Добірка наукової літератури з теми "Адсорбційне очищення"

В роботі досліджено процес адсорбції. Розглянуто сорбційні характеристики активованого вугілля. Отримано ізотерми адсорбції аніонних поверхнево-активних речовин на відповідних сорбентах. Побудовано ізотерми адсорбції в лініаризованій формі. Встановлено характеристики сорбентів за моделлю Ленгмюра та Фрейндліха. Розраховано константи рівноваги адсорбції. Отримані дані свідчать про перевагу використання рівняння Ленгмюра для опису адсорбційних процесів. Адсорбент КАВ проявляє більшу адсорбційну здатність, що вказує на можливість його використання для очищення стічних вод.

Отримано Ni-вмісний вуглецевий адсорбент на основі попередньо окисненого нітратною кислотою активованого вугілля з наступною модифікацією нікелем. Хімія поверхні синтезованого вуглецевого адсорбенту має поліфункціональний характер з високою аніоно- та катіонообмінною ємністю та у три рази вищою адсорбційною ємністю щодо йонів Fe3+ порівняно з вихідним активованим вугіллям марки Norit SAE SUPER. Підвищення адсорбційної активності пояснюється збільшенням сили π-супряженої електронної системи за рахунок введення у вугільну матрицю додаткових електронів від атома нікелю, що створює умови для його орієнтаційних та індукційних взаємодій з йонами феруму. Модифікування поверхні вуглецевого адсорбенту нікелем привело до появи магнітних властивостей синтезованого матеріалу, що сприяло збільшенню концентрації йонів Fe3+ у приповерхневому шарі адсорбенту. Як наслідок модифікування поверхні нікелем спостерігається зростання адсорбційної ємності матеріалу щодо сполук заліза від ~117 мг/г до 750 мг/г для модифікованого вуглецевого матеріалу порівняно з вихідним вугіллям. Процес адсорбції на отриманому Ni-вмісному вуглецевому адсорбенті адекватно описується моделлю Ленгмюра. Запропоновано використовувати синтезований матеріал в технології очищення води з високою концентрацією сполук заліза у такій комбінації стадій: аерація, фільтрування на механічному фільтрі, іонний обмін на сучасному матеріалі Ecomix A. За таких умов ефективність очищення води від сполук заліза в лабораторних умовах становила 99,8 %.

Розвиток суспільства супроводжується постійним збільшенням обсягів відпрацьованих олив та мастил. Сучасний підхід господарчих органів до цих речовин не набув системності, їх зростання та утилізація не знаходяться під належним контролем. Актуальним напрямом дослідження є визначення сукупності задач керування процесами адсорбційного очищення у промислових масштабах, їхніх взаємозв’язків та пріоритетів. Призначення технології утилізації та сучасні вимоги до промислових виробництв дали підстави сформувати такі стратегічні (загальновиробничі) задачі системи керування: забез-печення економічної ефективності виробництва; дотримання вимог до якості продукції; виконання екологічних вимог до виробництва. Аналіз хіміко-технологічної системи неперервного адсорбційного очищення показав, що наступним рівнем ієрархії задач є технологічні (тактичні) задачі, обумовлені вимогами до властивостей регенерованих олив і мастил, а також властивостями забрудненої сировини, адсор-бенту та стану самого адсорбера як основного технологічного апарата. Кожну технологічну задачу було деталізовано, це дало можливість сформулювати задачі керування наближено до типових задач керування, враховуючи особливості технології. Кінцевим етапом дослідження ієрархії задач було визначення переліку математичних методів, які можливо застосувати для систем керування адсорбційним очищенням олив та мастил. Використання різноманітних схем спрощує розуміння проблем і логіку міркувань авторів, сприяє системному підходу до автоматизації адсорбційного очищення. Отримані результати дають змогу зацікавленим особам обґрунтувати свій вибір задач і математичного забезпечення.

