автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Сорбционные материалы из отходов производства и очистка металлсодержащих сточных вод

На правах рукописи

ЗАПОРОЖСКИХ ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА

СОРБЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА И ОЧИСТКА МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

Специальность 05 17 08 — Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ангарск - 2007

111111111111111111111111

□ОЗ159659

______>

Работа выполнена на кафедре химии Иркутского государственного университета путей сообщения

Научный руководитель

доктор химических наук, профессор Корчевин Н.А.

Научный консультант

кандидат технических наук, доцент Третьякова Я. К.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Чикин А.Ю.

кандидат технических наук, доцент Сосновская Н.Г.

Ведущая организация

Иркутский государственный технический университет

Защита диссертации состоится 26 октября 2007 г в 12 часов на заседании диссертационного совета К 212 007 01 при Ангарской государственной технической академии по адресу Россия, 665835, г Ангарск, ул Чайковского, 60 Ангарская государственная техническая академия

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ангарской государственной технической академии

Автореферат разослан ««¿^ » г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А. А. Асламов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Процессы адсорбции широко используются в различных областях химической промышленности, причем сфера их применения постоянно расширяется Важное значение адсорбционные процессы имеют для разработки методов инженерной защиты окружающей среды Развитию сорб-ционной технологии способствует постоянное создание новых типов адсорбционных материалов, в качестве которых используют твердые вещества с большей удельной поверхностью и, как правило, пористой структурой Несмотря на разнообразие применяемых адсорбентов, многие из них не удовлетворяют всему комплексу требований, предъявляемых к материалам подобного типа Главным недостатком большинства применяемых адсорбентов, особенно ионообменных смол, является их высокая стоимость Вместе с тем для разработки достаточно дешевых адсорбентов весьма перспективным является использование отходов производства, в частности отходов электроэнергетики и химической промышленности Угольная энергетика порождает образование огромного количества зольных отходов, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды Образующиеся в ходе сгорания угля золошлаковые отходы представляют собой конгломераты, которые формируются при высокой температуре и по этой причине содержат большое количество дефектов кристаллической структуры, а, следовательно, активных центров для адсорбции Имеющиеся в литературе немногочисленные данные показывают возможность использования золы для очистки сточных вод от некоторых органических примесей Тем не менее, более привлекательным выглядит использование золошлаковых материалов для извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод

Хорошо известно, что ионы тяжелых металлов образуют комплексы с серо-органическими соединениями, в том числе, с серосодержащими полимерами Однако, производимые в промышленности серосодержащие полимеры - тиоколы являются каучукоподобными материалами, а специально получаемые твердые полимеры достаточно дороги Вместе с тем, для получения твердых серосодержащих полимеров могут быть использованы отходы хлорорганических производств, в частности, отходы производства эпихлоргидрина

Применение сорбционной технологии с предлагаемыми сорбентами, которые являются вторичным ресурсом Ново-Иркутской ТЭЦ, для доочистки сточных вод позволит, во-первых, использовать очищенную воду в оборотном водоснабжении производств, а также сброс в водоем I категории водопользования Во-вторых, применение данной технологии решит задачу по использованию многотоннажных отходов теплоэнергетической и химической промышленностей В результате чего, будет наблюдаться улучшение экологической ситуации, снижение антропогенной нагрузки на территорию примыкающей к полигону отходов, а также на поверхностные и подземные воды

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью диссертационной работы является создание и разработка технологии получения новых типов адсорбентов для солей тяжелых металлов на основе использования золошлакового материала Ново-Иркутской ТЭЦ и отходов производства эпихлоргидрина

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи

- проведение комплексной оценки состояния окружающей среды от стационарного источника загрязнений золоотвала Ново-Иркутской ТЭЦ,

- изучение элементного и компонентного состава золошлакового материала,

- выявление возможности использования золошлакового материала для извлечения тяжелых металлов из сточных вод,

- разработка технологии получения серосодержащего сорбента на основе золошлакового материала и отходов производства эпихлоргидрина,

- изучение механизма сорбции ионов тяжелых металлов на золошлаковом материале и серосодержащем сорбенте;

- выявление оптимальных условий сорбционного извлечения с использованием исследуемых сорбентов

