автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Разработка электрофлотационного процесса извлечения поверхностно-активных веществ и моторных топлив из водных стоков

ней 004611985

Бондарева Галина Михайловна

Разработка электрофлотационного процесса извлечения поверхностно-активных веществ и моторных топлив из водных стоков

05.17.03 -технология электрохимических процессов и защита от коррозии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 2010

2 8 ОКТ 2010

004611985

Работа выполнена на кафедре технологии электрохимических процессов Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Колесников Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Харламова Татьяна Андреевна Московский государственный горный университет

кандидат химических наук, доцент Дьяченко Александр Васильевич ОАО «Импульс»

Ведущая организация: Институт нефтехимического синтеза имени

A.B. Топчиева РАН (г. Москва)

Защита состоится 28 октября 2010г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д 212.204.06 в РХТУ им. Д.И. Менделеева (125047 Москва, Миусская пл., д. 9) в 443 ауд. (конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-библиотечном центре РХТУ имени Д.И. Менделеева.

Автореферат диссертации разослан <£4. 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.Т. Новиков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Акгуштьность работы. Одними из наиболее опасных загрязнений окружающей среды являются нефтепродукты. Источниками загрязнения водных объектов являются нефтеперерабатывающая промышленность, разливы различных нефтепродуктов при транспортировке, а также эксплуатация автомобильного транспорта. Промышленные сточные воды и ливневые стоки наряду с нефтепродуктами часто содержат поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые, являясь стабилизаторами эмульсий, образуемых нефтепродуктами в воде, затрудняют очистку подобных стоков.

Электрофлотационный метод является перспективным направлением в технологии очистки сточных вод, позволяет извлекать взвешенные вещества и эмульсии, является экологически чистым, исключающим вторичное загрязнение воды. Ранее для извлечения ПАВ электрофлотация практически не применялась.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ, в соответствии с федеральными целевыми программами «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (2009-2013гг.) и «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)».

Цель работы. Разработка электрофлотационного процесса извлечения поверхностно-активных веществ и нефтепродуктов из водных стоков.

Научная новизна. Установлены новые закономерности электрофлотационного извлечения ПАВ и нефтепродуктов (моторных топлив) из водных растворов. Установлено положительное влияние коагулянтов на основе сульфата алюминия и алюмокремниевого коагулянта-флокулянта (АКФК) и ряда флокулянтов на процесс электрофлотационного извлечения поверхностно-активных веществ и моторных топлив. Предложено новое техническое решение по извлечению катионных ПАВ из водных стоков. Установлены новые закономерности совместного извлечения ПАВ и моторных топлив из модельных растворов. Определен дисперсный состав систем вода - моторное топливо в присутствии ПАВ различных типов, а также поведение отдельных компонентов в процессе электрофлотации.

Практическая значимость работы. Разработан технологический процесс электрофлотационной очистки сточных вод от моторных топлив и ПАВ, образующих водоэмульсионные системы, с предварительной обработкой коагулянтами-флокулянтами. Определены оптимальные технологические параметры режимов обработки и эффективность процесса.

На защиту выносятся:

- закономерности электрофлотационного извлечения ПАВ (анионного,

неионогенного и катионного типов) ю водных растворов;

- влияние физико-химических параметров, коагулянтов и флокулянтов на эффективность электрофлотационной очистки сточных вод от ПАВ;

закономерности электрофлотационного извлечения нефтепродуктов (дизельного топлива и бензина марки АИ-92) в присутствии ПАВ из водоэмульсионных систем;

- взаимосвязь эффективности электрофлотации нефтепродуктов с их природой и дисперсным составом системы;

- электрофлотациоиная технология для очистки водных стоков, содержащих нефтепродуеты и ПАВ с эффективностью процесса 80-90%.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы изложены в докладах на XII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2008», Волгоград, сентябрь 2008г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано: 4 статьи в ведущих журналах, рекомендованных ВАК, 1 тезисы докладов.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 89 рисунков, 62 таблицы и состоит из введения, литературного обзора, описания методики эксперимента, раздела экспериментальных результатов и их обсуждения, раздела разработки электрохимической технологии, выводов и списка литературы из 96 библиографических наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ. Обоснована актуальность проблемы, решению которой посвящена диссертационная работа Определены основные цели и задачи работы, отмечена научная новизна и практическая значимость.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Отмечено, что многообразие химических составов нефтепродуктов, различная растворимость их отдельных компонентов определяют отличные друг от друга физико-химические характеристики систем вода - моторное топливо. Приведен анализ различных методов очистки стоков, содержащих нефтепродукты и ПАВ, а также их достоинства и недостатки. Физико-химические методы (флотация) широко используются для обработки нефтесодержащих стоков и многокомпонентных смесей, содержащих органические вещества. Данных о применении электрофлотационного метода в случае извлечения моторных топлив и ПАВ в литературе немного.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА. Процесс электрофлотационного извлечения ПАВ и моторных топлив изучен на примере модельных растворов.

Модельные растворы содержали индивидуальные ПАВ различных типов и их композиции, а также эмульсии моторных тогсгав (дизельное топливо и бензин АИ-92), стабилизированные ПАВ. Для приготовления растворов использовались: анионные ПАВ - додецилсульфат и додецилбензолсульфонаг натрия (NaDDS, NaDBS), неионогенные - синтанол ДС-10, препарат ОС-20 и оксанол ЦС-100, катионные -алкилбензилдиметиламмоний хлорид (катамин АБ), тетрадецилтриметиламмоний бромид (ТДТМАБ) и гексадецштгетраметаламмошш бромид (ГДТМАБ). Содержание органических загрязнителей определялось стандартным бихроматным методом в единицах химического потребления кислорода (ХГ1К), хроматографическим и методом инфракрасной спектроскопии (ИКС). Определение дисперсного состава систем проводилось методом седиментации и фотон-корреляциошюй спектроскопии (ФКС). Электрокинетическое измерение Ç-потенциалов осуществлялось с помощью лазерного анализатора характеристик частиц субмикронного и нано-диапазона методом M3-PALS (Phase Analysis Light Scattering). Иззлечение загрязнений проведено в непроточных и проточных установках различной конструкции объемом 0,5 и 4,0 л, в которых использовались нерастворимые электроды - катод-сетка из нержавеющей стали, анод - титановая основа с термически нанесенными оксидными покрытиями (ОРТА).

3. ЭЛЕКТРОФЛОТАШОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ СТОКОВ

3.1. Исследование процесса электрофлотационного извлечения анионных ПАВ из модельных растворов

Безреагентная электрофлотационная очистка от ПАВ различных типов, которые хорошо растворимы в воде, малоэффективна. Извлечение примесей происходит только за счет выноса пены пузырьками газов, выделяющихся на катоде и аноде. Для анионных ПАВ степень извлечения составляет 10-15%. Использование коагулянтов повышает степень извлечения ПАВ за счет сорбции на поверхности дисперсной фазы, которая практически полностью извлекается при электрофлотации.

Изучен процесс электрофлотационного извлечения примесей NaDDS и NaDBS в присутствии коагулянта на основе сульфата алюминия, традиционно используемого в процессах водоочистки. Использование реагенпюй обработки позволяет повысить степень извлечения за счет сорбции ПАВ на поверхности коагулянта до 55 и 68% соответственно (таблица 1). Процесс протекает достаточно быстро, через 10 мин. флотации степени извлечения достигают постоянных значений. Увеличение

концентрации N3005 до 100 мг/л приводит к повышению степени извлечения до 55%, а в случае КаОВЯ до 70% при концентрации 200 мг/л. При дальнейшем увеличении концентрации ПАВ степень извлечения снижается, при этом изменения ХПК растворов до и после флотации (ДХПК) возрастают.

Таблица 1

Эффективность извлечения АПАВ в присутствии коагулянта на основе А^О^з

Реагентная обработка КаООБ ЫаЛВБ

ХПКна,,., мгО/л ХПКп,,,., мгО/л а, % ХПКШЧ„ мгО/л ХПКкои., мгО/л а, %

без добавок 184 160 13 161 142 12

С(А12Оз)=20 мг/л 186 133 28 141 53 63

С(А1203)=50 мг/л 205 98 52 152 48 68

С(АЬОз)=Ю0 мг/л 280 126 55 194 68 65

С(А1203)=200 мг/л 180 81 55 170 55 68

Спав 00 мг/л, С>а280,=1 г/л, рН=6,5, ¡>=0,6 А/л, т=30 мин.