Досліджено проблему очищення стічної води. Вивчено процес знезараження води ультрафіолетово-адсорбційним методом, який дає змогу очистити воду не тільки від патогенної мікрофлори, а й від механічних забруднень. Технологія дає змогу зменшити бактеріальну забрудненість, підвищуючи якість води. У процесі аналізу проб встановлено значення мікробного числа (МЧ). Відбір проб здійснено перед початком експерименту, після ультрафіолетового очищення, а також після використання природного сорбенту. З'ясовано, що у разі сумісного використання ультрафіолету та адсорбції вдається досягнути необхідних показників очищення води.

Визначено елементний, оксидний, мінералогічний та радіонуклідний склад металургійних шлаків. Встановлено клас радіаційної небезпеки досліджених шлаків. Визначено питомі поверхні шлакових сорбентів. Теоретично і експериментально обґрунтовані принципи визначення сорбційної активності металургійних шлаків. Показана можливість використання шлаків з основним мінералом діопсидом в якості сорбентів для очищення води. Активність сорбції шлаку обумовлена високим вмістом діопсид в аморфному стані. Показана можливість сорбції шлаком органічних речовин. За хімічним складом і радіаційними характеристиками шлак може бути використаний в якості технічного матеріалу. Показано прояв сорбційної активності металургійного шлаку. Сорбційні властивості обумовлені наявністю аморфного стану речовини. Визначено можливість використання шлаків при сорбційній обробці вод в технологічних циклах. Для очищення стічних вод від поверхнево-активних речовин на рівні високих концентрацій запропонована раціональна протиточно-ступінчата адсорбційна схема періодичної дії. Представлені ресурсозберігаючі розробки, що дозволяють розширити сировинну базу для виробництва сорбентів, поліпшити екологічну ситуацію регіонів за рахунок запобігання скиду промислових стічних вод при впровадженні систем оборотного водопостачання підприємств.

Розглядається задача моделювання неізотермічної адсорбції та десорбції в нанопористих цеоліт-системах для нелінійної адсорбційної рівноваги типу Ленґмюра. Пропонуються висопродуктивні методи операційного числення Гевісайда та перетворення Лапласа звикористанням схем лінеаризації на основі підходу Ландау щодорозкладу в ряд функції рівноваги Ленґмюра в околі точки температури фазового переходу та малого параметру, що дозволяють ефективне розпаралелювання обчислень. Подані результати обчислювальних експериментів.

Визначено властивості гранульованого доменного шлаку «АрселорМіттал Кривий Ріг», що зумовлюють його сорбційну активність. У складі фракцій шлаку ідентифіковані мінерали: окерманіт Ca2MgSi2O7, геленіт Ca2Al(Al,Si)2O7, ранкініт Ca3Si2O7, псевдоволластоніт CaSiO3, мервініт Ca3MgSi2O8, мікроклін КAlSi3O8, кальцит CaCO3, ольдгаміт CaS з вмістом алюмосилікатів кальцію і магнію > 50 %. Деякі фази знаходяться в аморфному сорбційно-активному стані. Показана доцільність активації водою протягом 1 доби, в результаті якої на поверхні утворюються і дисоціюють гідроксильні і гідрофільні силанольні групи з формуванням негативного заряду поверхні шлакових частинок, що характерно для алюмосилікатів Са і Mg, а також мінералів кальциту і ольдгаміту. Форма ізотерми адсорбції свідчить про утворення полімолекулярних шарів органічного барвника метиленового синього (МС), що збільшує ефективність шлакового сорбенту. Величина адсорбції МС не менш 2 мг/г. Показано відсутність десорбції МС з шлаку, що забезпечує безпеку як захоронення відпрацьованого сорбенту, так і його утилізації в якості наповнювача будівельних матеріалів. Доведено радіаційну безпеку шлаку. Питома ефективна активність фракцій шлаку не перевищує 370 Бк/кг, що дозволяє його використання в якості технічних матеріалів без обмежень. Запропоновано технологічну схему адсорбційної очистки стічних вод підприємств органічного синтезу і текстильної промисловості, що містять органічні барвники, за допомогою шлакового сорбенту.Стадії технологічного процесу: надходження шлаку з відвалу, аналіз мінерального складу шлаку, водна активація шлаку, статична сорбція барвників в відстійнику, подальша утилізація шлаку і надходження очищених вод в первинне виробництво. Технологія передбачає видалення органічних барвників із стічних вод і їх повторне використання, що забезпечує замкнутість циклу оборотного водоспоживання, відсутність витрат хімічних реагентів на активацію шлакового сорбенту, поліпшення екологічної ситуації в місцях розташування шлакових відвалів за рахунок використання шлаків в якості сорбентів.