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. В работе для решения поставленных задач изучены теоретические и экспериментальные работы отечественных и зарубежных исследователей в данной области, проведены натуральные наблюдения и эксперименты, использованы физико-химические методы- 1) фотоколориметрия, 2) ИК — спектроскопия, 3) потенциометрия; 4) метод прямого титрования; 5) фронтальная хроматография; а также статические, термодинамические и кинетические методы исследования сорбционных процессов

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

• Впервые исследована возможность использования в качестве сорбента золошлакового материала Ново-Иркутской ТЭЦ который показал высокую сорбци-онную эффективность по ионам тяжелых металлов

• Разработан способ получения серосодержащего сорбента путем поликонденсации хлорорганических отходов производства эпихлоргидрина с полисульфидом натрия на поверхности золошлаковых частиц ТЭЦ в системе водный гидразин - щелочь

• Исследованы сорбционные параметры серосодержащего сорбента и золошлакового материала Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность их эффективного использования для очистки сточных вод от тяжелых металлов.

• Обоснован и экспериментально показан механизм сорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов на примере Zn Показана принципиальная возможность сорбции других металлов, таких как Н§, Си, РЬ.

• Доказана эколого-экономическая целесообразность природоохранного мероприятия по использованию отходов тепло-энергетического комплекса для получения сорбентов, включение исследуемых сорбционных материалов в технологический цикл по очистке сточных вод

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработана технология получения эффективных серосодержащих сорбентов на основе золошлакового материала Ново-Иркутской ТЭЦ и отходов хлорной промышленности Разработанная технология получения серосодержащего сорбента позволяет утилизировать два вида отходов, тем самым решает проблемы рационального использования вторичных ресурсов, и уменьшения негативного воздействия на окружающую среду

Исследуемые сорбционные материалы позволяют добиться высокой степени очистки сточных вод Технология очистки металлсодержащих сточных вод апробирована на примере сточных вод локомотивного депо станции Иркутск - Сортировочный (ТЧ-6) Разработанная ресурсосберегающая технология извлечения ионов металлов может быть рекомендована для очистки сточных вод от тяжелых металлов металлодобывающих и металлообрабатывающих предприятий

Величина предотвращенного экологического ущерба в результате внедрения технологии составила около 15 млн руб/год

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1 Использование золошлакового материала в качестве сорбента для ионов тяжелых металлов,

2 Способ получения гранулированного серосодержащего сорбента на основе использования золошлакового материала и отходов производства эпихлоргид-рина,

3 Технология производства серосодержащего сорбента, учитывающая гидродинамические условия, обеспечивающие получение гранулированного продукта,

4 Определение сорбционных характеристик исследуемых сорбентов,

5 Механизм сорбции ионов тяжелых металлов на золошлаковом материале и серосодержащем сорбенте,

6 Технология сорбционной очистки сточных вод с использованием исследуемых сорбентов

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и региональных конференциях

1 «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», Красноярск, 2005

2 «Информационные и математические технологии в науке, технике и образовании», Иркутск, 2005

3 «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств», Иркутск, 2005.

4 «Химия и химическая технология», Иркутск, 2006

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 1 статья в журнале прикладной химии; получены положительные решения по двум заявкам на патенты: 1 № 2006126112 от 18 07 06 «Способ получения сорбента для очистки сточных вод от тяжелых металлов» и № 2007110503 от 21 03 07 «Устройство для механической очистки и химической нейтрализации пылегазовых выбросов»

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена на 123 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка литературы, включающего 164 наименования, 4 приложений, иллюстрирована 26 таблицами, 29 рисунками

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи, а также основные положения диссертации, выносимые на защиту

В первой главе дана характеристика металлсодержащих сточных вод Байкальского региона Показано, что в регионе очень остро стоит проблема загрязнения водных объектов тяжелыми металлами Содержание в некоторых природных водах меди, цинка и железа превышает ПДК в 5—6 раз Кратко рассмотрено влияние тяжелых металлов на организмы и микрофлору