В работе впервые изучено влияние алюмокремниевого флокулянта-коагулянта (АКФК) на эффективность электрофлотационной очистки сточных вод от примесей ПАВ. Использование АКФК для извлечения примесей анионных ПАВ повышает степень очистки до 50% (ЪЫЖБ) и 62% (ЫзОВЗ). При увеличении концентрации ПАВ в растворе до 1000 мг/л эффективность процесса снижается до 5% по сравнению с результатами, полученными с использованием сульфата алюминия в качестве коагулянта (а = 40%).

3.2. Исследование процесса электрофлотационного извлечения примесей катионных ПАВ из водных растворов

Проведенные исследования показали, что электрофлотационная очистка от примесей катионных ПАВ (катамина АБ, ТДТМАБ, ГДТМАБ) как безреагентная, так и при использовании коагулянтов и флокулянтов малоэффективна и составляет 14 -43,5%. Установлено, что при взаимодействии катионного и анионного ПАВ в водном растворе происходит образование малорастворимых мицелл. Разработано новое технологическое решение по очистке водных стоков от катионных ПАВ совместно с анионными.

В таблице 2 представлены экспериментальные данные по извлечению индивидуальных ПАВ и совместному извлечению КаООЭ и ТДТМАБ без добавок коагулянтов и флокулянтов и в присутствии АКФК и флокулянта суперфлок А-100. При совместной электрофлотации КЛАВ и АПАВ без добавок степень извлечения

составляет 43%, а реагентная обработка раствором атюмокремниевого флокулянта-коагулянта позволяет повысить эффективность очистки до 90% (*).

Таблица 2

Электрофлотационное извлечение катиоиных ПАВ и композита (КЛАВ+ЛГ1АВ)

Состав модельного раствора Реагентная обработка Степень извлечения а,%

ТДТМАБ без добавок 10

ТДТМАБ Сдкфк = 5 мл/л 14

ТДТМЛБ-МаООБ без добавок 43

* ТДТМАБ-ЫаООЗ Сдкфк " 5 мл/л 90

С№£0, = 1 г/л, рН=6+7, (',=0,4 А/л, Си 1ав -Сдпав=1 00 мг/л, Тф, = 30 N001.

Изучено влияние коагулянтов на основе сульфата алюминия и АКФК, а также различных флокулянтов на эффективность совместного электрофлотационного извлечения катамина-АБ и КаПВв. Введение коагулянта на основе сульфата алюминия в количестве 50 мг/л приводит к повышению степени извлечения с 12 до 66% (рис. 1).

Время электрофлотации, мин.

Рис.1. Влияние природы коагулянта на эффективность элекгрофлотациошюго извлечения катамина-АБ и ШЖ: 1 - без добавок; 2 - Л120, ■ пН20; 3 - АКФК; 4 - АКФК+Суперфлок А-№0. (Сапав=1 00 мг/л, Скпав=100 мг/л, Омо4=1 г/л, рН=6,5,1у=0,6 А/л).

Введение 5 мл/л АКФК приводит к увеличению степени извлечения 11АВ до 75%. Для повышения степени извлечения (~ на 10%) вводился флокулянт анионного типа (Суперфлок А-100), при этом эффективность процесса составила 85%. В присутствии флокулянта меняется кинетика процесса (скорость флотации возрастает в 1,5 раза). Увеличение степени извлечения в присутствии АКФК в сочетании с флокуляцтом можно объяснить повышением адгезии мицелл ПАВ на поверхности коагулянта. В растворе наблюдалось формирование крупных хлопьев, которые при электрофлотации достаточно быстро всплывали на поверхность.

Отработанная технология ио совместному извлечению катионного и анионного ПАВ была апробирована на полупромышленной злектрофлотационной установке проточного типа. Элекгрофлотация проводилась при токовой нагрузке 0,1 и 0,3 А в первой и второй секции флотатора и содержание АКФК 1,0 - 2,5мл/л, степени очистки достигают 70-85% (ХПКк0„=75-95 мгО/л). Использование двухкамерного проточного флотатора позволяет снизить расход реагентов (на 50-70%), токовую нагрузку на электроды и время электрофлотационной обработки до 10 минут.

3.3. Исследование процесса электрофлотационного извлечения неионогенных ПАВ из модельных растворов

При безреагентной электрофлотации примеси неионогенных ПАВ удаляются из раствора всего на 5 - 13%. На примере препарата ОС-20 изучено вдияниг различных коагулянтов (в присутствии флокулянта) на эффективность очистки модельных растворов, содержащих ПАВ в количестве 100 мг/л (таблица 3).

Таблица 3

Влияние коагулянтов на степень извлечения ОС-20 из водных растворов

Реагент С хоагуячтз! мг/л рн ХПК до ЭЛ^фЛ.? мгО/л ХПК после эл/фл.> мгО/л а,%

A12(S04)3' 20 6,8 241 175 27

A12(S04)3" 20 6,8 234 171 23

A12(S04)3' 50 6,8 194 164 32

Ab(S04)3 * 100 L 6,5 321 516 33

A12(S04)3* 150 6.5 260 244 6

A12(S04)3 200 6,5 221 198 10

АКФК* 40 6,5 378 109 71

Сос-2о=100 мг/л, CNa2S04= 1 г/л, Сфлокуляпа =2 мг/л, v=0,4 А/л.

* флокулянт суперфлок А-100, ** флокудянт Ргае5Ю1-650.

Установлено, что существенно повысить степень извлечения (до 70 - 80%), по сравнению с сульфатом алюминия, позволяет АКФК в сочетании с анионным флокулянтом суперфлок А-100. Введение анионного флокулянта в раствор препятствует седиментации коагулянта и способствует более полному извлечению АКФК из очищаемых растворов.

Формирование дисперсной фазы коагулянта зависит от кислотности среды. Исследование влияния кислотности среды на степень извлечения АЛМ-10, ОС-20 и ЦС-100 (рис. 2) показало, что максимальные степени извлечения НПАВ наблюдаются в диапазоне рН 6,0 ± 0,5. Максимальные степени извлечения достигаются при оптимальной концентрации АКФК 5-10 мл/л и составляют 68% для АЛМ-10, 80% для ОС-20 и 58% для ЦС-100.

Рис. 2. Влияние кислотности среды на степень извлечения неионогенных ПАВ: 1-АЛМ-10, 2 -ОС-20,3 -ЦС-100. (Сцав=Ю0 мг/л, Сакфк=10 мл/л, СЧЧ1)1та1=2 мг/л, /»=0,4 А/л, 20 мин.).

Эффективность электрофлотации зависит не только от концентрации коагулянта, но и от исходной концентрации НПАВ в растворе (таблица 4). При концентрации ПАВ более 200 мг/л степени извлечения снижаются и практически не зависят от природы ПАВ.

Таблица 4

Зависимость эффективности очистки от исходной концентрации НПАВ в растворе

Концентрация ПАВ Степень извлечения а, %

АЛМ-10 ОС-20 ЦС-100

20 16 61 64

100 70 80 50

200 31 33 35

500 8 15 11

1000 4 14 9

Сдкфк=5 мл/п, рН=6,5, Сс;ис[ф<*=2 мг/л, гг=0,4 А/л, 7^=20 мин.

При использовании коагулянта на основе сульфата алюминия в количестве 50 мг/л максимальные степени извлечения неионогенных ПАВ составляют 25% для АЛМ-10 и 37% - для ЦС-100. Эффективность процесса снижается с увеличением исходной концентрации ПАВ в растворе. Наиболее эффективно происходит очистка раствора с концентрацией АЛМ-10 20 мг/л, степень извлечения составляет 38% и далее с ростом концентрации уменьшается до 20%. В случае ЦС-100 максимальная степень очистки 59% достигается при концентрации 50 мг/л.

Установлено, что выбор коагулянта обусловлен концентрацией примесей ПАВ в исходном растворе. В случае, если концентрация неионогенных ПАВ не превышает 200 мг/л, целесообразнее использовать АКФК, при высоких концентрациях процесс протекает более эффективно в присутствии коагулянта на основе сульфата ачюмшшя.

