ЭКОЛОГИЯ /2 Экологические и метеорологические проблемы

больших городов и промышленных зон

Аспирант Сазонова А.В., к.х.н. Мальцева В.С.

Юго-Западный государственный университет, Россия

Перспективы использования отходов

свеклосахарного производства в качестве сорбентов

Анализ и обработка статистических данных показывает, сто в среднем на каждого жителя России вырабатывается до 15 т различных отходов в год, причём промышленные и сельскохозяйственные отходы составляют около 70%. Такой темп роста накопления отходов объясняется невысокой степенью утилизации.

Свеклосахарное производство характеризуется разнообразием и большими объёмами образующихся отходов. Основными отходами являются свекловичный жом, фильтрационный осадок, дефекат и меласса.

Жом получается при получении сока из свеклы диффузионным способом и относится к самым объёмным отходам сахарного производства: в диффузионных аппаратах непрерывного действия выход жома 75-80 % к весу свеклы. Он представляет собой обессахаренную стружку, сухой высушенный продукт содержит 7-9 % протеина, 19-25 % клетчатки, 55-65 % - БЭВ, 0,3-0,5 % жира. По своей питательности жом является хорошим кормом для скота.

Наиболее перспективным и востребованным направлением использования свекловичного жома является производство пищевых волокон, которые нормализуют объём холестерина и оказывают антиоксидантный эффект, и могут использоваться в медицине, фармокологии, кондитерской промышленности.

Меласса (патока) получается при кристаллизации сахара как остаточный маточный раствор, её выход составляет 3,5-4,5% к весу свеклы, содержит - 80% сухих веществ (из них 46% - сахароза и 32% - несахаров). Является ценным сырьём для бродильных производств и комбикормовой промышленности.

Фильтрационный осадок (дефекат) образуется при очистке диффузионного сока, которая включает процессы предварительной и основной дефекации, I и II денатурации, сульфитацию и фильтрацию сока. Количество дефеката составляет 9-11 % массы перерабатываемой сахарной свеклы.

Дефекат содержит в основном карбонат кальция СаСО₃ - 60-85% на сухое вещество, до 15% органического вещества, 0,7-0,8% азота, 0,2-0,9% фосфора, 0,5-1% калия. Важной особенностью дефеката является наличие свободной извести Са(ОН)₂, поэтому одним из способов его утилизации является использование в сельском хозяйстве для подщелачивания кислых почв. Это требует особого контроля, т.к. может привести к превышению в почве ПДК свинца, кобальта, цинка, никеля.

Предложены способы утилизации дефеката с получением нитрата кальция как удобрения, в производстве цемента и газобетона, в качестве добавки в керамическую массу для изготовления строительного кирпича.

В литературе описан способ термической обработки дефеката при 600ºС, при этом происходит сгорание адсорбированных на поверхности органических веществ и образование продукта (СаСО₃+С_сажа), обладающего хорошими адсорбционными свойствами по отношению к жирам. Термолизный дефекат предложен для очистки сточных вод молочных комбинатов от жиров.

Разработан способ очистки сернокислотных сточных вод от ионов железа, свинца и сурьмы, основанный на взаимодействии глюконата кальция, получающегося из дефеката при его обработке серной кислотой, с примесями воды PbSO₄, FeSO₄, HSbO₃ с образованием нерастворимых осадков.

Нами опробовано использование дефеката в качестве сорбента для очистки сточных вод от ионов тяжёлых металлов и промышленных красителей.

Анализ литературных данных показал, что используемые в настоящее время сорбенты для очистки сточных вод от токсичных примесей имеют высокую стоимость или получаются сложным технологическим путём, или имеют большую проблему регенерации. Поэтому поиск и создание новых, дешёвых и эффективных сорбентов для очистки сточных вод, особенно на основе отходов производства, является весьма актуальным.

Производство и применение промышленных красителей связано с использованием огромного количества воды, значительная часть которой затем сбрасывается в загрязнённом состоянии. На красильно-отделочных предприятиях на 1 тонну окрашенной продукции может образоваться 50-430 м² сточных вод, основными поллютантами, которых являются красители. Попадая в водные объекты, красители оказывают негативное воздействие на сообщества водных организмов.

Проведено изучение сорбции промышленных красителей различных классов с помощью дефеката. Использован одноступенчатый статический способ: к сорбенту добавляли образцы сточных вод, смесь перемешивали магнитной мешалкой, через определённые промежутки времени и анализировали на содержание красителей. Концентрацию красителей определяли спектрофотометрическим методом, используя прибор СФ-26.

Результаты исследований показали, что дефекат сорбирует красители следующих классов: катионные (синий 2К), кислотные (ярко-зелёный), хромовые (синий), активные (ярко-красный).

Изучение кинетики сорбции катионного синего 2К проводили из остаточных технологических растворов, содержащих 0,01г красителя на 1л воды. Масса сорбента - 1г, объём раствора красителя - 20мл. Полная (100%) сорбция красителя наблюдается уже при 10-минутном контакте фаз.

Аналогичным образом проведено изучение сорбции ионов меди (II) из сточных вод с помощью дефеката. Концентрацию ионов Сu²⁺ определяем спектрофотометрическим методом, получая аммиачный комплекс [Сu(NH₃)₄]²⁺ с максимумом светопоглощения при λ=560 нм. Результаты исследования приведены в таблице.

Таблица - эффективность сорбции ионов Cu²⁺ дефекатом (масса дефеката - 1 г, объём раствора - 10 мл, концентрация Cu²⁺ - 1 г/л)

Время сорбции, мин	Оптическая плотность, А	Сорбция, %
1	0,061	58,8
10	0,020	81,2
30	0	100

Таким образом, для очистки сточных вод от ионов меди (II) и ряда промышленных красителей может быть использован дефекат - отход сахарного производства, материал, хранившийся в отвалах, занимающий большие площади, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Литература

1. Каримова Т.А., Бардин С.В., Мирзакулов Х.Ч. Утилизация дефеката с получением азотно-кальциевого удобрения. Ташкентский химико-технический институт.

2. Производство цемента - как эффективное решение экологической проблемы переработки дефеката. Научно-практическая конференция.

3. Алексеев С.О. и другие. Способ очистки сточных вод от ионов железа. Патент № 2023673. 30.11.1994.

4. Тарасова Г.И., Свергузова Ж.А. Перспективы переработки дефеката для получения сорбента. Патент № 2213542. 15.09.2004.