На основе анализа существующих и применяемых в промышленности методов очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов установлено, что одним из наиболее перспективных методов очистки сточных вод от металлов, является сорбционный В качестве сорбентов могут быть использованы различные модификации природных углей, углеродсодержащих и синтетических сорбентов, некоторые отходы производств, а также минеральные сорбенты - глины, силикагели, алюмогели и др Рассмотрены достоинства и недостатки известных сорбционных материалов Анализ литературных данных показывает острую необходимость в проведении научных исследований по выявлению новых более дешевых и доступных сорбционных материалов

Во второй главе оценено современное состояние окружающей среды в зоне золоотвала Установлено, что воздействие «зольных пляжей» проявляется на поверхностные и подземные воды, атмосферу и литосферу Несоблюдение правил эксплуатации золошлакоотвала наносит непоправимый ущерб окружающей среде в окрестностях золошлакоотвала и в г Иркутске, за счет аварийных стоков увеличивается загрязнение взвешенными веществами и некоторыми металлами, соз-

даются дискомфортные условия для проживания населения в ближайших жилых массивах (п Марково, п Смоленщина) Документально доказано, что за время эксплуатации золоотстойника изменился рельеф местности, качественные и количественные показатели содержания загрязняющих веществ Площади намытых «пляжей» за срок эксплуатации золоотвала составили более 135 га Этот факт говорит о том, что крайне необходимо максимально изучить свойства ЗШМ и использовать его в промышленных целях В литературных источниках приведены данные, что ЗШМ может быть утилизирован в строительных целях, однако этого применения явно недостаточно Учитывая состав и структуру ЗШМ перспективным выглядит возможность его применения в качестве сорбента для тяжелых металлов

В третьей главе рассмотрен состав золы-уноса и шлака Ирша-Бородинского и Азейского углей, который представлен, в основном, соединениями БЮг, АЬОз, СаО и Ре203, на активных центрах частичек которых, возможно проведение сорбционных процессов

Разработан метод получения гранулированного сорбента (ССС) путем поликонденсации хлорорганических отходов производства эпихлоргидрина с полисульфидом натрия на поверхности золошлаковых частиц ТЭЦ в системе водный гидразин-щелочь Атомы серы, входящие в состав получаемых полимерных молекул способны к комплексообразованию с солями переходных металлов Необходимый для синтеза полисульфид натрия получали из элементной серы и едкого натра в водном растворе в присутствии, в качестве восстановителя, гидразингид-рата, условия данного процесса исследовались ранее в институте химии им А Е Фаворского СО РАН (г. Иркутск)

Для формирования центров поликонденсации в полученный раствор полисульфида натрия добавляли в виде мелкого порошка (средний размер частиц 0,05 мм) золошлаковый материал, образующийся в качестве отхода на теплоэлектростанциях При перемешивании полученной смеси на поверхность частиц золы адсорбируются полисульфид анионы (рис 1)

Добавление хлорорганических компонентов (отходы производства эпихлоргидрина) приводит к образованию полимерных молекул, которые обволакивают частичку золы с образованием однородных гранул (рис 2)

Синтез серосодержащего полимера можно представить следующей схемой

Размер образующихся гранул зависит от количества центров поликонденсации, которое определяется, в свою очередь, массой золошлакового материала

2п 8 + 4 ИаОН + М2Н4*Н20-2 Ыа28п + + 5 Н20

Зт 8П2" + т СН2-С1^СН2 ->- -Р8„СН2-СН-СН28П--

—1 т

При увеличении массы добавляемого зольного материала получаются более мелкие гранулы. При значительном увеличении содержания золы (10 г золы на 10 г №ОН) часть золы оказывается незадействованной и в неизменном виде присутствует в виде примеси к гранулам адсорбента. Снижение количества золы до 1 г на 10 г ЫаОН приводит к получению гранул неоднородных по величине. По-видимому, в этом случае помимо поликонденсации на поверхности частичек золы происходит образование полимера без включения золы. Гранулы одинакового размера образуются только в условиях эффективного перемешивания.

Sn2"( ЗОЛА )$п

Рис. 1. Схема адсорбирования поли- Рис. 2. Серосодержащий сорбент сульфид анионов на поверхности час- (длина гранул 1,5 мм) тицы золы

11а основе разработанного процесса синтеза ССС создана технология получения серосодержащего сорбента. На рис. 3 показана технологическая схема установки получения ССС. Данная технология позволяет получать до 25 кг сорбента за одну загрузку. Синтез ССС осуществляют по периодической системе в двух последовательно реакторах 1 и 2. В реакторе I, снабженном турбинной мешалкой, обратным холодильником (на схеме не показан) и теплообменной рубашкой, осуществляют получение полисульфида натрия.

