2020-4

VSNiP

Problems of Contemporary Science and Practice. Vernadsky University

Вопросы современной науки и практики. Университет имени В.И. Вернадского

2541-853X 1990-9047

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет»

10.17277/voprosy.2020.04.pp.028-037

12615

Version of Record

The Mechanism of Adsorptive Purification of Industrial Waste Water from Phenols (the Example of Aktobe Oil Refining LLP) Resourceand Energy-Saving Method for Obtaining Hydrogen Fluoride and Hydrite Fluoride

Изучение механизма адсорбционной очистки сточных вод промышленных предприятий от фенолов (на примере ТОО "Актобе нефтепереработка")

Nikolaeva

L. A.

Aikenova

N. E.

adsorption granular sorption material carbonate sludge adsorption mechanism oil refining enterprises wastewater phenols

адсорбция гранулированный сорбцион- ный материал карбонатный шлам механизм адсорбции нефте- перерабатывающие предприятия сточные воды фенолы

2020

4 квартал 2020 года

4 4

2020

, , L. A. Nikolaeva, N. E. Aikenova

Изучен механизм адсорбционной очистки сточных вод нефтеперерабатывающего производства от фено - лов модифицированным карбонатным шламом химводоподго - товки (ХВП ). Фенолы в сточных водах являются чрезвычайно токсичными веществами . В законодательном порядке санитар - но-гигиеническими нормами установлена предельно допусти - мая концентрация (ПДК ) фенола в воде , которая составляет 0,001 мг/дм3. Предложена технологическая схема адсорбцион - ной очистки сточных вод от фенолов модифицированным кар- бонатным шламом , который является многотоннажным отходом энергетики . Рассчитан адсорбционный фильтр для эффективной доочистки на ТОО «Актобе нефтепереработка ». Одной из проблем охраны окружающей среды является ее загрязне - ние фенолсодержащими сточными водами . Фенолы не разлагаются и ток- сичны для людей , растений и животных [1]. Фенольные соединения присутствуют в сточных водах различных отраслей промышленности , таких как производство фенола кумольным ме- тодом , в лакокрасочной промышленности , нефтепереработке , нефтехимии , фармацевтике , коксовании , производстве смол , пластмасс , целлюлозы , бу- маги и изделий из древесины . Загрязненные сточные воды содержат фенол C6H5OH и его гомологи : одноатомные – крезол C7H7OH, ксиленол C8H8OH; двухатомные – C 6H5(OH) 2 (гидрохинон , резорцин , пирокатехин ) [2 – 4]. Николаева Лариса Андреевна – доктор технических наук , профессор кафедры «Тех- нология воды и топлива »; Айкенова Нурия Еркиновна – аспирант кафедры «Технология воды и топлива », e-mail: twrpx99@mail.ru, ФГБОУ ВО «Казанский государственный энер - гетический университет », г. Казань , Россия . УНИВЕРСИТЕТ им. В.И. ВЕРНАДСКОГО . №4(78). 2020. 29 В последние годы сформировалось актуальное направление в области охраны окружающей среды – использование отходов производства в каче - стве материальных ресурсов , в том числе и для очистки сточных вод (СВ) промышленных предприятий . В настоящее время в данных технологиях используются промышленно выпускаемые активированные угли . Для снижения антропогенного воздействия на окружающую среду и себестои - мости процесса очистки СВ рассматривается возможность использования отходов производства для очистки сточных вод от фенола . К таким сорб - ционным материалам предъявляются определенные требованиям : соответ - ствующая степень очистки на уровне промышленных адсорбентов , размер частиц , сопоставимый с промышленными образцами , невысокая стоимость . В работе в качестве сорбционного материала выбран карбонатный шлам химводоподготовки (ХВП ) АО «Актобе ТЭЦ ». Рентгенографиче - ский качественный фазовый анализ на дифрактометре D 8 ADVAN СЕ фирмы Brukеr показал следующий химический состав : кальцит CaCO 3 – 73 %, брусит Mg(OH) 2 – 8 %, портландит Ca(OH) 2 – 1 %, кварц SiO 2 – 0,5 %, прочие вещества – 17,4 % [5]. На основе карбонатного шлама разработан модифицированный гра- нулированный сорбционный материал (ГрСМ -1), предназначенный для очистки СВ от фенолов на ТОО «Актобе нефтепереработка ». В ранних работах [5] определены технологические характеристики полученного сорбционного материала ГрСМ -1 – насыпная плотность , влажность , удельная поверхность , суммарный объем пор, водопоглощение , адсорбци - онная емкость по метиленовому голубому и йоду , исследованы физико - химические свойства – адсорбционная емкость , рассчитана динамическая сорбционная емкость . Для изучения механизма процесса адсорбции проведен эксперимент в статических условиях при различных температурах (293, 313, 323 и 333 К). На рисунках 1, 2 построены изотермы и изостеры адсорбции фенола из модельных растворов с исходной концентрацией 100 мг/дм3 сорбционным материалом ГрСМ -1 [6]. Рис. 1. Изотермы адсорбции фенола ГрСМ -1 при различных температурных значениях , К: 1 – 293; 2 – 313; 3 – 323; 4 – 333 А⋅10–5, моль /г 12 10 8 6 42 0 1 2 3 С⋅10–5, моль /дм3 1 3 2 4