3.4. Влияние природы поверхностно-активных веществ на свойства коагулянтов и эффективность их использования в процессе .электрофлотации

Для построения теоретической модели сорбции АПАВ на поверхности дисперсной фазы коагулянта по полученным экспериментальным данным построены изотермы сорбции в соответствии с уравнением Ленгмюра, из которых были рассчитаны сорбционные емкости коагулянтов. Также рассмотрены зависимости значений электрокинетического потенциала на поверхности дисперсной фазы от рН среды в присутствии различных ПАВ.

Точка нулевого заряда для АКФК наблюдается при рН 5,0±0,2. Установлено, что на ^-потенциал образующихся диспресных частиц оказывает влияет природа ПАВ (рис. 3). При адсорбции неионогенных ПАВ на поверхности коагулянта кривые зависимостей ^-потенциалов от рН модельных растворов становятся более пологими, а их значения смещаются в положительную область.

РН

Рис. 3. Влияние кислотности среды на ¡¡-потенциал АКФК (Сгед>,=1г/л): 1 - АКФК, 2 -АКФКШЖЯ 3 - АКФКА'аОВБ, 4 - АКФК/АЛМ-10,5 - АКФК/ЦС-100.

При адсорбции анионных ПАВ, наоборот, значения электрокинетических потенциалов становятся более отрицательными. Увеличение отрицательного заряда на поверхности ухудшает адгезию пузырьков водорода с дисперсной фазой коагулянта, что приводит к снижению эффективности электрофлотационного процесса.

Определение элекгрокинетических свойств коагулянтов показало, что А1.0} пН20 имеет более положительный потенциал, чем АКФК. Это объясняет более высокую эффективность извлечения анионных ПАВ в присутствии коагулянта на основе сульфата алюминия.

В процессе электрофлотации немаловажное значение имеет размер дисперсной фазы. На примере неионогенных ПАВ (рис. 4) показано, что введение поверхностно-активных веществ влияет на размер частиц дисперсной фазы АКФК.

0,08

— З-АКФК-ЦС-100

— 1 - АКФК

-»-2-АКФК-ОС-20

0 20 40 60 80 100 120 Размер частиц, мкм

Рис. 4. Дифференциальное распределение частиц дисперсной фазы АКФК по размерам в присутствии неионогешшх ПАВ (С пав = ¡00 мг/л, С>!а;50,= 1 г/л),

В растворе формируется полидисперсная система, размер частиц колеблется в интервале от 10 до 120 мкм. Средний гидродинамический радиус частиц АКФК составляет 48-50 мкм, а в присутствии ЦС-100 уменьшается до 38-40 мкм. Размер флотируемых частиц оказывает влияние на эффективность электрофлотационного процесса: с увеличением радиуса частиц (35-70 мкм) эффективность электрофлотационного процесса возрастает. При электрофлотадаонной обработке степень извлечения ОС-20 достигает 80%, а ЦС-100 - всего 60%.

4. ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПРИМЕСЕЙ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ И ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 4.1. Очистка водных растворов от примесей дизельного топлива р присутствии поверхностно-активных веществ

Поскольку дизельное топливо (ДТ) состоит преимущественно из парафинов и изопарафинов с длиной углеводородной цепочки Си - Сго, растворимость которых невысока, большая его часть в системе дизельное топливо - вода находится в эмульгированном состоянии. Эффективность извлечения примесей моторного топлива при электрофлотационной обработке зависит от устойчивости эмульсии, которая, в свою очередь, определяется степенью дисперсности, поверхностными и элекгрокинетическими свойствами частиц.

Дчя оценки размера частиц и их содержания в изучаемых системах был проведен седимеитационный анализ в зависимости от рН среды и в присутствии ПАВ различной природы. Изменение рН среды от 6,5 до 10,5 приводит к повышению устойчивости эмульсии дизельного топлива в воде, которое характеризуется образованием мелкодисперсной эмульсии с радиусом капель до 2,5 мкм (60%).

Введение ПАВ в модельный раствор повышает как агрегативную, так и седиментационную устойчивость эмульсий дизельного топлива, степень разделения ее

при отстаивании снижается на 20 - 30%. На рис.5 представлено влияние ПАВ на кинетические кривые отстаивания дизельного топлива.

100

I 80

х

1>

ё во

4

Г>

W

о. 40

л

X

а»

5 20

О

о

0 20 40 60 80 100 120 140

Время, мин.

Рис. 5. Кинетические кривые отстаивания эмульсий дизельного топлива в присутствии ПАВ (Спав = 100 мг/л, Сд[= 2,5 мл/л): 1 - ДТ, 2- ДТ/NaDBS, 3 - ДТ/ЦС-100, 4 - ДТ/АЛМ-10, 5 -ДТ/NaDDS.

Максимальная степень извлечения дизельного топлива без ПАВ составляет 83%, в присутствии NADBS степень извлечения снижается до 67%, а в присутствии NaDDS до 45%. При этом основная часть эмульсии (60%) находится в виде «мелких» капель с радиусом до 3 мкм.

Степень извлечения дизельного топлива при электрофлотационной обработке в присутствии анионных ПАВ понижается от 84% до 27% (по данным ХПК, показывающим суммарную концентрацию органических компонентов з растворе) в присутствии NaDBS и до 13% - NaDDS. Это можно объяснить тем, что в коллоидном растворе формируются более мелкие капли эмульсии, которые при электрофлотации без предварительной реагентной обработки не извлекаются.

Введение некоторых флокулянтов фирмы Ciba позволяет повысить степень извлечения дизельного топлива без ПАВ при электрофлотации до 90% (Zetag 8160, Zetag 7530). В присутствии анионных ПАВ суммарная степень извлечения примесей при использовании указанных флокулянтов достигает всего 53-62%. Показано, что введение АКФК значительно увеличивает степень извлечения примесей дизельного топлива и Г1АВ. Максимальная степень очистки достигается при концентрации АКФК 2,5 мл/л и составляет 82-89% при рН 6,5. Введение флокулянтов М-919 и М-25 АР совместно с АКФК в систему ДТ/NaDBS перед электрофлотационной обработкой приводит к повышению суммарной степени извлечения на ~10%. В присутствии NaDDS в системе влияния флокулянта на эффективность процесса электрофлотации не наблюдается. При этом по данным ИК-спектроскопии дизельное топливо удаляется

на 95 - 99% (остаточная концешрация составляет 10-25 мг/л).

Неионогенные ПАВ также влияют на устойчивость эмульсий дизельного топлива. Степень разделения при отстаивании снижается с 83% до 59%. Электрофлотационяая очистка в сочетании с реагентной обработкой АКФК и флокулянтами М25АР и М351 позволяет извлекать до 70% органических примесей, по данным ИКС дизельное топливо извлекается на 91 -98%.

4.2. Извлечение примесей дизельного топлива и композиции неионогенных и анионных ПАВ из модельных растворов

Установлено, что при соотношении анионного и неионогенного ПАВ -NaDBS/АЛМ-Ю 1:1 по массе наблюдается резкое снижение степени извлечения дизельного топлива при отстаивании во всем временном интервале, что свидетельствует о синергетическом влиянии этих ПАВ на стабилизацию эмульсии. При этом основная часть дизельного топлива находится в виде капель эмульсии с радиусом до 4 мкм (54%), максимальный размер частиц не превышает 35 мкм (рис.6).

100

s? 80 а 1 60

I

О) 40

0

Рис.6. Распределение капель эмульсии дизельного топлива в присутствии ПАВ по размерам (Спав =100 мг/л, Сдг= 2,5 мл/л).

Эффективность электрофлотационной обработки снижается, поскольку оптимальный размер частиц для эффективной электрофлотации составляет 25-50 мкм. Существенно меняется и характер зависимости степени извлечения от рН (рис.7). Максимум на кривой зависимости степени извлечения от рН для этой системы наблюдается при рН 5,5 и составляет всего 63%.

