Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А

гативного воздействия сточных вод.

По итогам проверок Управления Росприроднадзора выявлено 458 нарушений, к административной ответственности привлечено 85 юридических лиц, 141 должностных лиц, 238 физических лиц в виде штрафов на общую сумму 4,300 млн. руб. Выдано 96 предписания. Предъявлено 2 иска о возмещении ущерба, причиненного водным объектам на общую сумму 250 млн. руб. По состоянию на 01.01.2017 на территории Воронежской области, по данным ТЦ «Тамбовгеомониторинг» зарегистрировано 37 участков загрязнения подземных вод, что в основном, связано с деятельностью промышленных и коммунальных предприятий.

Наиболее распространенными компонентами техногенного загрязнения являются нефтепродукты, нитраты, аммоний, сульфаты, хлориды, тяжелые металлы.

Крайне медленно снижается количество бесхозяйных водозаборных скважин. В настоящее время, в регионе их количество составляет более 800 ед. Подавляющее количество этих скважин подлежит ликвидационному тампонажу, скважины разрушены, отсутствуют обсадные трубы, оголовки скважин, павильоны. Такое положение может привести к загрязнению подземных вод.

В ходе контрольно-надзорных мероприятий выявлено 175 нарушений требований законодательства о недрах, на устранение выявленных нарушений выдано 206 предписание, к административной ответственности было привлечено 155 должностных лиц, наложенная сумма штрафов составила 3,8 млн. руб.

Основными видами нарушений, выявляемыми в ходе проведения контрольнонадзорных мероприятий, остаются самовольное пользование недрами и нарушение условий лицензионных соглашений. По итогам проверок ряд предприятий области получили соответствующие лицензии.

В 2013 – 2017 годах Управлением проведено более 147 проверок и рейдовых мероприятий с целью надзора за состоянием, использованием и охраной земель. Специалисты Управления так же участвовали в проверках, проведенных органами прокуратуры. Наиболее характерные нарушения:

─уничтожение плодородного слоя почвы и проведение земляных работ в водоохранной зоне без разрешительных документов;

─порча земель в результате нарушения правил обращения с опасными веществами и отходами. По итогам проверок выявлено более 35 нарушений, к административной ответственности привлечено более 19 юридических и должностных лиц на сумму свыше 554 тыс. руб. Взыскано 3 исков о возмещении ущерба, причиненного почвам на общую сумму более

34,8 тыс. руб.

Управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзора) по Воронежской области

V.I. Stupin

ABOUT THE STATE OF THE ENVIRONMENT ON THE TERRITORY

OF THE VORONEZH REGION AND THE MEASURES TAKEN TO IMPROVE IT

This article describes the state of the environment in the Voronezh region, and also explained the measures taken to improve the state of the environment

Key words: waste, hazard class, waste disposal sites, fertilizer

Department of the Federal service for supervision in the sphere of nature (Rosprirodnadzor) in the Voronezh region

161

СЕКЦИЯ 4. ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ, СПЕЦИАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ

УДК 528. 3

М.В. Истрашкина, А.А. Шаламанова, О.В. Атаманова

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА АДСОРБЦИИ ОРТО-ТОЛУИДИА НА МОДИФИЦИРОВАННОМ БЕНТОНИТЕ ПРИ РАЗЛИЧНОМ ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ

В работе рассмотрена возможность применения капельных реакций, являющихся разновидностью качественного анализа, при изучении адсорбционных процессов. Приведены примеры применения этого метода при сравнительном изучении адсорбционных свойств ряда модифицированных бентонитовых сорбентов по отношению к орто-толуидину, а также при исследовании влияния некоторых факторов на интенсивность адсорбции. Показана обоснованность применения данного метода, отмечены его преимущества и недостатки

Ключевые слова: водоочистка, метод качественных капельный реакций, адсорбция, модифицированный бентонит, орто-толуидин

На современном этапе развертывания промышленных производств в Российской Федерации важную роль играет обеспечение полноценной защиты природных составляющих от результатов побочных продуктов этих производств. Не секрет, что промышленные предприятия далеко не всегда обеспечивают достаточную очистку воды, воздуха, почвы и других природных компонентов от своих выбросов и сбросов. Особое внимание заслуживает проблема обеспечения очистки сточных вод промышленных предприятий.