1. Lakshmi S., Harshitha M., Vaishali G., Keerthana S.R., Rhea Muthappa Studies on Different Methods for Removal of Phenol in Waste Water, International Journal of Science, Engineering and Technology Research, 2016, vol. 5, issue 7, pp. 2488-2496.

2. Michałowicz J., Duda W. Phenols - Sources and Toxicity, Polish Journal of Environmental Studies, 2007, vol. 16, no. 3, pp. 347-362.

3. Chonnkar P.K., Datta S.P., Joshi H.C., Prathak H. Impact of Industrial Effluents on Soil Health and Agriculture – Indian Experience: Part I - Distillery and Paper Mill Effluents, Journal of Scientific and Industrial Research, 2000, vol. 59 (05), pp. 350-361.

4. Mohammadi S., Kargari A., Sanaeepur H., Abbassian K., Najafi A., Mofarrah E. Phenol Removal from Industrial Wastewaters: a Short Review, Desalination and Water Treatment, 2015, vol. 53, pp. 2215-2234.

5. Aykenova N.Ye., Nikolayeva L.A. [Purification of industrial waste water from phenols], Voprosy sovremennoy nauki i praktiki. Universitet im. V. I. Vernadskogo [Problems of Contemporary Science and Practice. Vernadsky University], 2019, no. 3 (73), pp. 9-18, doi: 10.17277/voprosy.2019.03.pp.009-018 (In Russ., abstract in Eng.)

6. Nikolayeva L.A. PhD Dissertation (Technical), Kazan, 2016, 267 p. (In Russ.)

7. Shumyatskiy Yu.I. Adsorbtsionnyye protsessy: ucheb. posobiye [Adsorption processes: textbook allowance], Moscow: Izdatel'stvo RKHTU im. Mendeleyeva, 2005, 164 p. (In Russ.)

8. Katalog-perechen' oborudovaniya. Oborudovaniye kotel'no-vspomogatel'noye. Tom 2. KPO-01.05.12-05 [Catalog-list of equipment. Boiler-auxiliary equipment. Volume 2. KPO-01.05.12-05], Moscow: FGUP «Gosudarstvennyy proyektnyy institut spetsial'nogo stroitel'stva», 2005, 124 p. (In Russ.)

9. OST 24.271.26-74. Fil'try sorbtsionnyye ugol'nyye. Konstruktsiya i osnovnyye razmery. Tekhnicheskiye trebovaniya [OST 24.271.26-74. Sorption charcoal filters. Construction and main dimensions. Technical requirements], Moscow: Ministerstvo tyazhelogo, energeticheskogo i transportnogo mashinostroyeniya, 1974, 9 p. (In Russ.)

10. Lupeyko T.G., Bayan Ye.M., Gorbunova M.O. [Research of technogenic carbonate-containing waste for the purification of aqueous solutions of nickel (II) ions], Zhurnal prikladnoy khimii [Journal of Applied Chemistry], 2004, vol. 77, no. 1, pp. 87-91. (In Russ., abstract in Eng.)

11. Nikolayeva L.A., Golubchikov M.A. [Purification of industrial wastewater from oil products with modified sorption materials based on carbonate sludge], Vodosnabzheniye i sanitarnaya tekhnika [Water supply and sanitary technology], 2016, no. 7, pp. 51-58. (In Russ., abstract in Eng.)