Ведение оксанола ЦС-100 в систему ДТ - КаЛВ8 практически не влияет на дисперсность и устойчивость эмульгированного дизельного топлива, однако эффективность извлечения органических примесей при электрофлотационной обработке резко понижается. Степень очистки растворов снижается с 85 до 30% даже в присутствии АКФК (2,5 мл/л). Вероятно, ЦС-100 препятствует сорбции

SAJ1M-10 (и) SNaDBS (а) □ NaDBS-АЛМ-Ю (а-н)

jessQ—BazL

.□Sm

9 13 19

Средний радиус капель эмульсии, мкм

эмульгированных нефтепродуктов на поверхности коагулянта и адгезии пузырьков газа. Максимум зависимости степени извлечения от кислотности среды наблюдается при значении рН 5,0, соответствующем изоэлектрической точке АКФК, и, следовательно, максимуму сорбции органических загрязнений на поверхности дисперсной фазы коагулянта. Только при увеличение дозы вводимого АКФК до 10 мл/л эффективность электрофлотации повышается до 78%.

100

f 60 -

0

5 40-s л

1 20 -

о

6 о-

3 4 5 рН 6 1 8 9

Рис. 7. Влияние кислотности среды на эффективность элекгрофлотацпоиной очистки модельных растворов, содержащих ДТ и ПАВ (Сдг =2,5 мл/л, Спав = 100 мг/л, Cn&so,3 Ir/л, Сдкфк = 2,5 мл/л, !'v=0,4 А/л, Тфл=20 мин.): 1 - ДТ,2 - ДГ-NaDBS, 3 -ДТ-NaDBS-AJIM-lO, 4 - flT-NaDBS-UC-lOO.

При введении в систему ДТ-NaDDS синтанола AJ1M-10 устойчивость эмульсии понижается. Степень извлечения дизельного топлива при отстаивании повышается в среднем на 10%. Введение в раствор наряду с NaDDS неионогенного Г1АВ - оксанола ЦС-100 практически не влияет на устойчивость эмульсий.

Электрофлотационная обработка системы ДТ-NaDDS-AJIM-lO в присутствии АКФК (2,5 мл/л) позволяет- удалить 80-85% органических примесей, а ДТ-NaDDS-HC-100 - 70% при концентрации АКФК 10 мл/л.

Изучен процесс электрофлотационной очистки растворов, содержащих не только композицию ПАВ NaDBS/AJIM-10, но и фосфат натрия, входящий в состав некоторых технических моющих средств (например «Лабомид»). Элекгрофлотадионная обработка проводилась в присутствии АКФК в количестве 5 мл/л. При введении в модельный раствор фосфата натрия наблюдается резкое понижение степени элекгрофлотационной очистки до 40% (100 мг/л РО\~) и до 3% (500 мг/л РО\~). Исследование влияния кислотности среды на эффективность процесса показало, что снижете рН до 3,5 приводит к повышению степени извлечения до 77% (в присутствии 5 мл/л АКФК). При концентрации АКФК 10 мл/л степень извлечения достигает 88%, и процесс можно считать эффективным. Использование катионного флокулянта Zetag 7504, позволяет, не увеличивая дозу коагулянта, повысить степени извлечения эмульсии дизельного

топлива из растворов, содержащих композицию АПАВ/НПАВ и фосфат натрия, до 87%.

4.3. Очистка водных растворов от примесей бензина и поверхностно-активных веществ методом электрофлотации

Поскольку в состав бензина входит большая группа ароматических углеводородов, растворимость которых в воде гораздо выше, чем растворимость алканов и алкенов, то система бензин - вода представляет собой смесь истинного раствора и эмульсии. По данным хроматографического анализа, при эмульгировании в раствор в большей степени переходят ароматические соединения (60%).

Степень извлечения бензина при электрофлотации достигает 42%, т.е. удаляется эмульгированная часть топлива. Введение анионных ПАВ в модельный раствор приводит к понижению суммарной степени извлечения примесей бензина и ПАВ (рис.8). Это можно объяснить формированием слоев поверхностно-активных веществ, которые препятствуют адгезии газовых пузырьков на поверхности капель эмульсии. Предварительная реагентная обработка флокулянтами катионного типа марки Zetag незначительно повышает степень извлечения бензина и ПАВ (до 25 - 52%). Введение АКФК позволяет существенно повысить степень извлечения бензина до 83% в присутствии ?\'аПГ).Я, и до 85% в присутствии додецилбензолсульфоната натрия.

Время электрофлотации, мин. Рис. 8. Кинетические кривые электрофлотационной очистки растворов различного состава (Саи-«2=2,5 мл/л, Спав^ЮО мг/л, С№г«>.= 1 г/л, Сакфк=2,5 мл/л, рН=5,5-7,5,1=0,4 А/л): 1- бензин, 2 - бешип/КаООЗ, 3 - бензин/ без предварительной реагеютой обработки; 1',2',3'- в

присутствии АКФК.

Наибольшая эффективность очистки растворов, содержащих бензин без ПАВ и в присутствии ЫаОВ8, достигается при рН=5,5 (значение ¡¡-потенциала дисперсной фазы АКФК близко к изоэлектрической точке и составляет ~ -3 мВ). В присутствии Ыа008 изменение кислотности среды от 4,0 до 8,0 незначительно влияег на эффективность электрофлотационного процесса, оптимальное значение рН составляет

7,5. По данным ИК-спектроскопии бензин удаляется из раствора на 89%, а по данным хроматографического анализа - на 87%.

5. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ВОДНЫХ СТОКОВ

Электрофлотациоиный метод рекомендован как эффективный метод предварительной очистки сточных вод от примесей ПАВ и эмульгированных нефтепродуктов. Электрофлотациоиный процесс извлечения ПАВ и нефтепродуктов из водных растворов эффективен при исходной концентрации ПАВ до 200 мг/л и концентрации моторных теплив до 1500 мг/л. В зависимости от состава стоков предложены оптимальные режимы электрофлотационной обработки, позволяющие извлекать примеси органических компонентов на 85-95%.

Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод, содержащих ПАВ и нефтепродукты, представлена на рис. 9.

Сточная вода

нефтелродуш - до 1500 иг/л

ПАВ-до 200 мг/л

ХПХ -до 3000 мгО/л, рН=6-6

Ё I

I

х О

15

Ц©16

Флотошпам

нефтепродукты

ПАЗ

А). Ре

вытяжная

вентиляция

3—&

,17

1=5*1

ОДщеннаяодз ►нефтепродукты • до 20 мг/л ПАВ-до 30 иг/л ХЛК-доЗООмгО/л

Очищенная вода нефтепродуш - до 0,05 мг/л ПАВ - до 0,05 мг/л ХПК- до 30-40 мЮ/п,рН.6-8

Рис. 9. Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты и ПАВ: 1 - приемный резервуар; 2 - реактор; 3 - элекгрофлотатор; 4 - источник постоянного тока; 5 - механический фильтр; 6 - сорбционный фильтр; 7 - сборник флотошлама; 8,9,10-емкости; 11,12,13,14,17-насосы; 15-мешалка; 16-рН-метр.

Разработанная технология предполагает коагуляционную обработку стока, электрофлотационное извлечение образовавшихся коллоидных соединений, доочистку

(в случае необходимости на 5-10%) на активированном угле (фильтр 6), которая позволяет очищать воду до 0,05 мг/л по нефтепродуктам и ПАВ. Использование электрофлотации в качестве предочистки позволяет снизить нагрузку на фильтр, увеличивая ресурс его работы в 5-10 раз. ВЫВОДЫ

1. Установлены основные закономерности процессов электрофлотационного извлечения ПАВ (анионного, неионогенного и катионного типов) и нефтепродуктов (ДТ и бензин АИ-92) из водных стоков. Показано, что предварительная обработка стоков коагулянтами (сульфат алюминия и АКФК) и флокулянтами способствует повышению эффективности процесса в 2 - 3 раза.

2. Выявлено влияние концентрации ПАВ (10 - 1000 мг/л), кислотности среды (рН=3-11), плотности тока (0,1-1,0 А/л) на степень извлечения ПАВ при электрофлотационной обработке. Показано, что эффективность процесса очистки от примесей АПАВ выше при использовании коагулянта на основе сульфата алюминия (степени извлечения составляют 52-68%). Для извлечения НПАВ целесообразнее использовать АКФК, который позволяет извлекать 70-80% органических загрязнений.

