Изучение возможности очистки сточных вод от нефти отработанным кизельгуром

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Цель исследования – определение возможности использования отработанного кизельгура для очистки сточных вод от нефти. Задачи исследования – изучение возможности использования отработанного кизельгура для очистки воды от нефти статическим и динамическим способами.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использовали отработанный кизельгур влажностью 45-50 %, полученный на одном из пивоваренных предприятий Самарской области. Высушивание влажного отработанного кизельгура проводили при температурах 105 оС С и 300 оС до постоянной массы.

Для изучения возможности использования отработанного кизельгура для очистки воды от нефти статическим способом готовили смесь нефти в воде концентрацией 100 мг/л, 200 мг/л и 400 мг/л. Для этого навеску нефти смешивали с необходимым объемом водопроводной воды на магнитной мешалке при комнатной температуре в течение 10-15 минут при 1500 об/мин. Отбирали 100 мл приготовленного раствора. Добавляли 10 г отработанного кизельгура, перемешивали на магнитной мешалке 20 мин при частоте вращения 1000 об/мин.

Для изучения возможности использования отработанного кизельгура для очистки воды от нефти динамическим способом из перколятора делали сорбционную колонну. Помещали в нее 10 г отработанного кизельгура, добавляли 100 мл смеси нефти с водой концентрацией 100 мг/л.

Смеси нефти с водой, очищенные статическим и динамическим способом фильтровали через бумажный фильтр. Полученный фильтрат переносили в делительную воронку, добавляли 10 мл гексана, интенсивно встряхивали, перемешивали несколько минут, ждали отслоения, затем сливали отслоившуюся часть в слив, раствор нефти в гексане сливали в стаканчик, обезвоживали сульфитом натрия, фильтровали через бумажный фильтр. Содержание нефти определяли флуориметрическим методом [13].

Эксперименты проводили в трехкратной повторности, исследования каждой пробы осуществляли в трех повторностях. При обсуждении результатов учитывали статистически достоверные различия при р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Лабораторные исследования показали, что отработанный кизельгур можно эффективно применять для очистки модельного раствора сточных вод от нефти статическим и динамическим способами.

В модельных растворах сточных вод, имеющих концентрации нефти 100 мг/л, 200 мг/л и 400 мг/л, очищенных статическим способом с использованием отработанного кизельгура, высушенного при температуре 105 oС, содержание нефти уменьшалось в 34,54-113,77 раз (рис. 1). При этом наибольшая эффективность удаления нефти отработанным кизельгуром отмечена у модельного раствора сточных вод, имевшего начальную концентрацию нефти в смеси равную 400 мг/л.

Увеличение температуры сушки отработанного кизельгура со 105 oС до 300 oС изменяет адсорбционную активность получающегося продукта. Адсорбционные свойства отработанного кизельгура повышаются с возрастанием температуры его высушивания (рис. 2).

Очистка модельного раствора сточных вод, имеющего начальную концентрацию нефти равную 100 мг/л, отработанным кизельгуром, высушенным при 105 oС, позволяет снизить концентрацию нефти в 34,54 раза. Использование отработанного кизельгура, высушенного при 300 oС, для очистки модельного раствора сточных вод, имеющего начальную концентрацию нефти равную 100 мг/л, позволяет уменьшить концентрацию нефти в 61,01 раза.

Адсорбция нефти из модельного раствора сточных вод, имеющего ее начальную концентрацию равную 200 мг/л, отработанным кизельгуром, высушенным при 105 oС, позволяет снизить концентрацию нефти в 62,50 раза. Применение отработанного кизельгура, высушенного при 300 oС, для очистки модельного раствора сточных вод, имеющего начальную концентрацию нефти равную 200 мг/л, позволяет уменьшить концентрацию нефти в 101,88 раза.

Использование динамического способа удаления нефти из модельного раствора сточных вод отработанным кизельгуром, высушенным 105 oС при оказалось менее эффективным, чем применение статического способа (рис. 3).

Применение статического способа очистки модельного раствора сточных вод, имеющего начальную концентрацию нефти равную 100 мг/л, отработанным кизельгуром, высушенным при 105 oС, позволяет снизить концентрацию нефти в 34,54 раза. Очистка модельного раствора сточных вод, имеющего начальную концентрацию нефти равную 100 мг/л, отработанным кизельгуром, высушенного при 105 oС, динами-

Рис. 1. Содержание нефти в модельных растворах сточных вод, очищенных отработанным кизельгуром, высушенным при температуре 105 ^oС, статическим способом

■ кизельгур, высушенный при 105 градусах Цельсия;

■ кизельгур, высушенный при 300 градусах Цельсия

Рис. 2. Содержание нефти в модельных растворах сточных вод, очищенных отработанным кизельгуром, высушенным при температурах 105 ^oС и 300 ^oС, статическим способом

Рис. 3. Содержание нефти в модельных растворах сточных вод, имеющих начальную концентрацию нефти 100 мг/л, очищенных отработанным кизельгуром, высушенным при температуре 105 ^oС, статическим и динамическим способами

ческим способом позволяет уменьшить концентрацию нефти в 4,99 раза.

Кизельгур, преимущественно состоящий из оксида кремния, с примесями оксидов алюминия и железа, обладает высокой пористостью, поэтому его используют в различных отраслях промышленности в качестве фильтрующего материала, но чистый кизельгур имеет слабую адсорбционную активность [14]. Адсорбирующая способность отработанного кизельгура выше, чем у чистого кизельгура, из-за наличия дополнительных адсорбирующих областей, образующихся из органических веществ, связанных с кизельгуровой матрицей [10]. Исследования Tsai и соавторов [7-10, 14] показали, что адсорбционные свойства отработанного кизельгура изменяются при его модификации растворами различных кислот или щелочей. Результаты исследований Руденко и соавторов [11, 12] показали возможность оптимизации процесса термохимической модификации отработанного кизельгура с целью получения адсорбента для очистки сточных вод от ионов меди.

Анализ данных, полученных в результате экспериментов по очистке модельного раствора сточных вод отработанным кизельгуром, свидетельствует о том, что на способность отработанного кизельгура удалять нефть из модельного раствора сточных вод влияет температура его сушки.

ВЫВОДЫ

Отработанный кизельгур, образовавшийся при фильтрации пива, можно использовать в качестве адсорбента для очистки сточных вод от нефти. Адсорбционные свойства отработанного кизельгура по отношению к нефти возрастают при увеличении температуры его сушки. Статический способ удаления нефти из сточных вод с помощью отработанного кизельгура более эффективен, чем динамический.