Реакционную смесь нагревают водяным паром до 50-60 °С и при этой температуре (без дополнительного нагревания) в реактор вводят элементную серу. После добавления необходимого количества серы реакционную смесь нагревают до 70-80 °С и перемешивают 1 час. Раствор полисульфида натрия самотеком переносят в реактор 2, в котором осуществляют процесс пол и конденсации. Для получения гранул сорбента в реактор к раствору полисульфида добавляют необходимое количество золы. Реакционную смссь в реакторе 2 после добавления золы охлаждают водой через рубашку до температуры 40-45 °С и, не прекращая охлаждения, в реактор порциями добавляют, без дополнительной обработки, хлорор-ганический отход (три хлор про па новая фракция производства эп и хлор гидр и на) через расходомер 11.

шон

сточные воды

Рис 3 Технологическая схема опытно-промышленной установки получения ССС

I — реактор получения полисульфида натрия, 2 — реактор синтеза сорбента, 3 — расходомер для воды, 4 — дозатор гидразингидрата, 5 — весовой дозатор щелочи, 6 — шаровая мельница для измельчения комковой серы, 7 — сито, 8 — весовой дозатор серы, 9 — сито для просеивания золы, 10 - весовой дозатор золы,

II — расходомер для хлорорганических отходов, 12 —фильтр, 13 —сушилка

После добавления расчетного количества хлорорганического компонента в рубашку реактора подают пар и смесь перемешивают 1 час при температуре 8090 °С Реакционную смесь (не прекращая перемешивания) охлаждают до температуры ~ 25 °С и сливают на фильтр 12. Отфильтрованный сорбент промывается водой и подается в сушилку 13 После высушивания сорбент готов к использованию Адсорбционные свойства практически не изменяются при среднем содержании серы 55-62 %

В четвертой главе исследованы технологические характеристики ЗШМ и ССС Определение активности по иоду и метиленовому голубому (МГ) позволяет сделать вывод о более развитой микропористой структуре у ЗШМ Изучение изотерм адсорбции показало, что они соответствуют I типу изотерм (по Брунауэру), которые описывает уравнение Ленгмюра При проведении опытов по сорбции ионов цинка выявлено максимальная сорбционная емкость по Zn (А, мг/г) у ЗШМ = 30, у ССС = 32 Процесс сорбции протекает с небольшой теплотой адсорбции (Q ЗШМ = 18,76 кДж/моль, ССС = 19,74 кДж/моль)

При рассмотрении механизма сорбции ионов Zn на исследуемых сорбцион-ных материалах выявлено наличие физической и химической (ионный обмен) сорбции Температурная зависимость скорости процесса и значения энергии активации сорбции свидетельствуют о том, что исследуемые процессы, в основном, подчиняются законам физической сорбции

Ионы адсорбтива (Zn2+) имеют положительный заряд и при сближении с молекулами ЗШМ возникает притяжение между положительно заряженными ионами Zn2+ и атомами кислорода ЗШМ, обладающими частичным отрицательным зарядом, а значит происходит физическая сорбция В результате сорбции происходит понижение рН Это позволяет предположить о том, что наряду с физической сорбцией происходит замещение ионами Н* ионами Zn2+, т е ионный обмен С учетом данных по ИК-спектроскопии ЗШМ, которые указывают на наличие ОН групп, ионный обмен схематично представлен на рис. 4

Как видно из рис 4, ионный обмен сопровождается выделением ионов Н* в раствор, т е уменьшением рН, что и подтверждено опытным путем

На рис 5 изображена схема комплекообразования ССС с ионами Zn2+

-Si—он

-Si—О

-Fe—он

Zn + 2IT

+ 2 Zn2+

-Fe—O--

-Al —OH

-P —OH

-P—O

Рис 4 Схема взаимодействия соединений ЗШМ с ионами Zri

.2+

Рис 5 Схема комплексообразования ССС с ионами 7п шлаковой частицы

1 — поверхность золо-

В результате поликонденсации в частицах сорбента образуются большие каналы и коридоры, благодаря которым возможна параллельно с химической и физическая сорбция на поверхности самого ЗШМ, что подтверждено большими значениями сорбции по МГ = 46 мг/г.

