключение: Покупая препараты бытовой химии, необходимо убедиться в их качестве и...

Использование микроорганизмов при биологической очистке...

Обобщены данные о возможности использования микроорганизмов при очистке почвы, воды и

В последние годы в связи с ростом плотности движения автомобилей в городах резко

Существенным фактором очищения воздуха является наличие лесов в загородной среде, и...

Разработка мультиферментных моющих средств для предприятий...

При ведении в состав моющего средства щелочных электролитов вместе с ферментом

Не стоит забывать и о поверхностно активных веществах (ПАВ). За счет неионогенных ПАВ в составе моющего средства, начинается адсорбции

15. Средства для очистки и ухода в быту.

Исследование эффективности применения комплексного...

Исследование эффективности применения комплексного физического метода очистки жидких сред.

Раствор нефти в воде объемом 250 мл обрабатывался в течении 120 секунд током 1А при напряжении 24 В с интенсивным перемешиванием.

Роль сульфатредуцирующих бактерий в очистке сточных вод...

Вода — важнейшая составляющая среды нашего обитания. После воздуха, вода второй по значению компонент, необходимый для человеческой жизни [2]. Известны способы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов при их совместном присутствии путем их связывания в...

Исследование степени биоразлагаемости разработанных моющих...

1. Средства для очистки и ухода в быту. Химия, применение, экология и безопасность потребителей / Под ред. Германа Г. Хауталя и Гюнтера Вагнера.

3. ГОСТ 50595 «Вещества поверхностно-активные. Метод определения биоразлагаемости в водной среде».

Электрохимические методы и приборы для определения...

В статье обсуждаются методы и инструменты для электрохимического определения антиоксидантной активности биосубстратов. Приведены доводы, подтверждающие эксплуатационные преимущества электрохимических (амперометрического и...

Задать вопрос