ДЛЯ СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
О.Ю. Пичахчи, Е.А.Трошина
Донецкий национальный технический университет
Конференция "Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів" ДонНТУ 17.04.2004г.
Увеличивающиеся масштабы производства и повышение требований к качеству воды диктуют поиск все более эффективных способов удаления загрязнений из природных и сточных вод. Среди методов, успешно применяющихся для решения этих задач, сорбционная очистка является одним из наиболее эффективных, позволяющая удалить загрязнения широкой природы практически до любой остаточной концентрации независимо от их химической устойчивости, отсутствии вторичных загрязнений и управляемости процессом. В настоящее время сорбционные методы очистки широко применяются как в технологиях водоподготовки, так и для очистки сточных вод. Особенно распространено применение в качестве сорбентов активных углей, с помощью которых можно как удалять вещества различной природы, так и выполнять доочистку точных вод. Однако применение активных углей не всегда экономически целесообразно, что связано с их относительно высокой стоимостью и проблемами регенерации. Поэтому возникает вопрос о расширении сырьевой базы получения сорбентов, в частности, активных углей.
Одним из направлений решения этой проблемы является использование в качестве сырья для производства активных углей нефтепродуктов, асфальтов, сажи, а также отходов производств синтетических материалов и резины. В связи с вышеизложенным целью выполненной работы явилось изучение возможности использования в качестве сорбента для очистки сточных вод твердых отходов, получаемых при переработке использованных автопокрышек.
Утилизации автомобильных шин основана на процессе низкотемпературного пиролиза, протекающего при (250?400)?С. Образующийся твердый остаток, как показали результаты элементного анализа, содержит до 95 % масс. углерода (в пересчете на сухое беззольное вещество). Несмотря на невысокую величину удельной поверхности (32м2/г), найденную по методу БЭТ, данный твердый остаток, являющийся отходом производства, был испытан на сорбционные свойства различными методами.
Одной из основных характеристик активных углей является их сорбционная емкость (осветляющая способность) по метиленовому голубому. Согласно ГОСТ 4453-74 эта величина определяется после изучения взаимодействия навески активного угля с 15 %-ным раствором метиленового голубого. Осветляющая способность исследуемого продукта была определена после контакта его навески с определенным объемом раствора метиленового синего. Твердый остаток низкотемпературного пиролиза предварительно высушивали до постоянной массы при температуре (120±10)?С и отбирали фракцию (0.5±1.0)мм. Концентрацию красителя находили фотоколориметрическим методом исходя построенного калибровочного графика. Результаты расчетов показали, что сорбционная емкость составила 130 мг/г, что соизмеримо с аналогичной величиной по ГОСТ 4453-74. Таким образом, твердый остаток пиролиза автомобильных шин обладает определенной сорбционной емкостью, что свидетельствует о возможности использования его как сорбента.
Следующим этапом исследования явилось изучение сорбционной емкости исследуемого продукта по отношению к различным органическим веществам, в частности, метиленовому голубому, метиленовому красному и фенолу. Для решения вопроса о возможности использования твердого остатка пиролиза как сорбента была проведена серия опытов по определению сорбционной емкости продукта при различных равновесных концентрациях сорбата с последующей построением сорбционных кривых. В каждом случае проводили не менее трех параллельных определений, что позволило получить следующие результаты.
Сорбцию метиленового голубого проводили в диапазоне исходных концентраций от 100 мг/дм3 до 1000 мг/дм3, температура – 25?С. Навеска сорбента была постоянной и составляла 0.40 г, объем раствора – 200 см3. Остаточную концентрацию красителя находили по калибровочной кривой. В исследуемом диапазоне концентраций максимальная величина сорбционной емкости твердого остатка пиролиза автомобильных шин составила 320 мг/г, что не ниже аналогичной величины для известных марок активных углей. Аналогичные опыты были проведены для метиленового красного (остаточную концентрацию красителя определяли фотометрическим методом), в результате которых была найдена сорбционная емкость, равная 450 мг/г. Вид изотерм адсорбции для исследованных красителей приведен на рис. 1. и рис.2. Согласно Брунауэру, Эммету и Теллеру вид изотерм свидетельствует не только о наличии в сорбенте микро- и макропор, но также и о сильном межмолекулярном взаимодействии в веществе сорбата.
Сорбцию фенола проводили из растворов в диапазоне исходных концентраций 1.0 – 10.0 ммоль/ дм3, навеска сорбента – 1.0 г, объем раствора -200 см3. Остаточную концентрацию фенола находили бромид-броматным методом. Найденная величина сорбционной емкости составила 244 мг/г, что согласуется с литературными данными, приведенными для адсорбции фенола из водных растворов на угле КАД. В этом случае изотерма адсорбции (рис.3) имела вид, аналогичный приведенному на рис.1. и 2.
Таким образом, результаты выполненных исследований свидетельствуют о возможности использования твердого остатка низкотемпературного пиролиза автомобильных шин в качестве сорбента для удаления некоторых органических загрязнений для очистки сточных вод.