В работе при оптимальных значениях рН методом переменных навесок и неизменных концентрациях были получены изотермы сорбции ионов металлов Н§, Си, РЬ, Ъп на сорбентах ЗШМ, ССС (рис 6, 7)

ССС

80 1

-Ъа

•РЬ

Щ

-Си

т-1-1-1-1-1

12 15 17 19 21

С, мг/л

Рис б Изотерма сорбции ионов Н^, Си, РЬ, 2п ССС при 25 °С

зшм

■Ъп

-рь н§

•Си

15 -

т-1-г

О 0,4 4 7 12 17 18 19 21 С, мг/л

Рис 7 Изотерма сорбции ионов , Си, РЪ, Zw ЗШМ при 25 °С

Проведены опыты по изучению изотерм сорбции при температурах 20, 40,60, 80 °С Результаты опытов говорят о том, что при 20 градусах протекает и физическая и химическая сорбция, но с увеличением температуры доля физической уменьшается, а свыше 60 градусов начинают преобладать процессы десорбции, т е эта температура является предельной для данных материалов Процесс протекает примерно за 30 минут, это объясняется достаточно высокими значениями констант скорости реакции

Установлено, что динамическая обменная емкость (ДОЕ) меньше статической обменной емкости (ПОЕ) в среднем на 30-40%

При исследовании закономерностей процесса десорбции металлов с насыщенного сорбента выяснено, что оптимальным раствором для поведения регенерации сорбента, является раствор соляной кислоты и воды в соотношении 1 1, а также что степень извлечения ионов (Е) для ЗШМ - 93,3 % и для ССС - 92,1 %

В пятой главе разработана новая конструкция аппарата для обеспечения эффективной очистки газовых выбросов, в том числе, для золоулавливания на ТЭЦ На рис 8 приведена принципиальная схема предложенного устройства, применяемого, например, для улавливания газовых выбросов котельной установки

3

1

г h

г

с

Т7

Рис 8 Принципиальная схема взаимодействия устройства, содержащего самовсасывающую мешалку с котельной установкой 1 — котел, 2- топка, 3 — канал для прохода отработанных газов, 4 — емкость для газоочистки, 5 - турбинная самовсасывающая мешалка, б — вал турбины, 7 — электродвигатель, г — газ, ж — жидкость

Устройство работает следующим образом электродвигатель 7 сообщает вращение турбиной мешалке 5, жидкость, содержащаяся в емкости 4, под действием центробежных сил истекает из мешалки 5 (которая сообщается вблизи оси вращения с каналом 3 для прохода газа, а на периферии - с емкостью 4 через окна в корпусе мешалки), в радиальном направлении, создавая зону разряжения внутри корпуса мешалки, куда поступает газ из канала 3, струя жидкости эжектирует газовую смесь и транспортирует ее под слой жидкости в емкость 4, потребная степень разряжения, а значит и расход газа по каналу 3 обеспечивается регулировкой мощности электродвигателя 7, одновременно жидкость из емкости 4, поступающая через окна внутрь корпуса мешалки, образует замкнутый в вертикальной плоскости контур сильно турбулизированного воронкообразного течения При этом легкие (мелкая фракция) механические включения флотируют и могут быть отобраны с поверхности жидкости Тяжелые механические включения (крупнодисперсные) под действием центробежных сил относятся в периферийные зоны емкости 4 и оседают на ее дно, откуда могут быть удалены через технологические отверстия Токсичные компоненты связываются химическими реагентами, входящими в состав рабочей жидкости Канал 3 может быть дополнительно снабжен лопастным вентилятором для увеличения расхода газа

Целесообразность промышленного применения предложенного устройства определена предсказуемой экономической выгодой, обеспечиваемой возможностью изготовления компактного устройства, не требующего дорогостоящих сооружений

В результате проведенных исследований новых сорбентов разработана технологическая схема локальной очистки металлсодержащих сточных вод (рис. 9) Полупромышленные испытания проводились с модельными сточными водами ориентированные на гальванопроизводство В качестве сорбента используется серосодержащий сорбент (ССС) Проведенные исследования свидетельствуют о возможности глубокой очистки от ионов цинка методом сорбции