3. Выявлено влияние ПАВ анионного и неионогенного типа, а также их композиций на дисперсионный состав эмульсий дизельное топливо - вода. Показано, что природа ПАВ и их взаимодействие между собой оказывают существенное влияние на стабилизацию эмульгированных примесей нефтепродуктов, при этом основная часть ДТ находится в виде капель эмульсии с радиусом до 4 мкм. В растворах, содержащих композицию ПАВ КаВВ8/АЛМ-10, наблюдается сннергетический эффект, образуется наиболее устойчивая эмульсия. Обработка АКФК перед электрофлотацией позволяет извлекать и мелко дисперсные фракции эмульсии дизельного топлива, стабилизированные композициями ПАВ, на 80-85%.

4. Установлено, что на эффективность очистки водных стоков от примесей дизельного топлива методом электрофлотации также оказывает существенное влияние природа ПАВ. Наличие оксанола ЦС-100 в системе практически не влияет на дисперсность и устойчивость эмульгированного дизельного топлива, однако эффективность электрофлотационного извлечения резко понижается (а=30-38%).

5. Установлено, что электрофлотационная обработка растворов позволяет повысить эффективность очистки от примесей бензина и ПАВ в присутствии АКФК до 83-90%. По данным ИКС и хроматографии степени извлечения компонентов бензина, в том числе ароматических, из растворов, содержащих ПАВ, достигает 80-89%.

6. Предложено новое техническое решение по совместному извлечению катионного и

анионного ПАВ в присутствии АКФК в сочетании с флокулянтом анионного типа, которое позволяет удалять примеси до 85-90%. Предложен оптимальный режим процесса для электрофлотатора периодического действия: максиматьная степень извлечение наблюдается при содержании КЛАВ и АПАВ 50-200 мг/л; концентрация АКФК составляет 2,5-5,0 мл/л, флокулянта суперфлока А-100 - 2 мг/л, интервал рН 6,0 ч- 8,0, объемная плотность тока 0,4 - 0,6 А/л и время флотации 15-20 мин. Осуществление процесса в проточной электрофлотационной установке позволяет снизить токовую нагрузку на электроды и сократить время обработки. 7. Установлено, что электрофлотационная обработка является эффективным методом предварительной очистки стоков, содержащих нефтепродукты и ПАВ, позволяющим извлекать примеси органических компонентов на 85-90%. Последующа? доочистка на активированных углях (10-15%) позволяет снизить концентрацию растворенных примесей до уровня ПДК. Предлагается комплексная технология по очистке таких стоков, которая характеризуется эффективностью извлечения органических загрязнений - 95-99%.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Колесников В.А., Капустин Ю.И., Воробьева О.И., Бондарева Г.М.. Матвеева Е.В. Извлечение эмульгированных нефтепродуктов из водных стоков методом элеьпрофлотации// Вода: Химия и экология. -2008. -№ 2. - С. 19-24.

2. Бондарева Г.М.. Воробьева О.И., Колесников В.А., Капустин Ю.И. Электрофлотационная очистка стоков от примесей моторных теплив и поверхностно-активных веществ в присутствии шпомокремниевого флокулянт-коагулянта //Наукоемкие химические технологии - 2008: Тезисы докладов ХН Международной научно-технической конф. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. - С.319.

3. Бондарева Г.М.. Колесников В.А., Воробьева О.И., Капустин Ю.И. Исследование процесса электрофлотационной очистки сточных вод, содержащих дизельное топливо и поверхностно-активные вещества анионного типа// Химическая промышленность сегодня. - 2008. - № 10. - С. 42-47.

4. Бондарева Г.М.. Воробьева О.И., Капустин Ю.И., Колесников В.А. Исследование процесса электрофлотационной очистки сточных вод, содержащих примеси бензина и поверхностно-активных веществ// Химическая промышленность сегодня. - 2010. - №1.

5. Колесников В.А., Бондарева Г.М.. Воробьева О.И., Капустин Ю.И., Яровая О.В. Исследование коллоидных систем, содержащих примеси дизельного топлива и поверхностно-активных веществ // Вода: Химия и экология. -2010. -№ 3. - С. 14-20.

-С. 34-41.

Заказ №51 Объем 1 п. л. Тираж 100 экз.

Издательский центр РХТУ им. Д.И. Менделеева

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Характеристика объекта. Токсикология. Экологические аспекты загрязнения окружающей среды нефтепродуктами и поверхностно-активными веществами.

1.2. Анализ существующих методов очистки.

1.2.1. Деструктивные методы.

1.2.2. Регенеративные методы.

1.3. Флотационные методы очистки.

1.4. Выводы из литературного обзора.

Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Методика приготовления рабочих растворов.

2.2. Методика проведения эксперимента на лабораторных установках.

2.2.1. Электрофлотационная установка периодического действия

2.2.2. Электрофлотационная установка проточного типа.

2.3. Методы количественного и качественного анализов нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ в сточных водах.

2.3.1. Ускоренное определение ХПК по Лейте.

2.3.2. Определение массовой концентрации методом инфракрасной спектроскопии (ИКС).

2.3.3. Хроматографический анализ.

2.4. Методы определения размеров частиц.

2.4.1. Седиментационный анализ.

2.4.2. Метод динамического лазерного светорассеяния.

2.5. Измерение заряда частиц.

Глава 3. ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ

ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ СТОКОВ.

3.1. Исследование процесса электрофлотационного извлечения анионных ПАВ из модельных растворов.

3.1.1. Электрофлотационное извлечение примесей NaDDS и NaDBS из водных растворов в присутствии коагулянта на основе A12(S04)3.

3.1.2. Электрофлотационная очистка от примесей АПАВ в присутствии АКФК.

3.2. Исследование процесса электрофлотационного извлечения примесей катионных ПАВ из водных растворов.

3.2.1. Электрофлотационная обработка растворов, содержащих катионные ПАВ.

3.2.2. Исследование процесса совместного извлечения катионных и анионных ПАВ методом электрофлотации.

Электрофлотационное извлечение ТДТМАБ и NaDDS.

Электрофлотационное извлечение катамина-АБ и NaDBS.

Извлечение примесей катионного и анионного ПАВ в проточной электрофлотационной установке.

3.3. Исследование процесса электрофлотационного извлечения неионогенных ПАВ из модельных растворов.

3.3.1. Электрофлотационная очистка от примесей АЛМ-10 и ЦС

100 в присутствии коагулянта на основе A12(S04)3.

3.3.2. Электрофлотационная очистка от примесей НПАВ в присутствии АКФК.

3.4. Влияние природы поверхностно-активных веществ на свойства коагулянтов и эффективность их использования в процессе электрофлотации

Глава 4. ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПРИМЕСЕЙ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ И ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ.

4.1. Очистка водных растворов от примесей дизельного топлива в присутствии поверхностно-активных веществ.

4.1.1. Влияние различных факторов на устойчивость эмульсий дизельного топлива в воде.

4.1.2. Электрофлотационное извлечение примесей дизельного топлива и анионных ПАВ из модельных растворов.

4.1.3. Электрофлотационное извлечение примесей дизельного топлива и неионогенных ПАВ из модельных растворов.

4.2. Извлечение примесей дизельного топлива и композиции неионогенных и анионных ПАВ из модельных растворов.

4.2.1. Исследование влияния композиций анионных и неионогенных ПАВ на устойчивость эмульсий дизельного топлива

4.2.2. Исследование процессов электрофлотационной очистки модельных растворов, содержащих дизельное топливо и композиции анионных и неионогенных ПАВ.

4.3. Очистка водных растворов от примесей бензина и поверхностно-активных веществ методом электрофлотации.

Глава 5. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ВОДНЫХ СТОКОВ.

ВЫВОДЫ.

В условиях ускоренного научно-технического развития и бурного роста промышленного производства охрана окружающей среды стала одной из важнейших проблем современности, решение которой неразрывно связано с охраной здоровья нынешнего и будущего поколений людей. Это вызвано тем, что по мере развития производительных сил общества, роста масштабов использования природных ресурсов происходит все большее загрязнение окружающей среды отходами производства, ухудшается качество среды обитания человека и других живых организмов.

Нефть и нефтепродукты по-прежнему остаются одними из самых распространенных и опасных загрязнений окружающей среды. Источниками загрязнения водных объектов являются нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленности, разливы нефти и различных нефтепродуктов при транспортировке, а также эксплуатация автомобильного транспорта. Попадая в водную среду, нефтепродукты образуют на поверхности пленку, частично растворяются и образуют устойчивые водные эмульсии. Промышленные сточные воды и ливневые стоки наряду с нефтепродуктами содержат поверхностно-активные вещества, которые являясь стабилизаторами эмульсий, образуемых нефтепродуктами в воде, затрудняют очистку подобных стоков.

