Очистка фенолсодержащих сточных вод нативными и модифицированными адсорбционными материалами на основе отходов сельскохозяйственного и промышленного производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат наук Галимова Румия Захидовна

• Галимова Румия Захидовна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Галимова Румия Захидовна

Введение

Глава 1 Источники попадания фенола в природные и сточные воды и методы очистки природных и сточных вод от него

1.1. Фенол, влияние фенола на организм человека, источники попадания фенола в природные и сточные воды

1.2. Методы очистки сточных вод от фенола

1.3. Применение активированных углей для адсорбционной очистки фенолсодержащих сточных вод

1.4. Использование природных сорбционных материалов для очистки

сточных вод от фенола

Выводы по главе

Глава 2 Экспериментальная часть

2.1. Объекты исследования и методики определения их характеристик

2.1.1. Методика определения гранулометрического состава адсорбционных материалов

2.1.2. Методика определения насыпной плотности адсорбционных материалов

2.1.3. Методика определения влагосодержания адсорбционных материалов

2.1.4. Методика определения зольности адсорбционных материалов

2.1.5. Методика определения водопоглощения адсорбционных материалов

2.1.6. Методика определения плавучести адсорбционных материалов

2.1.7. ИК-спектроскопия

2.1.8. Определение морфологии поверхности адсорбционных материалов методом атомно-силовой микроскопии

2.1.9. Определение структуры кератинсодержащих адсорбционных материалов методом электронной микроскопии

2.2. Определение концентрации фенола флуориметрическим методом

2.3. Методика определения адсорбционной ёмкости материалов в статических условиях

2.4. Методика определения адсорбционной ёмкости материалов в динамических условиях

2.5. Синхронный термический анализ

2.6. Утилизация отработанных адсорбционных материалов

2.7. Статистическая обработка результатов исследования

Выводы по главе

Глава 3 Нативные целлюлозо- и кератинсодержащие адсорбционные материалы

3.1. Характеристика и предварительная подготовка адсорбционных материалов

3.2. Исследование адсорбционных свойств нативных целлюлозо - и кератинсодержащих материалов по отношению к фенолу в статических условиях

3.3. Математическое моделирование процессов адсорбции фенола нативными целлюлозо- и кератинсодержащими материалами

3.4. Термодинамика процессов адсорбции фенола нативными целлюлозо - и кератинсодержащими материалами

3.5. Кинетика адсорбции фенола нативными целлюлозо - и

кератинсодержащими материалами

Выводы по главе

Глава 4 Модифицированные целлюлозо- и кератинсодержащие адсорбционные

материалы

4.1. Получение и исследование свойств модифицированных целлюлозо- и керитинсодержащих адсорбционных материалов

4.2. Исследование адсорбционных свойств модифицированных целлюлозо - и

кератинсодержащих материалов по отношению к фенолу в статических условиях

4.3. Математическое моделирование процессов адсорбции фенола модифицированными кератинсодержащими материалами

4.4. Термодинамика процессов адсорбции фенола модифицированными кератинсодержащими материалами

4.5. Кинетика процессов адсорбции фенола модифицированными кератинсодержащими материалами

4.6. Исследование адсорбционных свойств нативных и модифицированных кератинсодержащих материалов по отношению к фенолу в динамических

условиях

Выводы по главе

Глава 5 Разработка технологических параметров использования кератинсодержащих адсорбционных материалов для очистки фенолсодержащих сточных вод

5.1. Промышленные испытания кератинсодержащих адсорбционных материалов

5.2. Принципиальная технологическая схема адсорбционной очистки фенолсодержащих сточных вод с использованием кнопа, модифицированного 5 % раствором азотной кислоты

5.3. Утилизация отработанных адсорбционных материалов

Выводы по главе

6. Расчет предотвращенного экологического ущерба

Выводы по главе

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

Список условных обозначений

- начальная концентрация фенола в растворе Се - равновесная концентрация фенола в растворе V - объем раствора т - масса сорбционного материала А - сорбционная ёмкость материала Ада - максимальная сорбционная ёмкость материала Я - степень извлечения фенола из раствора Буд - удельная поверхность частиц А - абсолютная погрешность