Талій — хімічний елемент III групи періодичної системи, сріблясто-білий метал з сіруватим відтінком, без смаку й запаху. Талій використовується як інсектицид та зооцид, як каталізатор при проведенні феєрверків, у вигляді домішки для отримання сплавів у радіологічних дослідженнях, у виробництві оптичного скла, фотоелементів, як компонент легкоплавких і підшипникових сплавів. Талій за токсичністю належить до 1-го класу, гранично допустима концентрація в повітрі робочої зони становить 0,1 мг/м3. Гранично допустима концентрація у воді — 0,0001 мг/м3, в атмосферному повітрі — 0,004 мг/м3. Джерелами надходження талію в довкілля є підприємства, що спалюють у процесі виробництва органічні вуглецеві палива. При потраплянні в організм талій абсорбується через шкіру, інгаляційним шляхом і при пероральному прийомі. Загальнорезорбтивна дія талію проявляється депонуванням його в усіх паренхіматозних органах, легенях, м’язах і головному мозку. Талій є ферментною отрутою, зв’язується з сульфгідрильними групами ферментів на мембранах мітохондрій у внутрішньоклітинних ділянках. Механізм дії талію зводиться до втручання його в процес окисного фосфорилювання. У малих кількостях талій підвищує активність АТФази, у великих кількостях — пригнічує її активність. Порушуючи тканинне дихання, талій зумовлює дистрофічні зміни в мітохондріях, насамперед у нервових волокнах, руйнуючи аксони. Відразу після потрапляння талію в організм (протягом 3–4 год) розвиваються диспептичні явища: блювання й нудота, болі в животі, пронос і кров’янисті випорожнення, можуть бути запори. Згодом (протягом 1 тижня після проковтування) з’являються ознаки ураження центральної нервової системи у вигляді астеновегетативного синдрому, астеноневротичного, включаючи сплутаність і порушення свідомості, психоз, хореоатетоз, синдром органічного ураження головного мозку, галюцинаторний синдром, судоми та кому. До числа проявів ураження периферичної нервової системи належить синдром вегетосенсорної та вегетомоторної полінейропатії. До числа хронічних проявів отруєння належить дифузне випадання волосся, наявність астеновегетативного, астеноневротичного, діенцефального, психоорганічного та інших синдромів. Хронічні ураження сполуками талію паренхіматозних органів проявляються токсичним гепатитом, токсичною нефропатією, міокардіодистрофією. Часто спостерігаються ерозивні езофагогастроентероколіти із розвитком постгеморагічної анемії. Талій у сечі можна виявити лише за допомогою атомно-адсорбційної спектрофотометрії. Рівень 2 мкг/л у сечі вважають допустимим, а 20 мкг/л — таким, що викликає симптоми хронічного отруєння. Може бути підвищена амінолевулінова кислота в сечі. Терапевтичні заходи при потраплянні сполук талію до організму включають очищення шлунково-кишкового тракту за допомогою сорбентів, посилення ниркової екскреції сечогінними засобами, хлоридом калію. Застосовують гемодіаліз, гемосорбцію, ентеросорбцію. Прусський блакитний як антидот абсорбує талій в шлунково-кишковому тракті, обмінюючи калій на талій у його кристалічній решітці, тим самим запобігаючи всмоктування останнього в кров. Одноразова пероральна доза дорівнює 250 мг/кг.