12. Likhachev N.I., Larin I.I., Khaskin S.A. [et al.], Samokhin V.N. [Ed.] Spravochnik proyektirovshchika. Kanalizatsiya naselennykh mest i promyshlennykh predpriyatiy [Designer handbook. Sewerage of populated areas and industrial enterprises], Moscow: Stroyizdat, 1981, 639 p. (In Russ.)

13. Laptev A.G. Modeli pogranichnogo sloya i raschet teplomassoobmennykh protsessov [Models of the boundary layer and calculation of heat and mass transfer processes], Kazan': Izdatel'stvo Kazanskogo universiteta, 2007, 500 p. (In Russ.)

14. Larin B.M., Bushuyev Ye.N. Osnovy matematicheskogo modelirovaniya khimiko-tekhnologicheskikh protsessov obrabotki teplonositelya na TES i AES [Fundamentals of mathematical modeling of chemical-technological processes of processing coolant at thermal power plants and nuclear power plants], Moscow: MEI, 2000, 310 p. (In Russ.)

1. Studies on Different Methods for Removal of Phenol in Waste Water / S. Lakshmi, M. Harshitha, G Vaishali [er al.] // International Journal of Science, Engineering and Technology Research. – 2016. – Vol. 5, Issue 7. – P. 2488 – 2496.

2. Michałowicz, J. Phenols – Sources and Toxicity / J. Michałowicz, W. Duda // Polish Journal of Environmental Studies. – 2007. – Vol. 16, No. 3. – P. 347 – 362.

3. Impact of Industrial Effluents on Soil Health and Agriculture – Indian Experience: Part I – Distillery and Paper Mill Effluents / P. K. Chonnkar, S. P. Datta, H. C. Joshi, H. Prathak // Journal of Scientific and Industrial Research. – 2000. – Vol. 59 (05). – P. 350 – 361.

4. Phenol Removal from Industrial Wastewaters: a Short Review / S. Mohammadi, A. Kargari, H. Sanaeepur [er al.] // Desalination and Water Treatment. – 2015. – Vol. 53. – P. 2215 – 2234.

5. Айкенова, Н. Е. Очистка промышленных сточных вод от фенолов / Н. Е. Айкенова, Л. А. Николаева // Вопр. соврем. науки и практики университет им. В. И. Вернадского. – 2019. – № 3 (73). – С. 9 – 18. doi: 10.17277/voprosy.

2019.03.pp.009-018 9 8 7 ∅5405

6. Николаева, Л. А. Адсорбционная очистка промышленных сточных вод модифицированным карбонатным шламом : дис. … д-ра техн. наук : 03.02.08 / Николаева Лариса Андреевна. – Казань, 2016. – 267 с.

7. Шумяцкий, Ю. И. Адсорбционные процессы : учеб. пособие / Ю. И. Шумяцкий. – М. : Изд-во РХТУ им. Менделеева, 2005. – 164 с.

8. Каталог-перечень оборудования. Оборудование котельно-вспомогатель- ное. Том 2. КПО-01.05.12-05. – М. : ФГУП «Государственный проектный инсти- тут специального строительства», 2005. – 124 с.

9. ОСТ 24.271.26–74. Фильтры сорбционные угольные. Конструкция и основ- ные размеры. Технические требования. – М. : Министерство тяжелого, энергети- ческого и транспортного машиностроения, 1974. – 9 с.

10. Лупейко, Т. Г. Исследование техногенного карбонатосодержащего отхода для очистки водных растворов от ионов никеля (II) / Т. Г. Лупейко, Е. М. Баян, М. О. Горбунова // Журнал прикладной химии. – 2004. – Т. 77, № 1. – С. 87 – 91.

11. Николаева, Л. А. Очистка производственных сточных вод от нефтепро- дуктов модифицированными сорбционными материалами на основе карбонатного шлама / Л. А. Николаева, М. А. Голубчиков // Водоснабжение и санитарная техника. – 2016. – № 7. – С. 51 – 58.

12. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промыш- ленных предприятий / Н. И. Лихачев, И. И. Ларин, С. А. Хаскин [и др.] ; под общ. ред. В. Н. Самохина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Стройиздат, 1981. – 639 с.

13. Лаптев, А. Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменных процессов / А. Г. Лаптев. – Казань : Изд-во Казанского ун-та, 2007. – 500 с.

14. Ларин, Б. М. Основы математического моделирования химико-техно- логических процессов обработки теплоносителя на ТЭС и АЭС / Б. М. Ларин, Е. Н. Бушуев. – М. : МЭИ, 2000. – 310 с.