Россия
Россия
Проведены исследования листового опада в качестве сорбционного материала по отношению к нефти при различных температурах. Выявлено, что при увеличении температуры процесса, сорбционная емкость образцов уменьшается. Изучен механизм сорбции нефти, показано, что активное время сорбции находится в интервале от 60 до 600 с. Доказано, что при времени контакта нефти и сорбционного материала более 600 с начинается процесс десорбции. Построены и проанализированы кинетические зависимости поглощения нефти предлагаемым сорбционным материалом. Определение порядка реакции графическим способом показало, что полученные зависимости с высокой степенью корреляции можно отнести к гетерогенным реакциям первого порядка. Рассчитаны термодинамические параметры, которые подтверждают отсутствие химической реакции между нефтью и листовым опадом. Проведенные исследования определяют наиболее приемлемые параметры сорбции нефти материалом на основе листового опада.
сорбция, сорбционный материал, нефть, нефтяное загрязнение, листовый опад.
1. Введение
В настоящее время невозможно представить современное общество без интенсивного развития нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности. Объем транспортируемой нефти постоянно увеличивается. Основная доля транспорта нефти приходится на трубопроводы и перевозку баржами. При этом нефть может попадать в водные объекты, как правило, при авариях или промывке танкеров и трубопроводов. Нефтяное загрязнение нарушает естественные процессы и взаимосвязи в живой природе, что в случае отсутствия соответствующих мер его ликвидации может привести к биодеградации всего водоема. Разливы нефти и нефтепродуктов классифицируются как чрезвычайные ситуации и ликвидируются в соответствии с законодательством Российской Федерации. Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение комплекса задач,
реализацию различных методов и использование технических средств [1], что сопровождается значительными экономическими затратами. В связи с этим, актуальным становится вопрос о поиске эффективных и экономически доступных способов ликвидации последствий нефтяных разливов на водной поверхности. Сорбционный метод очистки воды от нефти давно зарекомендовал себя как наиболее эффективный. Рынок сорбентов весьма разнообразен. Однако выбор среди сорбентов с высокой эффективностью и низкой стоимостью ограничен. В этой связи изучение листового опада как экологичного природного сорбционного материала является актуальной задачей.
2. Материалы и методы исследования
Для изучения процесса сорбции выбран смешанный листовой опад, в котором содержатся листья березы, тополя, липы, клена и т. д. Он образуется при уборке городских территорий, является отходом V класса опасности и ежегодно вывозится на полигоны ТБО. В качестве сорбата использовалась девонская нефть Тумутукского месторождения, добытая нефтегазодобывающим управлением (НГДУ) «Татнефтьгеология». Определение основных сорбционных характеристик проводилось по стандартным методикам [3; 4]. Для построения кинетических зависимостей определялась сорбционная емкость по отношению к нефти при различных температурах. Стакан, в котором содержалось 50 см3 нефти, помещался на водяную баню. Исследуемый образец массой 1 г в коробе из латунной сетки погружался в стакан. Время контакта листового опада с нефтью составляло 5, 15, 30, 45, 60 мин. Затем короб с образцом снимался, стекала некоторая часть нефти, образец взвешивался на лабораторных весах. Эксперимент проводился при температурах нефти 0–60 °C интервалом 10 °C. Нефтеемкость определялась отношением массы поглощенной нефти к начальной массе сорбционного материала.
1. Неотложные меры и методы ликвидации аварийных разливов нефти. Справка. URL: https://ria.ru/eco/20090714/177333106.html, свободный (дата обращения: 10.05.2018).
2. Алексеева А. А. Применение листового опада в качестве сорбционного материала при ликвидации аварийных разливов нефти с поверхности воды: дис. ... канд. тех. наук (03.02.08)/ — Казань: Изд-во КНИТУ, 2017. — 159 с.
3. Смирнов А. Д. Сорбционная очистка воды / А. Д. Смирнов. — Л.: Химия, 1982. — 168 с.
4. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. — М.: Химия, 1984. — 448 с.
5. Ahrens V. Z. Oil sorbents: advertizing illusions and real prospects / V. Z. Ahrens, O. M. Gridin, A. O. Gridin, V. M. Kondrasheko. Obolensk.: Science, 2010. 203 pр.
6. Алексеева А. А. Применение листового опада в качестве сорбционного материала для ликвидации аварийных нефтяных разливов / А. А. Алексеева, С. В. Степанова // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2015. — № 7. — С. 9–13
7. Электронный учебник для курса «Химическая кинетика и катализ». URL: http://thermo.itcwin.com/pdf/kinetics.pdf свободный (дата обращения: 11.05.2018)
8. Хурамшина И. З., Никифоров А. Ф., Кутергин А. С. и др. Кинетика сорбции меди (Cu2+) из водных систем модифицированными алюмосиликатами // Водное хозяйство России. 2012. — № 3. — С. 99–110. DOI: 10.17277/voprosy.2015.01.рр.026–031.
9. Алексеева А. А. Изучение физико-химических основ процесса сорбции пленки нефти с поверхности воды смешанным листовым опадом / А. А. Алексеева, С. В. Степанова // Вода: Химия и экология. — 2015. — № 4. — С. 87–90.
10. Буйновский А. С. Скорость химических реакций и химическое равновесие: практическое руководство / А. С. Буйновский, С. А. Безрукова, В. В. Лазарчук. — Северск: Изд-во СТИ НИЯУ МИФИ, 2010. — 39 с.
11. Калинина М. Д., Николаев Н. И. Зависимость диффузии противоионов в ионитах от температуры// Журнал физической химии.1971. — Т. 15. — № 9. — С. 2284–2287.
