Адсорбция нефтепродуктов модифицированными и активированными адсорбентами

Целью работы явилось исследование адсорбции нефтепродуктов из водных растворов адсорбентами, модифицированными HCl и активированными СВЧ-излучением. В качестве объектов исследования были использованы углеродные адсорбенты - активные угли: АД-05-2, ИПИ-Т, КАД-йодный, и цеолиты Забайкальского месторождения. Количественный анализ вод (модельных растворов с исходной концентрацией нефтепродуктов не более 10 мг/л) проводили флуориметрическим методом на анализаторе жидкости Флюорат-02. Активирование адсорбентов осуществляли в СВЧ-печи при мощности волн 800 Вт в течение 1 мин. Модифицирование осуществляли по следующей методике: 10 г высушенных до постоянной массы при температуре 120-150 °C адсорбентов перемешивали 24 ч с 200 мл 12%-го раствора HCl в воде. Затем суспензию фильтровали и промывали дистиллированной водой до нейтральной реакции. В ходе исследования установлено, что величина адсорбции нефтепродуктов адсорбентами, модифицированными НС1, возрастает в 3,8 раза для активного угля КАД-йодный, в 0,5 раза - для ИПИ-Т, и принимает значения 0,71 и 0,80 мг/г соответственно. Эти сорбенты имеют наиболее крупный размер зерен - 3-5 мм, и наибольший объем микропор - 0,28-0,29 см³/г. Установлено, что метод краткосрочной (в течение 1 мин) СВЧ-активации позволяет увеличить адсорбцию нефтепродуктов: в 4,2 раза - для активного угля КАД-йодный, в 0,6 раза - для ИПИ-Т, по сравнению с исходными адсорбентами. Наибольшая величина адсорбции нефтепродуктов соответствует цеолитам и принимает значение 0,99 мг/г. Действие СВЧ-излучения происходит за счет диссоциации и испарения связанной в адсорбентах воды и легковоспламеняющихся органических веществ, что ведет к увеличению пористости адсорбента. Применение метода СВЧ-активации является весьма перспективным по сравнению с классическими методами химического и парогазового активирования, так как позволяет упростить технологическое оформление и снизить расход реагентов на производство эффективных адсорбентов, используемых для извлечения нефтепродуктов из водных растворов. Особенно это становится важным в контексте поддержания экологической безопасности водопользования.

1. Kalantarnia M., Khan F., Hawboldt K. Modelling of BP Texas City refinery accident using dynamic risk assessment approach Progress safety and environmental protection // Progress Safety and Environmental Protection. 2010. Vol. 88. Issue 3. P. 191-199. https://doi.org/10.1016/j.psep.2010.01.004

2. Cheevaporn V., Menasveta P. Water pollution and habitat degradation in the Gulf of Thailand // Marine pollution bulletin. 2003. Vol. 47. Issue 1-6. Р. 43-51. https://doi.org/10.1016/S0025-326X(03)00101-2

3. Schnaak W., Kuchler T., Kujawa M., Henschel K., Sussenbach D., Donau R. Organic contaminants in sewage sludge and their ecotoxico-logical significance in the agricultural utilization of sewage sludge // Chemosphere. 1997. Vol. 35. Issue 1-2. Р. 5-11. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(97)88285-9

4. Trellu C., Mousset E., Pechaud Y., Huguenot D., van Hullebusch E.D., Esposito G., et al. Removal of hydrophobic organic pollutants from soil wa-shing/flushing solutions: A critical review // Journal of Hazardous Materials. 2016. Vol. 306. P. 149-174. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.12.008

5. Bazrafshan E., Amirian P., Mahvi A.H., Ansari-Moghaddam A. Application of adsorption process for phenolic compounds removal from aqueous environments: a systematic review // Global Nest Journal. 2016. Vol. 18. Issue 1. P. 146163. https://doi.org/10.30955/gnj.001709

6. Краснова Т.А., Аникина А.В., Беляева О.В. Очистка сточных вод от анилина с использованием углеродных адсорбентов // Ползуновский вестник. 2011. N 4-2. С. 152-154.

7. Долгих О.Г., Овчаров С.Н. Использование углеродных адсорбентов на основе растительных отходов для очистки нефтезагрязненных сточных вод // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. 2010. N 1. С. 6-12.

8. Мазлова Е.А., Иса Ж.Д. Исследование процессов очистки нефтезагрязненных сточных вод с использованием адсорбентов // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2008. N 12. С. 34-38.

9. Со Вин Мьинт, Си Тху Аунг, Клушин В.Н. К оценке рациональных условий переработки на углеродные адсорбенты шелухи риса и скорлупы коксовых орехов республики Мьянма // Успехи в химии и химической технологии. 2014. Т. 28. N 5. С. 8-10.