В Саратовской области достаточное количество активно функционирующих производств, стоки которых содержат различного рода токсичные органические соединения, такие как толуидины, динитротолуолы, фенилендиамины, динитробензолы, нитрофенолы, бензолы. Это предприятия по производству красителей, химико-фармацевтических, лакокрасочных, коксохимических и других продуктов. Очистка сточных вод от таких органических загрязнителей требует использование специальных фильтрующих систем.

Широко распространенным методом очистки воды является адсорбция [1]. Часто применяемым сорбентом является активированный уголь различных марок, однако все большее применение находят неуглеродные сорбенты, в частности глинистые породы. Одной из разновидностей глинистых пород, широко известных благодаря своей высокой адсорбционной активности, является бентонит. Глины достаточно активны в естественном состоянии, однако в большинстве случаев их структуру целесообразно модифицировать химическим, термическим или каким-либо другим способом [2].

Традиционное изучение процесса адсорбции вещества сорбентом сводится к определению сорбционной емкости [3]. Сорбционная емкость является одной из важнейших характеристик сорбента, однако экспериментальное определение этого показателя – процесс довольно длительный, трудоемкий, многоэтапный. Между тем, в ряде случаев перед исследователем стоит задача в сжатые сроки получить информацию о сорбционной способности большого количества сорбентов. Определение сорбционной емкости неизбежно связано с количественным определением компонентов раствора, а здесь главной проблемой является то, что не для каждого вещества, которое необходимо определить, существует методика определения. При этом желательно использование более простых и доступных методов определения сорбционной емкости и других характеристик сорбента.

Нами было предложено использование экспресс-метода для тех случаев, когда требуется выявить общие тенденции сорбционного поведения конкретного вещества на исследуемых сорбентах, ориентировочно сопоставить активность того или иного типа сорбента по отношению к веществу, тем самым сократить время и ресурсы для проведения исследований. Реализуемый нами метод основан на применении при изучении адсорбционных процессов

162

качественных капельных реакций. Этот метод нами уже применялся ранее для сопоставительного изучения адсорбции аминов на различных модификациях бентонита [4]. Он предполагает сравнение сорбентов при одних фиксированных условиях.

Качественный капельный анализ может использоваться и для сравнения действия разнообразных факторов на интенсивность адсорбции (температуры, концентрации веществ, скорости потока, скорости перемешивания, площади сечения фильтра).

Преимущества метода качественного капельного анализа состоят в следующем:

─минимальные временные затраты и не слишком большая трудоемкость выполнения эксперимента;

─достаточная точность и информативность (при правильно подобранной методике и строгом соблюдении всех правил выполнения анализа).

Отсутствие необходимости использования измерительных приборов, что делает возможным применение предложенного метода в любой лаборатории даже при минимальной ее оснащенности. В качестве основного недостатка метода можно отметить тот факт, что не на всякое вещество существует достаточно чувствительная методика его качественного определения. Определение орто-толуидина основано на реакции азосочетания. Реакция протекает в две стадии. Сначала сульфаниловая кислота диазотируется нитритом натрия в солянокислой среде. На второй стадии образовавшееся соединение вступает в реакцию с орто-толуидином

собразованием желтой окраски после добавления раствора бикарбоната натрия [1].

Общий принцип капельных реакций – смешивание капли исследуемого раствора и капли реагента (или нескольких реагентов).