сорбент 3

Рис 9 Технологическая схема сорбционной очистки сточных вод от ионов цинка ССС 1 - узел механической очистки, 2 -узел корректировки рН, 3 - расходный бак сорбента ССС, 4, 5, 6- трехъярусные адсорберы с переливными трубками, 7,8,9- емкости для отработанного сорбента, 10 - накопительная емкость для очищенных сточных вод

Оптимальными являются следующие параметры рН = 6 - 6,5, доза сорбента при Осточньи вод = 81,7 м3/ч, шссс = 324 кг Сорбционная технология предусматривает возврат очищенной воды в оборотное производство и частичный сброс

Сточные воды подаются на механическую очистку 1, после проводится корректировка рН и подается на сорбционную очистку в колонны трехъярусных адсорберов с переливными трубками 4,5, 6

Процесс адсорбционной очистки сточной воды ведется при интенсивном перемешивании адсорбента с водой в псевдоожиженном слое, на установках непрерывного действия Процесс проводится в одну ступень Непрерывный процесс сорбции протекает в колоннах 4, 5, колонна 6 - резервная

В технологической схеме предлагается трехъярусный адсорбер, схематично представленный на (рис 9), выполненный в виде колонны Рабочая часть адсорбера, в котором находится псевдоожиженный слой, разделен решетками на три яруса Ярусы соединены между собой коническими переливными трубками, широкая часть которых размещена на уровне зеркала псевдоожиженного слоя в верхнем ярусе, а узкая часть погружена в псевдоожиженный слой нижнего яруса В верхний ярус адсорбера подается суспензия адсорбента при соотношении тж-1 30

Для предотвращения оседания и закупорки трубки сорбент подается сверху Основные технологические параметры адсорбера представлены в табл 1 В технологической схеме целесообразно применять подводящие трубопроводы к адсорбентам диаметром 230 мм, имеющие круглое сечение, стальные, с антикоррозионным покрытием

Таблица 1

Основные технологические параметры сорбционных колонн для очистки _сточных вод гальванопроизводства

Наименование Размерность Величина

Размер частиц мм 0,25

Общая площадь параллельно работающих адсорберов м* 3,12

Площадь поперечного сечения одного адсорбера и1 1,56

Число параллельно работающих адсорберов шт 2

Высота загрузки одного адсорбера м 2,75

Продолжительность фильтрации одного адсорбера ч 10

Расход сорбента кг 324

Скорость перемещения воды м/ч 99,5

Нижний диаметр переливной трубки мм 25

Верхний диаметр переливной трубки мм 75

Количество переливных трубок на одном ярусе шт 2

Эффективность очистки % 99,5

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что высокая эффективность очистки подтверждает факт о целесообразности использования в качестве сорбента данного материала

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 Анализ отечественной и зарубежной литературы показал, что прослеживается необходимость выявления более дешевых и доступных сорбционных материалов В качестве сырья для получения сорбентов целесообразно применять различные виды отходов, что позволит значительно уменьшить их стоимость и снизит негативное воздействие на окружающую среду.

2 Элементный состав золы-уноса и шлака углей Ирша-Бородинского и Азейского разрезов представлен соединениями на активных центрах которых возможны процессы сорбции Установлено, что ЗШМ без предварительной обработки является конкурентоспособным сорбционным материалом

3 Разработан метод получения гранулированного серосодержащего сорбента (ССС), путем поликонденсации хлорорганических отходов производства эпи-хлоргидрина с полисульфидом натрия на поверхности золошлаковых частиц ТЭЦ в системе водный гидразин-щелочь

4 Изучены основные физико-химические и сорбционные свойства новых сорбционных материалов. Установлена неоднородность пористой структуры исследуемых сорбентов, в частности микропористость более развита у ЗШМ Методом ИК-спектроскопии доказано наличие в ЗШМ активных гидроксильных групп, участвующих в процессе сорбционного извлечения металлов

