ЭКОЛОГИЯ/ 2.Экологические и метеорологические проблемы

больших городов и промышленных зон.

Ст.преподаватель Альжанова Б.С.

д.т.н. Шакиров Б.С., к.т.н. Сатаева Л.М.

Академический инновационный университет,

Южно-Казахстанский государственный университет, Казахстан

Очистки нефтесодержащих сточных вод на бентонит содержащих сорбентах Кынгракского месторождения

Защита окружающей водной среды от загрязнений токсичными выбросами промышленных предприятий и рациональное использование минерального сырья актуальная проблема современной коллоидно- химической науки и технологии, важная народно-хозяйственная экологическая задача.

Бентониты представляют собой, в основном, минералы монтморил-лонитовой группы, имеющий состав 4,2SiO₂ *Al₂O₃ * 7,4H₂O /1/.

На эффективность активации влияет концентрация, расход кислоты, температура и время контакта. При активации монтмориллонитовых глин горячей кислотой происходит не только замещение обменно-способных катионов (K⁺, Na⁺ , Ca²⁺, Mg²⁺ и др.) на ионы водорода кислоты, но и удаляется шестикоординационный ион алюминия октаэдрического (центрального) слоя вместе с двумя ОН - группами. Оставшийся ион алюминия, окруженный четырьмя атомами кислорода, меняет октаэдрическую координацию на тетраэдрическую и сообщает вновь образовавшейся структуре отрицательный заряд, который равен единице. В результате этого ионы водорода активирующей кислоты становятся связанными с новой структурой для нейтрализации этого отрицательного заряда. Каталитическая активность монтмориллонитовой глины, обработанной кислотой, обусловлена ионами водорода /2/. Активация бентонита кислотой заметно изменяет их структурно-адсорбционные свойства.

Изучение очистки нефтесодержащих сточных вод проводились впервые на бентонитсодержащих сорбентах Кынгракского месторождения Южно-Казахстанский области.

Бентонитовая глина, измельченная и просеянная через сито (0,25 мм), заливалась 5, 10, 15, 20 % серной кислотой или азотной кислотой, выдерживалась при температуре 363-368 К и при 333-338 К в течении 6 часов при постоянном перемешивании. Далее глина промывалась дистиллированной водой до полного удаления сульфат-ионов или нитрат-ионов. Затем глина подвергалась сушке при температуре 368-373 К в течении 1 часа. Полученную массу формовали в гранулы размером 2,5x4,5мм в экструдере. Гранулы после сушки и прокалки при температуре 723-773 К в течение 6 часов использовали как сорбент для очистки нефтесодержащих сточных вод. Расход кислоты 0,20-0,25г на 1г глины.

Адсорбционно-структурная характеристика естественного и активированного бентонита приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Адсорбционно-структурные свойства бентонитовых глин до и после его активации

Образец глины	Соот ношение SiO2/ Al2O3	Уд. поверхность (БЭТ), м^2/г	Адсорб. емкость по С6Н6 при 20^0С и отн. дав.,см^3/г		Плотность, г/см^3		Уд. теплота смачивания водой, кал/г	Проч ность гранул на раздав ливания, кг/ мм^2	По ристо сть, %
			0,1	0,5	ис тинная	ка жущая
Естественный	3,4	60	0,12	0,13	2,7	1,62	19	1,6	40
Обработанный HNO3	4,7	160	0,14	0,16	2,7	1,29	65	1,2	64
Обработанный H2SO4	5,0	160	0,14	0,16	2,7	1,30	68	1,3	65

Как видно из данных таблицы 1, активация бентонитовых глин приводит к увеличению удельной поверхности с 60 до 160м²/г, пористость в 1,8 раза, но при этом уменьшается в 1,3 раза прочность гранул на раздавливание.

Для исследования эффективности способа кислотной активации, изучались адсорбционные свойства каждого полученного адсорбента на модельных растворах с содержанием нефтепродуктов 30 мг/л.

На основе анализов полученных экспериментальных результатов показано, что одним из эффективных методов повышения адсорбционной способности адсорбента в процессах очистки сточных вод является кислотная активация 10% Н₂SO₄.

График 1. Изотерма адсорбции нефтепродуктов бентонитами активированными Н₂SО₄

Равновесная концентрация (С_х, мг/л)

Обозначения кривых: бентонит активированный:

1 – 5 % Н₂SO₄; 2 – 10 % H₂SO₄; 3 – 15 % H₂SO₄; 4 – 20 % H₂SO₄.

Как видно из данных графика 1 в случае адсорбции нефтепродуктов

бентонитами, активированными 5 и 10% раствором серной кислоты, мы наблюдаем максимальную величину адсорбции нефтепродуктов, равную соответственно 0,39 и 0,58 мг/г, при массовой концентрации растворителя 30 мг/л. Активированный 15, 20% Н₂SO₄ бентонит адсорбирует нефтепродуктов в меньших количествах (0,25, 0,22 мг/г), что подтверждают приводимые ранее данные о разрушении кристаллической решетки минерала.

Как видно из графика 2 при адсорбции нефтепродуктов бентонитами, активированными 10% HNO₃, сорбируется в 2 раза больше 40мг/г, нежели пробами, обработанными 5% раствором HNO₃ и в 3 раза больше, чем

адсорбция на образцах, обработанными 15 и 20% растворами HNO₃.

Как видно, из полученных экспериментальных данных несколько большую сорбционную активность проявляет полученный обработкой бентонита 10%

График 2 – Изотерма адсорбции нефтепродуктов бентонитами активированными НNО₃

Равновесная концентрация (С_х, мг/л)

Обозначения кривых: бентонит активированный:

1 – 5 % НNO₃; 2 – 10 % HNO₃; 3 – 15 % HNO₃; 4 – 20 % HNO₃.

серной кислотой сорбент, далее по активности находится активированная 10% азотной кислотой бентонитовая глина. Оптимальное время перемешивания 4 часа, при котором степень извлечения нефтепродуктов достигается соответственно на образце бентонита, обработанного 10% H₂SO₄ - 60%, на активированной глине, обработанной 10% HNO₃ -56% за 4,5 часа, и на естественной глине – 39,5% за 5 часов.

Литература:

1. Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. – К. : Изд-во "Наук. думка", 1981. – 206 с.

2. Композиционные наноматериалы на основе кислотно активированных монродные сорбенты СССР. М.: Недра, 1990, 208 с. 7. Батталова Ш.Б.

3. Батталова А.Х.(2), Зольников В.В.(1), Маллябаева М.И.(2).Сорбенты на основе нефтей и продуктов их переработки для извлечения ионов цветных металлов.