Очистка стоков, содержащих нефтепродукты и различные компоненты моющих средств, имеет ряд особенностей. Эти стоки представляют собой смесь истинно растворимых соединений и эмульгированных органических примесей. Устойчивость формируемых эмульсий зависит от множества факторов, таких как кислотность среды, ионная сила раствора, наличия компонентов технических моющих средств и т.д. Моющие средства, как правило, содержат композиции анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) и, в зависимости от назначения, комбинации их могут быть весьма разнообразными. Поэтому при разработке технологии по очистке таких стоков в каждом конкретном случае необходимо знать реологические свойства коллоидных систем их устойчивость и дисперсность.

Современные технологии глубокой очистки стоков от нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ состоят из нескольких этапов и сочетают различные физико-химические, реагентные, биологические и адсорбционные методы. Несмотря на то, что проблема очистки нефтесодержащих стоков существует не один десяток лет, она полностью практически так и не решена. Поэтому поиск новых эффективных способов очистки нефтесодержащих сточных вод является по-прежнему актуальным.

Использование электрофлотационной технологии с нерастворимыми анодами для очистки вод от примесей моторных топлив может быть рекомендовано как эффективная предварительная очистка, позволяющая сократить число операций и удешевить процесс. Достоинством электрофлотационной технологии являются: простота технологической схемы и возможность автоматизации работы, малые площади для размещения оборудования, отсутствие вторичного загрязнения растворов.

Актуальность данной темы подтверждается федеральными целевыми программами «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (2009-2013гг.) и «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010гг.)».

Основными научными задачами работы являлись изучение закономерностей электрофлотационного извлечения моторных топлив и поверхностно-активных веществ из водных растворов, выявления влияния различных коагулянтов и флокулянтов на интенсификацию процесса очистки.

Целью работы являлась разработка электрофлотационного процесса извлечения поверхностно-активных веществ и моторных топлив из водных стоков.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность д.п.н., профессору Юрию Ивановичу Капустину и к.х.н., доценту Ольге Ивановне Воробьевой за научную и организационную школу подготовки диссертации.

ВЫВОДЫ

1. Установлены основные закономерности процессов электрофлотационного извлечения ПАВ (анионного, неионогенного и катионного типов) и нефтепродуктов (ДТ и бензин АИ-92) из водных стоков. Показано, что предварительная обработка стоков коагулянтами (сульфата алюминия и АКФК) и флокулянтами способствует повышению эффективности процесса в 2 - 3 раза.

2. Выявлено влияние концентрации ПАВ (10 - 1000 мг/л), кислотности среды (рН=3-11), плотности тока (0,1 - 1,0 А/л) на степень извлечения ПАВ при электрофлотационной обработке. Показано, что эффективность процесса очистки от примесей АПАВ выше при использовании коагулянта на основе сульфата алюминия (степени извлечения составляют 52-68%). Для извлечения НПАВ целесообразнее использовать АКФК, который позволяет извлекать 7080% органических загрязнений.

3. Установлено влияние природы поверхностно-активных веществ на сорбционные и электрокинетические свойства коагулянтов на основе сульфата алюминия и АКФК.

4. Выявлено влияние поверхностно-активных веществ анионного и неионогенного типа, а также их композиций на дисперсионный состав эмульсий дизельное топливо - вода. Показано, что природа ПАВ и их взаимодействие между собой оказывают существенное влияние на стабилизацию эмульгированных примесей нефтепродуктов, при этом основная часть дизельного топлива находится в виде капель эмульсии с радиусом до 4 мкм. В модельных растворах, содержащих композицию ПАВ NaDBS/AJIM-10 наблюдается синергетический эффект и образуется наиболее устойчивая эмульсия, что характеризуется снижением степени извлечения дизельного топлива при отстаивании и уменьшением среднего гидродинамического радиуса капель эмульсии до 224 ± 11 нм.

5. Установлено, что на эффективность очистки водных стоков от примесей дизельного топлива методом электрофлотации также оказывает существенное влияние природа поверхностно-активных веществ. Наличие оксанола ЦС-100 в системе практически не влияет на дисперсность и устойчивость эмульгированного дизельного топлива, однако эффективность извлечения органических примесей при электрофлотационной обработке резко понижается. Обработка АКФК перед электрофлотацией позволяет извлекать и мелко дисперсные фракции эмульсии дизельного топлива, стабилизированные композициями ПАВ, на 80-85%.

6. Согласно хроматографическим исследованиям при эмульгировании в водный раствор в большей степени переходят компоненты бензина, имеющие большую растворимость в воде, т.е. примеси бензина в модельном растворе более чем на 60% состоят из производных ароматического ряда. Обработка модельных растворов АКФК позволяет повысить эффективность очистки от примесей бензина и ПАВ при электрофлотации до 83-85%. По данным ИКС и хроматографии степени извлечения примесей бензина, в том числе ароматических, из растворов, содержащих ПАВ, достигает 80-89%.

7. Предложено новое техническое решение по совместному извлечению поверхностно-активных веществ катионного и анионного типа в присутствии АКФК в сочетании с флокулянтом анионного типа, которое позволяет удалять примеси до 85-90%. Предложен оптимальный режим процесса для электрофлотатора периодического действия: максимальная степень извлечение наблюдается при содержании КЛАВ и АПАВ 50-200 мг/л; концентрация АКФК составляет 2,5-5,0 мл/л, флокулянта суперфлока А-100 — 2 мг/л, интервал рН 6,0 8,0, объемная плотность тока 0,4 — 0,6 А/л и время флотации 15-20 мин. Осуществление процесса в проточной электрофлотационной установке позволяет снизить токовую нагрузку на электроды и сократить время обработки.

8. Установлено, что электрофлотационная обработка является эффективным методом предварительной очистки стоков, содержащих поверхностно-активные вещества и нефтепродукты, позволяющая извлекать примеси органических компонентов на 85-90%. Последующая доочистка на активированных углях (10-15%) позволяет снизить концентрацию растворенных примесей до уровня ПДК. Предлагается комплексная технология по очистке таких стоков, которая характеризуется эффективностью извлечения органических загрязнений — 95-99%.

1. Нельсон-Смит А. Нефть и экология моря. М.: Прогресс, 1977. - 142с.

2. Эксплуатационно-технические свойства и применение автомобильных топлив, смазочных материалов и спецжидкостей. — М.: Транспорт, 1997.

3. Кузубова Л.И., Морозов С.В. Очистка нефтесодержащих сточных вод. Аналитический обзор. Новосибирск, 1992. — 72 с.

4. Проскуряков В. А., Смирнов О.В. Очистка нефтепродуктов и нефтесодержащих вод электрообработкой. СПб.: Химия, 1992. - 112 с.

5. Клейтон В. Эмульсии, их теория и технические применения. / Под ред. П.А. Ребиндера. М.: Изд. иностр. лит-ры, 1950. - 679 с.

6. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах// Коллоидная химия. Избр. труды. Дерягин Б.В. — М.:Успехи химии, 1979. Т.48. -№4.-С. 675-721.

7. Коагуляционные контакты в дисперсных системах / В.В. Лопинский, В.А. Пчелин, Е.А. Амелина., Е.Д. Щукин. -<М.: Химия, 1982. 185 с.

8. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: ООО ТИД «Альян»,2004. - 400 с.

9. Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, применение. — СПб.: Профессия, 2004. 240 с.

10. Влияние синтетических поверхностно-активных веществ на микрофлору и хлорирование воды / Можаев Е. А., Корш Л. Е., Захаркина А. Н. и др.// Гигиена и санитария. 1972. - № 10. - С. 12-14.

11. Wastewater toxicity screening of non-ionic surfactants by toxalent® and microfox® bioluminescence inhibition assays. La Farre Marine Garcia Haria-Jesus. Tirapu Lenis. Ginebeda Antoni, Baicelo Dauna aral. chim. Acta.2000, u27, №2, pp.181-189.