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Очистка фенолсодержащих сточных вод нативными и модифицированными адсорбционными материалами на основе отходов сельскохозяйственного и промышленного производства»

Введение

Актуальность. При современных темпах развития промышленного и сельскохозяйственного производства становится всё более актуальной проблема очистки поверхностных и сточных вод. Одним из высокотоксичных загрязнителей, попадающих в водоемы и водотоки со сточными водами химических и нефтехимических предприятий, является фенол (ПДКр.х. = 0,001 мг/дм3). Сброс фенолсодержащих вод в водоемы и водотоки резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая негативное влияние на живые организмы, не только своей высокой токсичностью, но и значительным изменением режима потребления биогенных элементов и растворенных газов (О2, СО2).

Наиболее эффективным методом очистки сточных вод от фенола, является адсорбция последнего с помощью активированных углей, но недостатком является высокая стоимость и необходимость регенерации.

На основании рассмотренного, особую актуальность приобретают работы, направленные на получение и исследование адсорбционных свойств дешёвых и доступных материалов на основе отходов промышленного и сельскохозяйственного производств для очистки фенолсодержащих сточных вод.

В данном направлении имеется ряд публикаций отечественных и зарубежных авторов, однако информации по исследованию сорбционных свойств широко распространенных в России нативных и модифицированных отходов переработки сельскохозяйственного сырья растительного и животного происхождения в литературе отсутствуют.

В диссертации впервые предложено использовать в качестве адсорбционных материалов при очистке фенолсодержащих сточных вод нативные и модифицированные отходы промышленных и сельскохозяйственных производств: плодовые оболочки зерновых культур

(пшеницы, овса и ячменя), а также отходы валяльно-войлочного производства (кноп и угар).

Работа выполнена в ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» на кафедре Инженерная экология.

Цель работы - минимизация антропогенного воздействия предприятий различных отраслей промышленности на окружающую среду за счет применения научно-обоснованных технологических решений адсорбционной очистки сточных вод от фенола модифицированными природными сорбционными материалами.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- получить модифицированные сорбционные материалы из отходов переработки сельскохозяйственного сырья (плодовых оболочек зерен пшеницы, овса, ячменя) и валяльно-войлочного производства (кноп и угар), исследовать их основные характеристики и сорбционные свойства по отношению к фенолу в статических и динамических условиях;

- провести математическую обработку полученных изотерм адсорбции согласно мономолекулярным моделям Ленгмюра, Фрейндлиха, Дубинина-Радушкевича, Темкина;

- исследовать термодинамику и кинетику процессов адсорбции фенола нативными и модифицированными сорбционными материалами;

- провести адсорбционную очистку реальных ливневых сточных вод ООО «Завод Техно», г. Заинск от фенола с использованием в качестве адсорбционного материала кнопа, модифицированного 5 %-ным раствором азотной кислоты;

- разработать технологическую схему адсорбционной очистки ливневых сточных вод ООО «Завод Техно», г. Заинск с использованием в качестве адсорбционного материала кнопа, модифицированного 5 %-ным раствором

азотной кислоты и предложить возможный способ утилизации отработанного сорбционного материала;

- провести укрупненную оценку предотвращенного экологического ущерба, полученного при очистке ливневых сточных вод ООО «Завод Техно», г. Заинск разработанными сорбционными материалами.

Объекты исследования: модельные и ливневые фенолсодержащие сточные воды ООО «Завод Техно», г. Заинск, нативные и модифицированные целлюлозо- и кератинсодержащие природные адсорбционные материалы, фенол.