Качественная реакция на вещества проводилась по методике, основанной на реакции азосочетания. Реакция протекает в две стадии. Первая стадия представляет собой получение диазобензолсульфокислоты посредством диазотирования сульфаниловой кислоты нитритом натрия; данная реакция протекает в солянокислой среде. На второй стадии образовавшаяся диазобензолсульфокислота непосредственно вступает в реакцию с ароматическими аминами (в нашем случае – с орто-толуидином и орто-фенилендиамином) с образованием окрашенных соединений после подщелачивания раствором бикарбоната натрия [4].

Нами производилось исследование адсорбционных свойств следующих сорбентов различных по фракционному составу:

─сорбент № 1 – бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками, обжиг при 550 ОC, мелкая фракция;

─сорбент № 2 – бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками, обжиг при 550 ОC, средняя фракция;

─сорбент № 3 – бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками, обжиг при 550 ОC, крупная фракция;

─сорбент № 4 – бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками и глицерином, обжиг при 550 ОC, мелкая фракция;

─сорбент № 5 – бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками и глицерином, обжиг при 550 ОC, средняя фракция;

─сорбент № 6 – бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками и глицерином, обжиг при 550 ОC, крупная фракция;

─сорбент № 7 – бентонит, модифицированный глицерином, обжиг при 550 ОC, средняя фракция.

В пробирку объемом 15 мл с пришлифованной пробкой помещали 10 г заранее взвешенного и промытого в 250 мл дистиллированной воды сорбента; к нему добавляли 5 мл раствора орто-толуидина определенной концентрации и с этого момента с помощью секундомера начинался отсчет времени. Затем, вместе с началом отсчета секундомера, происходило перемешивание содержимого пробирки путем ее постоянного переворачивания в течение 1 минуты, дальнейшая постановка сорбента и раствора в термостат с определенным темпера-

163

турным режимом (+20 ОС, +25 ОС, +30 ОС, +35 ОС, +40 ОС). Далее перемешивание повторялось каждые 5 минут. Спустя 60 минут жидкость из пробирки отделялась от сорбента путем переливания ее в отдельную пробирку. После отбора проб применялись качественные капельные реакции в соответствии с методикой [5, 6].

При установлении отрицательной реакции пробы, что означает поглощение сорбентом загрязнителя из раствора до концентрации ниже порога качественного обнаружения, мы повышали концентрацию этого раствора каждый раз на 1 мг/л и повторяли опыт до момента наступления положительной реакции пробы (появления желтого окрашивания). Последнее означает, что пороговая концентрация загрязнителя для данного сорбента при данном значении температуры была найдена.

Результаты по изучению интенсивности адсорбции при различных температурных режимах представлены в виде графика (рисунок).

Сопоставление температурной зависимости интенсивности адсорбции орто-толуидина для всех исследованных образцов сорбентов

(оригинальный)

При совмещении всех полученных зависимостей на одном графике, становится очевидным тот факт, что сорбенты проявили сложный и неоднозначный характер изменения интенсивности адсорбции с повышением температуры. Очевидно, что при разных температурах распределение сорбентов по интенсивности сорбционной активности различно.

В этой связи рассмотрим отдельные температурные интервалы.

При 20 ОС наибольшую сорбционную активность имеет мелкая фракция бентонита, модифицированного углеродными нанотрубками и глицерином. Остальные сорбенты проявили одинаково слабую сорбционную способность по отношению к орто-толуидину.

При 30 ОС различия между сорбентами становятся наиболее выраженными. В порядке убывания сорбционной активности они располагаются в ряд: сорбент №4 > сорбент №5 и сорбент №3 > сорбент №6 > сорбент №1 и сорбент №2 > сорбент №7.

При 40 ОС распределение сорбентов по убыванию сорбционной способности является следующим: сорбент №5 и сорбент №3 > сорбент №2 и сорбент №7 > сорбент №1 > сорбент №4 и сорбент №7.

Выводы: Наилучшим сорбентом из всех исследованных является бентонит, модифицированный глицерином, при 30 ОС проявляет наиболее высокую сорбционную активность; также можно считать перспективным и бентонит, модифицированный углеродными нанот-

164