Научный руководитель: Е.Н. Грибанов, ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева»
Актуальность работы: Вода – неотъемлемая часть нефтеперерабатывающей промышленности. Она используется для охлаждения оборудования, промывки аппаратуры, обессоливания нефти на установках ЭЛОУ. Однако загрязненная «отработанная» вода в настоящее время не подвергается качественной очистке и, попадая в водоемы, загрязняет его. Все это негативно сказывается на состоянии окружающей среды.
Цель – предложить флокулянт и сорбент, отвечающий всем необходимым параметрам –экология, экономика, эффективность и внедрить их в стадии очистки воды на нефтеперерабатывающих предприятиях.
Задачи исследования:
1) Предложить эффективный сорбент для очистки нефти на поверхности воды;
2) Предложить флокулянт, позволяющий осуществить очистку сточных вод от нефтепродуктов;
3) Исследовать предложенный метод очистки на модельных системах в лабораторных условиях.
Ход исследования: В качестве сорбента были выбраны опилки, которые остаются в качестве отходов лесоперерабатывающей промышленности. Опилки имеют ряд преимуществ перед другими сорбентами: дешевизна, экологичность и эффективность. Однако у опилок есть проблемы – они тонут в воде. Это значит, что опилки поглотят в себя какое-то количество нефти на поверхности воды и утонут, что только усугубит ситуацию. Поэтому первостепенная задача – сделать опилки гидрофобными. Для этого в полисилоксан, предварительно растворенный в нефрасе, были добавлены опилки. Химический стакан с опилками был помещен на ультразвуковую ванну в течение 45 минут, а после этого отстаивался на воздухе
Полученные гидрофобные опилки были испытаны на плавучесть. Результаты эксперимента показали, что опилки не тонут в воде в течение 48 часов. Также структура гидрофобных опилок была рассмотрена под микроскопом и отчетливо стало видно забитые полисилоксаном поры древесины. Была рассчитана толщина пленки силоксана на поверхности опилок и рассчитан краевой угол смачивания.
Однако опилки убирают нефть только на поверхности воды, однако в коллоидных водонефтяных эмульсиях нефть может находиться и в объеме. Был предложен эффективный способ использования кремниевой кислоты в качестве флокулянта. Для этого в стакане с нефтью (0,3 г нефти на 0,312 г опилок в 75 мл воды), в который предварительно были помещены гидрофобные опилки, было добавлено 10 миллилитров соляной кислоты и столько же миллилитров силиката натрия. В растворе останется хлорид натрия, который наименее пагубно будет влиять на водные ресурсы. Образовавшаяся кремниевая будет эффективным флокулянтом, убирающим остатки нефти в объеме.
Была определена оптическая плотность на спектрофотометре с целью расчета количества соляной кислоты, которые следует добавлять 10 мл силиката натрия, чтобы получить оптимальное количество флокулянта. После полной двухэтапной очистки воды от нефти была также измерена оптическая плотность, свидетельствующая о чистоте воды.
Выводы: гидрофобные опилки в качестве сорбента справляются со своей задаче. Флокулянт кремниевая кислота активно убирает нефть из водонефтяных эмульсий.
Используемая литература:
- Mohammed Abdulredha, M. (2018). Overview on petroleum emulsions, formation, influence and demulsification treatment techniques. Arabian Journal of Chemistry.
- Biological Treatment of Petroleum Wastewater: A Review on Research and Studies Sunil Jayant Kulkarni International Journal of Petroleum and Petrochemical Engineering (IJPPE) Volume 2, Issue 2, 2016, PP 17-21
- Mohammadi, L., Rahdar, A., Bazrafshan, E., Dahmardeh, H., Susan, M. A. B. H., & Kyzas, G. Z. (2020). Petroleum Hydrocarbon Removal from Wastewaters: A Review. Processes, 8(4), 447.
- Sonune, A., & Ghate, R. (2004). Developments in wastewater treatment methods. Desalination, 167, 55–63.
- Muga, H. E., & Mihelcic, J. R. (2008). Sustainability of wastewater treatment technologies. Journal of Environmental Management, 88(3), 437–447.
- Performance Evaluation of Different Types of Sawdust in Reducing Water Pollution Taha A. Al-Tayyar, Moath Abdullah Najm Journal of Global Scientific Research 8 (2) 2023/ 2987-2999
- Fluorine-free surface coating to prepare hydrophobic and magnetic sawdust particles for oil spill absorption, Bioresource Technology Reports Volume 25, February 2024, 101758
- Zang, D., Liu, F., Zhang, M., Gao, Z., & Wang, C. (2015). Novel superhydrophobic and superoleophilic sawdust as a selective oil sorbent for oil spill cleanup. Chemical Engineering Research and Design, 102, 34–41.
- Latthe, S. S., Kodag, V. S., Sutar, R. S., Bhosale, A. K., Nagappan, S., Ha, C.-S., … Xing, R. (2020). Sawdust-based Superhydrophobic Pellets for Efficient Oil-water Separation. Materials Chemistry and Physics, 122634.