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

УДК 528. 3

М.В. Истрашкина, О.В. Атаманова

РАЗРАБОТКА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ АДСОРБЦИОННЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД СЛОЖНОГО СОСТАВА, СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ С РАЗЛИЧНЫМИ СВОЙСТВАМИ

В работе представлены результаты исследования 4 лабораторных моделей многокомпонентных адсорбционных фильтров, включающих в себя модифицированный бентонит, анионообменную смолу и силикагель. Показано, что все варианты фильтров проявили достаточно высокую эффективность по отношению к органическим загрязнителям ароматической структуры

Ключевые слова: адсорбционная очистка сточных вод, сорбенты, модифицированный бентонит, силикагель, анионообменная смола, органические загрязнители

Проблема загрязнения водной среды органическими токсикантами антропогенного происхождения на сегодняшний день является достаточно актуальной. Источником поступления таких веществ в природные водоемы являются недостаточно очищенные производственные сточные воды. Состав сточных вод многих производств может быть достаточно сложным и включать соединения нескольких классов с разнообразными свойствами. Это усложняет подбор наиболее подходящих методов очистки таких вод.

К числу наиболее распространенных и токсичных загрязнителей промышленных сточных вод относятся ароматические амино- и нитросоединения, а также фенолы, что обусловлено их большим практическим значением и широким применением [1].

Рядом преимуществ перед другими существующими методами очистки воды обладают адсорбционные методы. К основным преимуществам этих методов относятся простота аппаратурного оформления, возможность извлекать из воды многие органические вещества, в том числе биологически стойкие, не удаляемые другими методами, а также значительным преимуществом является отсутствие вторичных загрязнений [2].

При этом следует отметить, что выбор сорбента для очистки сточных вод также представляет собой затруднительную задачу. Универсального сорбента не существует, каждый сорбент более эффективен к одним веществам и менее эффективен к другим, поэтому при разработке сорбционных методов очистки сточных вод сложного состава необходим особый подход [3, 4].

Так, основным сорбционным материалом, позволяющим извлекать из воды органические вещества, принято считать активированный уголь. Однако главнейшим недостатком активированных углей является относительно высокая стоимость, превышающая стоимость неорганических природных материалов в несколько раз. Кроме того, в ряде случаев активированные угли уступают по эффективности другим сорбционным материалам – они малоэффективны при извлечении полярных органических молекул [5, 6].

Перечисленные причины служат предпосылкой к созданию таких принципов и методов сорбционной очистки, которые позволяли бы эффективно извлекать загрязнители с разными свойствами и могли бы найти применение на предприятиях различного профиля [7, 8].

Целью работы является разработка усовершенствованной комплексной сорбционной загрузки, основанной на сочетании различных сорбционных материалов в составе одного фильтра.

Было разработано 4 варианта многокомпонентных адсорбционных фильтров (МАФ). Вариант МАФ №1 включал в себя крупную фракцию бентонита, модифицированного

углеродными нанотрубками (УНТ), анионообменную смолу марки АВ-17-8, силикагель марки АСКГ.

Вариант МАФ №2 включал в себя среднюю фракцию бентонита, модифицированого УНТ, анионообменную смолу марки АВ-17-8, силикагель марки АСКГ.

166

Вариант МАФ №3 включал в себя мелкую фракцию бентонита, модифицированного УНТ, анионообменную смолу марки АВ-17-8, силикагель марки АСКГ.

Вариант МАФ №4 включал в себя крупную фракцию бентонита, модифицированного УНТ, анионообменную смолу марки АВ-17-8, силикагель марки КСК.

Моделью адсорбционного фильтра служила делительная воронка цилиндрической формы объемом 25 мл (рис. 1). На дно воронки последовательно укладывались соответствующие сорбенты. Между слоями сорбентов также необходимо прокладывать сетку для разделения, для того чтобы сорбенты не перемешивались под напором жидкости.

Эффективность фильтров мы оценивали на модельном растворе, который представлял собой смесь из трех ароматических органических соединений – п-нитрофенола, о- фенилендиамина и п-динитробензола. Концентрация веществ в растворе была взята из расчета 10 мг/л каждое, таким образом, общая концентрация загрязнителей в модельной смеси составила 30 мг/л. Через каждый фильтр было пропущено 100 мл данного модельного раствора со скоростью 0,1 м/ч.