12. Охонская Ю.Н, Колосанова В.А., Савинцева C.A. К вопросу об экологических последствиях применения ПАВ // Тезисы докладов 12 Конкурса-конференции им. акад. А.В. Николаева. — М.: Изд-во института неорганическойхимии СО РАН, 2001. С. 125-126.

13. Соснина Н.А., Терехова E.JI. Применение коагуляционно-флокуляционного метода очистки низкоконцентрированных многокомпонентных сточных вод, содержащих анионные ПАВ //Химическая технология. 2003. - №11. - С. 43-47.

14. Эппель С.А., Бабико А.Ф., Кочеткова Р.П. Гидродинамика и явления переноса в двухфазных дисперсных системах. Иркутск: Иркутский политехнический институт, 1989. - 54 с.

15. Применение окислительных методов для очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств /С.В.Зубарев, Е.В.Кузнецова, Ю.С. Берзун, Э.В. Рубинская. -М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1987. 52с.

16. Использование метода химического окисления в процессе очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств /К.А. Галуткина, А.Г.Немченко, Э.В. Рубинская и др. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1979.

17. Шевченко М. А., Таран П. Н. Применение окислителей и адсорбентов для удаления некоторых СПАВ из питьевой воды // Водоснабжение и санитарная техника. — 1970. — № 3. — С. 9-11.

18. Озабеков И.Н. Ибрагимов В.И.Очистка сточных вод нефтеперерабатывающей промышленности озоном // Изд.втузов Азербайджана. -2002-№1 С. 79-81.

19. Разумовский С.Д., Зайков Г.Е. Озон и его реакция с органическими соединениями. -М.: Химия, 1974.

20. Петряев Е.Н., Власов В.И., Сосновская А.А. Новые методы очистки сточных вод. Обзорн. информ. Минск: Белорус НИИ НТИ, 1985. - 49 с.

21. Бельков В.М., Чой Санг Уон. Методы глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов // Химическая промышленность — 1998. №5. - С. 14-22.

22. Биологическая и биомембранная очистка сточных вод нефтехимического производства / С.В. Степанов, А.К. Стрелков, В.Н.Степанов, К.М. Швецов, К.М. Морозова, В.А. Каленюк // Вода и санитарная техника.2009.-№7.-С. 55-60.

23. Микробиологическая очистка воды от поверхностно-активных веществ /С.С.Ставская, В.М. Удод, JI.A. Таранова, И.А. Кривец. Киев: Наукова Думка, 1988. - 184 с.

24. Устойчивость эмульсий нефти в воде, очистка промышленных сточных вод / И.М. Кувшинников, Е.В. Черепанова, А.И. Яковлев, Е.Н. Егорова // Химическая промышленность. — №3. 1998. - С. 23-29.

25. Когановский A.M., Клименко Н.А. Физико-химические методы очистки промышленных сточных вод от поверхностно-активных веществ. — Киев: Наукова Думка, 1974г. 159 с.

26. Варежкин Ю.М., Михайлова А.И., Терентьев A.M. Методы интенсификации процесса биологической очистки сточных вод /Обзор информ. Сер. «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», НИИТЭХИМ М., 1987. - 33 с.

27. Первов А.Г. Телитченко JI.A. Мембранные технологии очистки воды // Экология производства. — №11. — 2005. — С. 70-74.

28. Dispositif de traitement d'une cau de ville dans un circuit comprenant un osmoseur: Заявка 2822151 Франция, МПК 7COZF 5/00, C02F 1/44. Cvistal service Svl, Lefebure pascal. N0103509, Заявл. 15.03.2001.Опубл. 20.03.2002.

29. Мембранные методы очистки поверхностных вод / А.П. Андрианов, Д.В. Спицов, А.Г. Первов, Е.Б. Юрчевский //Водоснабжение и санитарная техника. -2009. №7. - С. 29-37.

30. Хайдин П.И., Роев Г.А., Яковлев Е.И. Современные методы очисткинефтесодержащих сточных вод. М.: Химия, 1990.

31. Алексеев Е.В. Физико-химическая очистка сточных вод: учебное пособие. — М.: Издательство Ассоциация строительных вузов, 2007. — 248 с.

32. Removal of an ionic surfactant from wastewater by carbon blacks adsorption. Gonzalez-Garcia C.V., Gonzalez-Martin M.L., Gallardo-Moreno A.M. Gamez-Serrano V., Labajos-Broncano L., Bruque J.M., Separ.Sci. and Technol. 2002, 37 №12, pp.2823-2837.

33. Биологическая регенерация активированного угля в процессе очистки сточных вод от неионогенных ПАВ /А.С. Сироткин, Л.Ю. Кошкина, К.Г.Ипполитов, В.М. Емельянов // Биотехнология. 2002. — №1. — С .54-60.

34. Кошкина Л.Ю. Исследование процесса очистки сточных вод от неионогенных поверхностно-активных веществ в угольных биосорберах: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. Казань, 2000. - 18 с.

35. Технология двухстадийной доочистки сточных вод от нефтепродуктов / Б.В. Барковский, В.М. Бельков, А.В. Вильдяев, Н.П. Зубрева // Тезисы докладов III Международного конгресса Вода: экология и технология. М., 1998.-С. 366.

36. Экология очистки сточных вод физико-химическими методами / Н.С.Серпокрылов, Е.В.Вильсон, С.В.Гетманцев, А.А. Марочкин. М.: Издательство Ассоциация строительных вузов, 2009. — 264 с.

37. Гетманцев С.В., Нечаев И.А., Гандурина Л.В. Очистка производственных сточных вод коагулянтами и флокулянтами. Научное издание.- М.: АСВ, 2008. 272с.

38. Szalay Т., Nadasdy G., Beck М. // Magy.kem.lapja. 1987. - 42, N12. -S.441-447.

39. Пат. 2604167 Франция, МКИ С 02 А 1/52, С 01 А 7/74, /J.P. Communal. -Опубл. 25.03.88.

40. Очистка воды основными хлоридами алюминия /А.П. Шутько, Н.Ф.Сороченко, Я.Б. Козликовский и др. — Киев: Техника, 1984. 136 с.

41. Щепачев В.М. Применение оксохлорида алюминия для коагуляции при очистке воды // Водоснабжение и санитарная техника. — 1962. — №7. — С. 13-16.

42. Гончарук В.В., Соломенцова И.М., Герасименко Н.Г. Коллоидно-химические аспекты использования основных солей алюминия в водоочистке // Химия и технология воды. 1999 -Т.21. - №1. - С. 52-88.

43. Пилипенко А.Т., Фалендыш Н.Ф., Пархоменко Е.П. Состояние алюминия (III) в водных растворах // Химия и технология воды. 1982. - Т.4. -№2.-С. 136-150.

44. Апельцина Е.И., Агапова Е.И. Физико-химические методы очистки воды и обработки осадков. -М., 1985. с. 36-41.

45. Буянов Р.А., Рыжак И.А. // Кинетика и катализ. 1973. - Т.14. - №5 -С. 1265-1268.

46. Клячко В.А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод. М.: Госстройиздат, 1971. - 579с.

47. Линевич С.Н., Игнатенко С.И., Гулевич Е.П. Электрокинетическая характеристика коагулирующей способности алюминиевых коагулянтов. //1997.-с. 66-67.

48. Соломенцева И.М., Герасименко Н.Г., Сурова Л.Н. //Химия и технология воды. 1986. - T.l 1. -№7. - С. 601-604.

49. Гидроксосульфат алюминия — новый коагулянт для очистки воды / Л.И.Панченко, И.И. Дешко, А.К. Запольский, Л.А. Бондарь //Химия и технология воды. 1981. - Т.З. - №5 - С. 439-441.

50. Гандурина Л.В. Флокуляционные технологии очистки сточных вод от нефтепродуктов // Инженерное обеспечение объектов строительства: Обзорная информация. М.: ВНИИНТПИ, 2004. - Вып.З. - 49 с.

51. Интенсификация очистки промышленно-ливневых вод на Угрешских очистных сооружениях / Л.В. Гандурина, Л.Н. Буцева, B.C. Штондина и др.// Водоснабжение и санитарная техника. 2004. - №5. - С. 1.