Санітарні звалища були найпопулярнішими сховищами твердих побутових відходів за останні десятиліття у всьому світі, проте останнім часом політика поводження з відходами головним чином зосереджується на мінімізації та повторному використанні відходів. Спалювання та відновлення енергії відіграють важливу роль у зменшенні відходів та перетворенні енергії. Однак санітарні сміттєзвалища все ще існують і надалі використовуватимуться для утилізації твердих відходів та залишків у багатьох країнах. Переробка фільтратів звалищ, що утворюються в процесі зберігання відходів, та вимоги до їх контролю після рекультивації звалищ є однією з головних інженерних проблем дотримання екологічних вимог. Основне питання стосується того, як вибрати метод обробки фільтрату звалища, який буде відповідати відповідним положенням та з розумною вартістю та складністю операції. Вимивки звалищ характеризуються низькою біологічною здатністю до розкладання, високою концентрацією органічних забруднювачів та біогенних елементів, а також можливі також інші токсичні компоненти, що є результатом процесів розкладання відходів на звалищах твердих побутових відходів. Мета цього дослідження - визначити адсорбційну здатність природної сухої біомаси Phragmites australis (очерет звичайний) та ефективність обробки реальних фільтратів звалища. Звалищні відходи, використані в експериментах, були взяті з реального сміттєзвалища, розташованого на північному заході Болгарії, а використана рослинність була взята з порівняно чистої території. Біомасу багаторазово промиваи дистильованою водою для видалення частинок пилу з її поверхні, потім висушили при кімнатній температурі (20 оС) до постійної маси. Суху біомасу нарізали на невеликі шматочки. Для дослідження рівноваги процесу (адсорбції в статичних умовах) готують розчини з певною початковою концентрацією ХПК. Також проводились порожні дослідження (дистильована вода з адсорбентом), щоб виключити вплив адсорбенту при аналітичному визначенні забруднювача. Після досягнення рівноваги зразки фільтрували і визначали рівноважну концентрацію ХПК у кожній з них. На основі отриманих даних будуються криві рівноваги. Результати обробляли за допомогою моделей Ленгмюра, Фрейндліха та Темкіна. Максимальна досягнута адсорбційна здатність становить qe = 7,39 мг г-1. Ізотермічний метод Ленгмюра II найкраще описує хід експериментальної ізотерми, підтверджуючи коефіцієнт кореляції R2 = 0,9946. Можна також зробити висновок, що ця модель найкраще підходить для опису адсорбційної рівноваги. Висока сорбційна здатність звичайного очерету, його широке поширення в природі та легка попередня обробка визначають його як придатний недорогий біосорбент для очищення стічних вод. Phragmites australis можна успішно використовувати як адсорбент для видалення речовин, що не піддаються біологічному розкладанню.

The thesis is dedicated to providing environmental safety of water bodies through disposal of wastewater and mine water adsorption - ion-exchange methods. A complex method as sewage and mine water, based on the use of natural Dashukivski modified bentonite deposit. The dissertation’s researches are based on dairy wastewater systems, existing modem methods of treatment and basic methods of sorption as the most economically and environmentally beneficial method of wastewater treatment. The thesis investigates waste and mine water Chervonograd mining region, existing methods of modem cleaning and proposed a combined method of cleaning based on the method of sorption as the most economically and environmentally beneficial method of wastewater treatment and electrodialysis with intermembrane filling for demineralization highly concentrated solutions. Methods of physical and chemical analysis of the structure of natural and modified bentonite before and after adsorption, frame structure, and pore size distribution. First theoretically and experimentally proved that the dependence of the coefficient p mass transfer the number of revolutions n to evaluate mass transfer coefficient in the process of adsorption on the sorbent fine fraction occurring in foreign-diffusion region. The increase in degree of sorption of strontium (90%) composite sorbent based on modified titanium oxide bentonite rock Yazivskoho field and montmorillonite Dashukivski deposit ratio of 1: 1 and proved that the maximum degree of intensification of an intemally-difTusion mode, allowing use dependency criterion Sherwood mixing of hydrodynamic regimes for predicting the intensity of sorption processes in dynamic conditions and to assess the value of p. For the first time the analysis parameters extended three-wire models conductance ion exchange resin KU-2 in different ionic form, allowing to predict the demineralization process wastewater and mine water by electrodialysis intermembrane filling with resin. A combined technological scheme of process wastewater and mine water mining complex.