Кондаленко О. А., Прокопенко Т. А.,

к.т.н. Степанова С. В., к.т.н. Шайхиев И. Г.

Казанский Национальный Исследовательский Технологический Университет

Снижение антропогенной нагрузки на водные объекты путем использования отходов от переработки зерна

В связи с увеличивающимися темпами роста населения в больших городах, возрастают потребности в использовании нефтепродуктов (НП), и как следствие, увеличивается добыча нефти.

На сегодняшний день НП стали одними из самых распространенных экотоксикантов. Существенную долю из них составляют отработанные масла, применяемые на предприятиях машиностроения, металлургии, энергетики, химической отрасли и других. Нередко имеют место аварийные разливы при транспортировке, утечка из систем смазки и маслохозяйств и т. д. Попадая в водоемы в составе стоков ливневых канализаций, автозаправочных станций и промышленных предприятий, НП создают разные формы загрязнения: растворенные или эмульгированные в воде, плавающую на воде пленку, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. [1].

Данные обстоятельства приводят к ухудшению качества воды рек и водоемов на территории промышленных зон и больших городов, что неизбежно ведет к напряженной экологической обстановке.

Одним из решений в области очистки вод является применение сорбционных методов, в частности выбор новых экологически безопасных материалов из отходов зерноперерабатывающей промышленности, образующихся в большом количестве. В настоящее время основная масса отходов зернопереработки складируется, занимая полезные площади и способствуя биологическому загрязнению (крысами, патогенной микрофлорой, насекомыми и др.). Лишь незначительная часть идет на производство кормовых добавок и комбикормов для животных и птиц. Несомненным преимуществом применения отходов зернопереработки являются малые капиталовложения в производство сорбентов, экологическая чистота, широкая сырьевая база, высокая сорбционная емкость. Применение их в качестве сорбционных материалов (СМ) позволяет с высокой степенью извлекать нефть и НП из водных объектов [2].

Целью данной работы является снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду путем использования в качестве СМ отходов зерноперерабатывающей промышленности – лузги ячменя (ЛЯ) и пшеницы (ЛП), – для ликвидации разливов НП с поверхности водных объектов. Ранее авторами исследовалась возможность удаления нефти вышеназванными материалами с поверхности водных объектов [3,4]. Результаты экспериментов показали высокую эффективность очистки при их использовании, что позволило продолжить работу в данном направлении.

В качестве сорбатов выступали отработанные масла: редукторное Mobilgear 600ХP220 (Mb): КС – 19 (компрессорное), марки, И – 40. Попадая в воду, они могут образовывать пленки, эмульгироваться и т. д.

Работы по сбору НП с поверхности воды могут проводиться через довольно большие промежутки времени после начала локализации. Этот срок может достигать нескольких суток, а в некоторых случаях недель; соответственно от СМ требуется довольно высокий запас по плавучести. В нашем случае плавучесть сорбента составляет 97,9 % для ЛП и 76 % для ЛЯ в течение 3х суток. Высокое содержание органических веществ обуславливает столь низкие показатели зольности (0,48 % – ЛП: 2,13 % – ЛЯ), что весьма важно при решении вопроса утилизации отработанных СМ методом сжигания.

а)	б)

Рисунок 1 – Зависимость маслоемкости от времени: а) ЛП; б) ЛЯ.

Эффективность СМ определяется, главным образом, их емкостью по отношению к маслам и степенью гидрофобности. Изменение сорбционной емкости по маслам (маслоемкости) в зависимости от времени представлено на рисунках 1а, 1б.

Максимальная емкость достигается при сорбции масла марки КС-19 – 7,007 г/г лузгой ячменя, маслоемкость в остальных опытах составляла не менее 4 г/г. Насыщение пор СМ происходило в основном в течение первых 15 минут, о чем свидетельствует положение кривых, выходящих на плато, по истечении указанного промежутка времени.

При ликвидации разливов СМ, кроме НП, поглощается и вода. Поэтому при выборе адсорбента нужно обращать большое внимание на водопоглощение (рисунок 2).

Рисунок 2 – Зависимость водопоглощения СМ от времени

В последующем изучалась возможность удаления пленок НП с поверхности воды. Для имитации разлива НП на поверхности водных объектов эксперимент проводился следующим образом: НП объемом 3 мл, наливались в чашку Петри на поверхность воды (50 мл), – толщина пленки составляла 2 мм. Образцы СМ распределялись по поверхности разлива НП.

Рисунок 3 – Зависимость суммарной сорбционной емкости для ЛП и

ЛЯ по отношению к маслу И-40 от времени

Время проведения опыта ограничивалось 15 минутами, так как по истечении указанного времени наступает насыщение СМ, что продемонстрировано на примере опыта с маслом марки И-40 (рис. 3.).

После очистки модельных вод от загрязнений методом экстракции определялось остаточное содержание НП в воде. Рассчитана эффективность очистки. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 2. Эффективность очистки

Сорбат	Эффективность, %
	ЛП	ЛЯ
Mobilgear 600ХP220	99,29	98,85
КС – 19	85,00	99,62
И-40	96,43	99,81

Таким образом, в работе показана возможность снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду путем использования в качестве СМ отходов зерноперерабатывающей промышленности – лузги ячменя и пшеницы, – для ликвидации разливов нефтепродуктов с поверхности водных объектов. Данный метод весьма снизит затраты на проводимые в зонах экологических аварий очистные мероприятия.

1. Копаница Е. Подбор эффективных сорбентов для очистки водоемов от нефтяных загрязнений / Е. Копаница. – Томск: Изд-во Томский Муниципальный лицей при политехническом университете,1998. – 219 с.

2. Хлёсткин, Р.Н. О ликвидации разливов нефти при помощи растительных отходов / Р.Н. Хлёсткин, H.A. Самойлов // Нефтяное хозяйство. – 2000. – № 7. – С. 84 – 85.

2. Шайхиев И.Г. Отходы от переработки сельскохозяйственных культур в качестве сорбентов для удаления нефтяных пленок с поверхности воды / И.Г. Шайхиев, О.А. Кондаленко, С.М. Трушков // Экспозиция. Нефть. Газ. – 2010. – № 5 . – С. 14-18.

4. Степанова С.В. Ликвидация разливов нефти сорбционным методом с применением новых материалов // С.В. Степанова [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. – 2011. – № 10. – С. 159 – 161.