52. Сажина М.В., Миташова Н.И. Экспериментальная очистка смешанного стока «влажной» чистки и прачечной с использованием коагулянтов нового поколения //Тезисы докладовУП международного конгресса Вода: экология и технология. М., 2006. - С. 756.

53. Храмцева Е.Ю. Бакланова А.В. Очистка нефтесодержащих сточных вод с использованием смеси коагулянтов //Водоотведение. — 2009 — №5. — С. 2930.

54. Ge Jiantuan, Qu Jiuhui, lei pengju, liu Huijuan. New bipolar electrocoagulation-electroflotation process for the treatment of laundry wastewater/ Separ. and Purif. Technol. 2004. 36, N1, pp.33-39.

55. Чантурия В.А., Соложенкин П.М. Гальванохимическая обработка воды: теория процесса, оборудование и практика использования для удаления примесей// Электрон, обраб. матер. — 2004. №2. — С.67-81.

56. Завьялов В.В., Шантарин В.Д. Электрокинетические явления в процессах электрокоагуляционной доочистки питьевой воды // Изд-во вузов. Нефть и газ. №6. - С. 105-112.

57. Способ очистки нефтезагрязненных сточных вод: пат. 2140880 Россия МПК6 с 02 К1/40/ Домницкий В.В., Иващенко П.И., Абросимов М.В. АОЗТ «Лосоакадемик» №98117156/12; заявл. 14.09.1998; Опубл. 10.11.1999.

58. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. Применение. Л.: Химия, 1987. - 208с.

59. Липовецкий Я. М., Рапопорт Я.Д. Электрохимические способы очистки питьевых и сточных вод. М.:ЦБНТ Минжилкомхоза РСФСР, 1985. -85 с.

60. Колесников В.А., Ильин В.И. Экология и ресурсосбережение в электрохимических производствах. Механические и физико-химические методы очистки промывных и сточных вод: Учеб. Пособие. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004. - 220 с.

61. Break-up of oil-in-water emulsions by electrochemical techniques / Pablo

62. Canizares, Fabiola Martinez, Justo Lobato and Manuel Andres Rodrigo //Journal of Hazardous Materials Volume 145, Issues 1-2, 25 June 2007, pp. 233-240.

63. Chen-Lu Yang. Electrochemical coagulation for oily water demulsification. Environmental Chemistry Laboratory, Advanced Technology and Manufacturing Center, University of Massachusetts-Dartmouth, Fall River, MA 02723, United States. October 2006.

64. Куренков В.Ф. Полиакриламидные флокулянты. M.: Химия. -1997.

65. Влияние неионогенных ПАВ на очистку нефтесодержащих сточных вод и эффективность органических флокулянтов / JI.H. Толстых, С.А. Низова, О.П. Лыков и др. // Энергосбережение и водоподготовка. 2006. - №6 (44). -С.40.

66. Гандурина JI.B. Флокуляционные технологии очистки сточных вод от нефтепродуктов// Инженерное обеспечение объектов строительства: Обзорная информация. М.:ВНИИНТПИ, 2004. - Вып.З. - 49 с.

67. Очистка нефтесодержащих сточных вод с применением реагентов / И.Н.Мясников, В.А.Потанина, Н.И.Демин и др. // Водоснабжение и санитарная техника. 1999.-№1.-С. 8.

68. Куренков В.Ф., Чуриков Ф.И., Снигирев С.В. Очистка природной воды анионными флокулянтами праестолами совместно с коагулянтом сульфатом алюминия // Журнал прикладной химии. 1999. - Т.72. - Вып.9. - С. 1485-1489.

69. Пономарев В.Г., Чумалин И.С. Использование импеллерной флотации для очистки нефтесодержащих сточных вод //Вода и экология: Проблемы и решения. 2000. - № 1. - С. 20-26.

70. Ибадуллаев Ф.Ю. Пенная сепарация ПАВ из сточных вод // Химия и технология воды. 2004. - Т.26. - №1. - С. 50-59.

71. Алексеев А.В. Основы технологи очистки сточных вод флотацией: монография, научное издание. — М.: Издательство Ассоциация строительных вузов, 2009. 136 с.

72. Стрельцова Е.А., Хромышева Е.А., Тымчук А.Ф. Флотационноевыделение катионных ПАВ алкилсульфатами натрия // Изд. Вузов. Химия и химическая технология. 2007. -Т. 50. — №1. — С. 33-36.

73. Гершенков А.Ш., Скороходов В.Ф. Комбинированные процессы при очистке сточных вод. // Тезизы докладов 3-й научно-технической конференции Проблемы, способы и средства защиты окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами. М., 1999. - С. 29-30

74. Стрельцова Е.А., Хромышева Е.А. Флотационное выделение катионных ПАВ// Химия и технология воды. —2000. — Т.22. — №3. С. 259-267.

75. Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от ПАВ. М.: Химия, 1975. - 144 с.

76. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. М.: Глобус, 1998. - 302 с.

77. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий /В.А. Колесников, В.И. Ильин, Ю.И Капустин и др. / Под ред. В.А. Колесникова. М.: Химия, 2007. - 304 с.

78. Крючкова J1.A. Разработка электрофлотационной технологии регенерации отработанных растворов и очистки промывных вод операции обезжиривания: Дисс. . канд. техн. наук. Москва, 1996. - 129 с.

79. Кручинина Н.Е., Турниер В.Н., Лисюк Б.С., Ким В. Способ получения алюмосиликатного коагулянта. // Патент №2225838,2002.

80. Применение флокулянта-коагулянта АКФК в процессах электрофлотационной очистки сточных вод от нефтепродуктов / Е.В. Матвеева, В.А. Колесников, Ю.И.Капустин, Н.Е. Кручинина // Химическая промышленность сегодня. 2005. -№7. - С. 44-49.

81. Separation of oil from oil/water emulsions using an Electroflotation cellwith insoluble electrodes / A.Y. Hosny 11 Filtration and Separation, 1992. V.29. -№5,-Pp. 419-423.

82. Electroflotation technique for removing petroleum oil waste / Ashraf Y. Hosny // Bulletin of electrochemistry. 1991. - №7. - Pp. 38-40.

83. Матвеева E.B. Разработка электрофлотационной технологии очистки сточных вод транспортных предприятий от нефтепродуктов: Дисс. . канд. техн. наук. Москва, 2006. - 174 с.

84. Экспериментальное исследование гидродинамики газо-жидкостной системы электрофлотатора / Мансур Б.Л., Колесников В.А., Капустин Ю.И. и др. // Химическая промышленность сегодня. 2006. -№ 2. - С. 30-38.

85. Колесников В.А., Капустин Ю.И., Матвеева Е.В. Новая технология электрофлотационного извлечения нефтепродуктов из сточных вод // Тезисы докладов 7-го международного конгресса «Вода: экология и технология ЭКВАТЭК-2006». -М., 2006. С.669.

86. Товарные нефтепродукты. Свойства и применение. Справочник. / Под ред. Школьникова В.М. М.: Химия, 1978.

87. Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. -Л.: Химия, 1980.

88. Влияние различных факторов на процесс извлечения эмульсий автомобильных топлив из сточных вод методом электрофлотации /Ю.И.Капустин, Е.В. Матвеева, О.И. Малючева, В.А. Колесников // Химическая промышленность. 2002 -№7. - С. 47-51.

89. Кручинина Н.Е., Турниер В.Н., Лисюк Б.С., Ким В. Способ получения алюмосиликатного коагулянта. // Патент №2225838,2002.

90. Кручинина Н.Е. Алюмокремниевые флокулянты-коагулянты в процессах водоподготовки и водоочистки: Дисс. . д-ра хим.наук. Москва, 2007. - 278 с.

91. Очистка сточных вод алюмокремниевым флокулянт-коагулянтом / Кручинина Н.Е., Бакланов В.Е., Кулик А.Е. и др. //Экология и промышленность России. 2001. -№3.- С. 19-22.

92. Применение флокулянта-коагулянта АКФК в процессах электрофлотационной очистки сточных вод от нефтепродуктов / Е.В. Матвеева, В. А. Колесников, Ю.И. Капустин, Н.Е. Кручинина //Химическая промышленность сегодня. — 2005. —№7. — С. 44-49.

93. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах / К. Холмберг, Б. Йёнсон, Б. Кронберг, Б. Линдман: пер. с англ. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 528 с.