5 Изучен механизм сорбции тяжелых металлов ЗШМ и ССС Установлено, что эффективность сорбции зависит от рН Максимальная удельная сорбционная емкость достигается для ионов цинка ЗШМ при рН 4,3-3,5, для ССС рН 6,0-5,9 Установлено, что изотермы сорбции при разных температурах имеют вид соответствующий I типу изотерм с выпуклой формой, что позволяет предположить механизм мономолекулярной сорбции

6 В результате расчета дифференциальной теплоты сорбции и энергии активации доказано, что сорбция протекает по смешанному механизму низкая теплота адсорбции и Еа подтверждают наличие физической сорбции за счет Ван-дер-ваальсовых сил в первичный момент времени, но лимитирующей стадией является химическая сорбция, т к наблюдается понижение рН после сорбции

7 Установлено, что динамическая обменная емкость (ДОЕ) ССС меньше статической обменной емкости (ПОЕ) в среднем на 30-40% При исследовании закономерностей процесса десорбции металлов с насыщенного сорбента выяснено, что оптимальным раствором для поведения регенерации сорбента, является 18 % раствор соляной кислоты, степень извлечения ионов цинка для ЗШМ — 93,3 % и для ССС - 92,1 %

8 Рассчитаны технико-экономические показатели, позволяющие внедрить предлагаемые сорбционные методы очистки сточных вод Применение данной сорбционной технологии для обезвреживания стоков от ионов тяжелых металлов позволяет использовать очищенную воду в оборотном водоснабжении

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Запорожских Т А Гранулированные серосодержащие сорбенты для извлечения тяжелых металлов из сточных вод /ТА Запорожских, Я К Третьякова, Н В Руссавская, Я Н Силинская, И В Корабель, Н А Корчевин // ж-л Прикладной химии, 6 стр. (в печати)

2 Запорожских Т А Анализ возможности использования золошлаковых материалов в качестве сорбента /ТА Запорожских, Третьякова ЯК // В сб научных трудов- Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте -Красноярск филиалИрГУПС, 2005 -С 425-427

3 Запорожских Т А Анализ золошлаковых отходов теплоэлектростанций / Т А Запорожских, Я К. Третьякова // В сб научных трудов Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств -Иркутск ИрГТУ, 2005 -С 160-161

4 Запорожских Т А Анализ золошлаковых отходов Ново-Иркутской ТЭЦ / Т А Запорожских, Я К Третьякова, Н А Корчевин // Современные технологии Системный анализ Моделирование - Иркутск ИрГУПС, №(3)7 - 2005 - С 53-54

5 Запорожских Т.А Основные характеристики шлака и золоуносов НовоИркутской ТЭС, предъявляемые к сорбционным материалам /ТА Запорожских, Я К Третьякова // В сб научных трудов Химия и химическая технология - Иркутск ИрГТУ, 2006 -С 99-102.

6 Третьякова Я К Проблема золошлаковых отходов /ЯК Третьякова, Т А Запорожских, Е С Кузубова // В сб научных трудов Устойчивое развитие экономическая эффективность, экологическое благополучие, социальная справедливость, Иркутск, БГУЭП - С 76-77

7 Запорожских Т.А Применение самовсасывающей мешалки для механической очистки и химической нейтрализации пылегазовых выбросов /ТА Запорожских, А В Волков//Ангарск ATTA, 2007 -Т 1.-С 14-17

8 Запорожских Т.А, Третьякова Я К , Корабель И В , Руссавская Н В., Силинская Я Н, Корчевин Н А Способ получения сорбента для очистки сточных вод от тяжелых металлов Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2006126112 от 18 07 06

9 Волков А Н, Запорожских Т А, Корчевин Н А, Милованов А А, Мило-ванов А И, Милованова Е А., Третьякова Я К Устройство для механической очистки и химической нейтрализации пылегазовых выбросов. Решение о выдаче патента на полезную модель по заявке № 200711053/22(011411) от 21 03 07

Соискатель

Запорожских Т.А.

Подписано в печать 20 сентября 2007 г Формат 60 84 1/16 Бумага офсетная Печать трафаретная

Гарнитура Times Уел печ л 1,06 Уч-изд л 1,1 Тираж 100 Заказ №119

Иркутский государственный университет путей сообщения Лицензия ЛР №65-54 от 10 12 1999 664074, г. Иркутск, 15, ИрГУПС