Рис. 1. Многокомпонентный адсорбционный фильтр №1 (оригинальный)

В качестве показателя, по которому мы оценивали эффективность очистки, нами была использована бихроматная окисляемость, которая определялась по методике [9].

Эффективность фильтра мы выражали разницей между значением окисляемости до и после фильтрования, выраженной в процентах:

Э = 100 – (100 × b / a),

где a – начальное значение бихроматной окисляемости модельного раствора, мгО/л; b ─ значение бихроматной окисляемости модельного раствора после фильтрования, мгО/л.

167

Рис. 2. Сравнение эффективности МАФ по отношению к органическим загрязнителем (оригинальный)

Результаты расчета эффективности очистки воды по бихроматной окисляемости оказались следующими:

МАФ № 1 – 100 %; МАФ № 2 – 85,7 % МАФ № 3 – 85,7 %

МАФ № 4 – 89,19 %.

Полученные результаты показаны на рис. 2.

Вывод: Полученные результаты позволяют заключить, что все составленные варианты МАФ проявили достаточно высокий процент очистки (85,7÷100), однако наилучшим этот показатель оказался у варианта МАФ № 4. Включение в фильтр силикагеля марки КСК вместо марки АСКГ привела к некоторому снижению эффективности, такой же вывод можно сделать и о включении средней и мелкой фракции модифицированного бентонита вместо крупной фракции. В целом все варианты фильтров могут рассматриваться как перспективные.

Литература

1.Беркман Б.Е. Промышленный синтез ароматических соединений и аминов [Текст] / Б.Е. Беркман. – М.: Химия, 1964. – 344 с.

2.Когановский А.М. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении / А.М. Когановский [и др.]. – М.: Химия, 1983. – 288 с.

3.Kosarev A.V. Adsorption efficiency for adsorption of a series of oligomer resins on rein-

4. Kosarev A.V. A layered model of the curing kinetics of oligomer resins [Text] / A.V. Ko-

168

sarev, V.N. Studentsov // International Polymer Science and Technology, 2014. – Т. 41. – № 8. –

С. 49-54.

5.Шарапова А.В. Обезвреживание сточных вод от тяжелых металлов под действием ультразвука и утилизация противообледенительных жидкостей с применением природных сорбентов [Текст]: дис. … канд. хим. наук. / А.В. Шарапова. – Ульяновск, 2015. – 114 с.

6.Полетаева М.А. Разработка технологии очистки сточных вод от анилина [Текст]: автореф. дис. канд. техн. наук. / М.А. Полетаева. – Барнаул, 2003. – 20 с.

7.Истрашкина М.В. Особенности адсорбции ароматических аминосоединений на различных вариантах модифицированного бентонита [Текст] / М.В. Истрашкина, О.В. Атаманова, Е.И. Тихомирова // Известия Самарского научного центра РАН, 2016. – Т. 18. – № 2(2). – С. 381 – 384.

8.Истрашкина М.В. Эффективность многокомпонентного адсорбционного фильтра по отношению к органическим соединениям с различной способностью к ионизации в водной среде (на примере о-толуидина, гидрохинона и n-динитробензола) [Текст] / М.В. Истрашкина, О.В. Атаманова, Е.И. Тихомирова, Н.В. Веденеева // Известия Самарского научного центра РАН, 2016. – Т. 18. – № 2(3). – С. 687 – 691.

9.Очистка сточных вод: методические указания по выполнению лабораторных работ [Текст]. Ч.1 / А.М. Исаева, И.И. Шпилева, В.С. Тюриков; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.П. Скачкова. – Пенза: ПГУАС, 2013. – 48 с.

ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

M.V. Istrashkina, O.V. Atamanova

THE DEVELOPMENT OF MULTICOMPONENT ADSORPTION FILTERS FOR THE TREATMENT OF WASTEWATER OF COMPLEX COMPOSITION, CONTAINING

THE ORGANIC CONTAMINANTS WITH DIFFERENT PROPERTIES

The paper presents the results of the study 4 laboratory models of multicomponent adsorption filters, which include modified bentonite, anion exchange resin and silica gel. It is shown that all versions of the filters showed a fairly high efficiency relative to the organic pollutants with aromatic structure

Key words: adsorption treatment of wastewater, sorbents, modified bentonite, silica gel, anion exchange resin, organic pol-

lutants

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Yuri Gagarin State Technical University of Saratov» (SSTU), Saratov

УДК 620.193

Д.В. Чесноков, Л.И. Авдюшкина, Е.А. Ефимова

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ИНГИБИРОВАННЫХ СОСТАВОВ ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ САМОЛЕТОВ ОТ КОРРОЗИИ

Определены антикоррозионные свойства опытного профилактического состава в условиях воздействия повышенной влажности (WKL-100) и камеры солевого тумана (КСТ-35) на образцах из алюминиевых сплавов Д16-Т и Д16-АТ. Результаты сопоставлены со свойствами известных защитных составов: Cor Ban 35, Dinitrol AV-40, НГ 222АФ (ТУ38.401-58- 215–98), ПИНС АТ (ТУ38.401-58-120–95). Проведенные испытания показали высокие защитные свойства опытных составов. Свойства исследованных партий материалов позволяют выбрать рецептуру состава для применения в технологических процессах для дополнительной защиты материалов деталей и узлов авиационной техники

Ключевые слова: коррозия, тонкопленочные ингибированные нефтяные составы (ПИНСы), профилактические составы, авиация, воздушное судно, авиационные материалы, алюминиевые сплавы Д16-Т и Д16-АТ, влажность, солевой туман

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления «Лакокрасочные материалы и покрытия на полимерной основе» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») [1]. Раз-

169

витие материалов и технологий является важной составляющей стратегического направления развития различных отраслей промышленности и создания специальной техники нового поколения [2]. В авиастроении при изготовлении конструкций самолетов и вертолетов используется широкая номенклатура металлических материалов: алюминиевые, магниевые, титановые сплавы, стали различного химического состава, а также большое количество неметаллических материалов. Для защиты от коррозии изделий авиационной промышленности на стадии изготовления используют различные системы лакокрасочных, неметаллических неорганических и других защитных покрытий. Но опыт эксплуатации воздушных судов, в том числе в жестких климатических условиях в районах с морским и тропическим климатом, показал, что противокоррозионная защита этих самолетов оказалась недостаточно эффективной Коррозия металлических элементов несущей конструкции планера является одной из проблем, возникающих при эксплуатации воздушных судов, особенно базирующихся на крупных приморских аэродромах. Атмосфера, насыщенная соединениями хлора, сероводорода, в сочетании с высокой относительной влажностью создают благоприятные условия для образования коррозионно-активных электролитов, воздействие которых приводит к развитию биоповреждений и коррозионных поражений в процессе эксплуатации воздушного судна [3]. В настоящее время для профилактики возникновения коррозионных поражений ведущие мировые производители авиатехники рекомендуют различные антикоррозионные покрытия на полимерной основе, среди которых можно выделить такие составы,

как Cor Ban 35 (производство фирмы Zip-Chem Products, США), Dinitrol AV-40 (производст-

во фирмы Dinol, Швеция), ПИНС АТ по ТУ38.401-58-120–95 (производство ОАО НК «Рос- нефть»–МЗ «Нефтепродукт», Россия) [4]. Защитные свойства партии опытного состава сравнивали со свойствами ингибирующих пленкообразующих составов Cor Ban 35, Dinitrol AV40,ПИНС AT (ТУ38.401-58-120–95) в лаборатории коррозии и защиты металлов ФГУП ВИАМ (Россия, г. Москва).

Опытная партия состава состояла из двух растворов: основы и отвердителя. Состав для нанесения готовили следующим образом: к 100 г основы добавляли 20 г отвердителя и тщательно перемешивали; на все подготовленные металлические образцы кистью наносили слой композиции; через 24 ч на образцах образовалась сухая гладкая прозрачная пленка толщиной 20–40 мкм (для измерения использовали цифровой микрометр).

Таблица 1 Краткая характеристика функциональных и защитных свойств водовытесняющих

ингибированных составов