10. Пат. № 2527221, Российская Федерация. Способ получения активного угля из растительных отходов / В.М. Мухин, Н.Л. Воропаева, В.В. Карпачев, С.А. Харламов, Ю.Я. Спиридонов, В.В. Гурьянов [и др.]; патентообладатель ОАО «Электростальское НПО “Неорганика”»; заявл. 09.04.2013; опубл. 27.08.2014. Бюл. № 24.

11. Пат. № 2490207, Российская Федерация. Способ получения активированного угля / И.В. Воскобойников, В.А. Кондратюк, С.А. Константинова, В.М. Щелоков, Э.Ф. Гаврилов, А.О. Шевченко; патентообладатель Министерство промышленности и торговли РФ; заявл. 28.10.2010; опубл. 20.08.2013. Бюл. № 13.

12. Ali I., Asim M., Khan T.A. Low cost adsorbents for the removal of organic pollutants from wastewater // Journal of Environmental Management. 2012. Vol. 113. P. 170-183. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2012.08.028

13. Hasan D.B., Wan D.W.M.A., Raman A.A.A. Treatment technologies for petroleum refinery effluents: A review // Process Safety and Environmental Protection. 2011. Vol. 89. Issue 2. Р. 95-105. https://doi.org/10.1016/j.psep.2010.11.003

14. Zubot W., MacKinnon M.D., Chelme-Ayala P., Smith D.W., El-Din M.G. Petroleum coke adsorption as a water management option for oil sands process-affected water // Science of the Total Environment. 2012. Vol. 427-428. P. 364-372. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.04.024

15. Shirmardi M., Mahvi A., Hashemzadeh B., Naeimabadi A., Hassani G., Niri M.V. The adsorption of malachite green (MG) as a cationic dye onto functionalized multi walled carbon nanotubes // Korean Journal of Chemical Engineering. 2013. Vol. 30. Issue 8. Р. 1603-1608. https://doi.org/10.1007/s11814-013-0080-1

16. Hubbe M., Rojas O.J., Fingas M., Gupta B. Cellulosic substrates for removal of pollutants from aqueous systems: a review. 3. Spilled oil and emulsified organic liquid // Bioresources. 2013. Vol. 8. Issue 2. P. 3038-3097. https://doi.org/10.15376/biores.8.2.3038-3097

17. Anirudhan T.S., Sreekumari S.S., Bringle C.D. Removal of phenols from water and petroleum industry refinery effluents by activated carbon obtained from coconut coir pith // Adsorption. 2009. Vol. 15. Issue 5-6. P. 439-451. https://doi.org/10.1007/s10450-009-9193-6

18. Текуева К.М., Клушин В.Н., Антипова О.В. Экспериментальная оценка рациональных условий получения активированных углей из фрагментов косточек абрикосов и персиков - отходов пищевых предприятий республики Кабардино-Балкария // Успехи в химии и химической технологии. 2013. Т. 27. N 9 (149). С. 31-34.

19. Солодкова А.Б., Собгайда Н.А., Шайхиев И.Г. Разработка технологии изготовления и использования адсорбента на основе активного ила для очистки сточных вод // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. N 20. С. 179-182.

20. Kravchenko G.V., Domoroshchina E.N., Kuz'micheva G.M., Gaynanova A.A., Amarantov S.V., Pirutko L.V., et al. Zeolite-titanium dioxide nanocomposites: Preparation, characterization, and adsorption properties // Nanotechnologies in Russia. 2016. Vol. 11. Issue 9-10. P. 579-592. https://doi.org/10.1134/S1995078016050098

21. Шарифканова Г.Н., Сулейменова М.Ш., Ибрашева Р.К. Получение декатионированных и диалюминированных цеолитов // Вестник Алматинского технологического университета. 2015. N 4. С. 105-109.

22. Коновалов Н.П., Коновалов П.Н., Хайдурова А.А. Микроволновое излучение в технологии сушки угля // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2015. N 1 (12). С. 74-79.

23. Филатова Е.Г., Соболева В.Г. Извлечение нефти и нефтепродуктов из водных растворов природными адсорбентами // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2019. Т. 62. N 6. С. 131-137. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20196206.5836

24. Filatova E.G., Pomazkina O.I., Pozhidaev Y.N. Adsorption of nickel(ii) and copper(ii) ions by modified aluminosilicates // Protections of Metals and Physical and Chemistry of Surfaces. 2017. Vol. 53. Issue 6. P. 999-1004. https://doi.org/10.1134/S2070205117060259