Методы исследования:

- ИК-спектроскопия на ИК Фурье-спектрометре марки «Avatar-360»;

- электронная микроскопия на сканирующем зондовом микроскопе марки «Innova» (Bruker);

- микроскопия на микроскопе Olympus СX31 ;

- флуориметрия на анализаторе марки «Флюорат 02-2М»;

- фотоэлектроколориметрия на Фотоколориметре марки «КФК-3».

Научная новизна:

- исследована адсорбция фенола из модельных водных растворов с использованием в качестве адсорбционного материала нативных и модифицированных отходов сельскохозяйственного (плодовые оболочки зерен пшеницы, овса, ячменя) и валяльно-войлочного (кноп и угар) производств в статических и динамических условиях;

- рассчитаны уравнения, наиболее адекватно описывающие процессы адсорбции, изучены кинетика и термодинамика процессов адсорбции фенола исследуемыми адсорбционными материалами;

- определено, что наилучшие адсорбционные свойства по отношению к фенолу проявляет кноп, модифицированный 5 %-ным раствором азотной кислоты.

Практическая значимость работы:

- определена эффективность адсорбционной очистки ливневых фенолсодержащих сточных вод образующихся на ООО «Завод Техно», г. Заинск кнопом, модифицированным 5 %-ным раствором азотной кислоты;

- рассчитан предотвращенный экологический ущерб от сброса в водоём фенолсодержащих ливневых сточных вод за счёт внедрения адсорбционной очистки стоков кнопом, модифицированным 5 %-ным раствором азотной кислоты, который составил более 269 тыс. руб/год;

- показано, что оптимальным способом утилизации отработанных адсорбционных материалов является сжигание последних в печах с принципом пульсирующего горения при температуре выше 550 оС; образуемая зола относится к III классу опасности;

- предложена принципиальная технологическая схема очистки ливневых сточных вод ООО «Завод Техно», г. Заинск с использованием в качестве адсорбционного материала модифицированного кнопа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модификация плодовых оболочек зерновых культур (пшеницы, овса, ячменя) и отходов валяльно-войлочного производства (кнопа и угара) растворами кислот, позволяет увеличить адсорбционную емкость исследуемых материалов по отношению к фенолу.

2. Процессы адсорбции фенола из водных растворов исследуемыми материалами относятся к процессам физической адсорбции и лимитируются внешней (для плодовых оболочек зерновых культур) и смешанной (для угара и кнопа) диффузией, что подтверждается рассчитанными значениями термодинамических величин и коэффициентов Био.

3. Увеличение адсорбционной ёмкости материалов происходит за счет увеличения площади поверхности материалов, что подтверждается результатами метода атомно-силовой микроскопии.

4. Разработанная принципиальная технологическая схема очистки ливневых фенолсодержащих сточных вод ООО «Завод Техно», г. Заинск, с использованием в качестве адсорбционного материала кнопа, модифицированного 5 %-ным раствором азотной кислоты позволяет достичь степень очистки 99,9 % по фенолу и 91,7 % по формальдегиду.

Личный вклад автора заключается в обсуждении целей и задач диссертации, аналитическом обзоре методов очистки фенолсодержащих сточных вод, проведении экспериментальных работ, обобщении и обсуждении полученных результатов исследований и формулировка основных выводов, а также опубликование результатов исследований по теме диссертации и представление их на конференциях.

Степень достоверности и апробация результатов.

Достоверность работы обеспечена: применением аттестованных методик, государственных стандартов; использованием исходных данных, описывающих технологические процессы, полученных на действующих промышленных предприятиях. Экспериментальные исследования выполнены с использованием средств современного оборудования и средств измерения, методик количественного и качественного химического анализа с применением высокочувствительных экспериментальных методов. Результаты экспериментов получены в результате многократных измерений и последующей обработки с применением методов математической статистики. Воспроизводимость результатов не выходит за пределы допустимых погрешностей и подтверждена промышленными испытаниями.

Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: XIV Международном симпозиуме «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (г. Казань, 2014 г.); заочной научно -практической конференции «Актуальные вопросы теории и практики медицины, фармации и образования» (г. Пенза, 2015 г.); VI молодежной конференции с международным участием «Актуальные проблемы экологии Волжского

бассейна» (г. Тольятти, 2017 г.); Всероссийской научно -практической конференции молодых ученых, аспирантов, студентов и школьников (с международным участием) «Химия. Экология. Урбанистика» (г. Пермь, 2017 г.); V Международной научно-практической конференции EUROPEAN SCIENTIFIC CONFERENCE (г. Пенза, 2017 г.), а также ежегодно на отчетных научных сессиях ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет».

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 6 статей, из них 1 статья в журнале из списка Web of Science, 1 статья в журнале из списка SCOPUS и 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованных источников, насчитывающих 145 библиографических ссылок. Диссертация изложена на 128 страницах, содержит 40 рисунков, 16 таблиц и 1 приложение.

Глава 1 Источники попадания фенола в природные и сточные воды и

методы очистки природных и сточных вод от него 1.1. Фенол, влияние фенола на организм человека, источники попадания

фенола в природные и сточные воды

Фенол и его производные являются одними из приоритетных загрязнителей объектов окружающей среды в связи с их высокой токсичностью, способностью накапливаться в окружающей среде и стойкостью. В загрязненных природных водах содержание фенола может достигать несколько десятков и даже сотен микрограммов на один кубический дециметр, при том, что предельно допустимая концентрация фенолов в питьевой воде и воде рыбохозяйственных водоёмов составляет 1 мкг/дм3 [1].

В поверхностные воды фенол и его производные попадают в составе сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, переработки каменного угля, производства резины, эластомеров, пластиков, синтетических волокон, клеев, фенолформальдегидных смол, железа, стали, алюминия, бумажной промышленности, дезинфицирующих средств, пестицидов, медицинских препаратов и средств для здоровья (включая масла, средства для полоскания рта, капли для глаз, ушные капли), фармацевтической промышленности, в производстве таннинов, красителей, а также строительных материалов [2-4].

Производные фенола также способны образовываться в естественных условиях в процессах метаболизма водных организмов, при биохимическом распаде и трансформации органических веществ, протекающих, как в водной толще, так и в донных отложениях [5].

Процессы самоочищения водоёмов от фенола протекают медленно и возможны только при концентрации фенола менее 75 мг/дм3 [6].

Фенол относится ко II классу опасности и его производные легко проникают в организм человека через кожу и желудочно-кишечный тракт, а

пары - через легкие. В организме фенол легко образует соединения с другими веществами. Чем выше концентрация фенола в крови, тем сильнее его неблагоприятное влияние на здоровье человека. Фенол обладает канцерогенным действием, то есть способностью накапливается в организме человека; часть несвязанного фенола выводится из организма с мочой [7].

По сообщению Управления по охране окружающей среды США (ЕРА), максимальная доза фенола, которая условно безопасна при попадании внутрь организма человека, составляет 0,6 мг/1 кг живого веса в течение 1 суток. Данная доза рассчитана без учета возможного канцерогенного эффекта фенола, который способен проявиться спустя достаточно большого периода времени. Следует отметить, что указанная величина служит исключительно в качестве точки отсчета: она показывает, что при концентрациях фенола выше данной, вероятность неблагоприятных последствий для здоровья человека резко возрастает. Аналогичным образом ЕРА устанавливает допустимое содержание фенола в воздухе - оно составляет 0,006 мг/м3 [8].

При остром отравлении фенолом наблюдаются ожоги слизистых тканей, сильная боль в области рта, в глотке, животе, тошнота, рвота, понос, резкая бледность, слабость, отек легких, возможны острые аллергические проявления, понижается артериальное давление, развивается сердечно-легочная недостаточность, возможны судороги, моча становится бурой, которая быстро темнеет на воздухе.

При хроническом отравлении фенолом наблюдается анорексия -прогрессирующая потеря веса, вызывает диарею, головокружение, трудности при глотании, обильное отделение слюны, боли в мышцах, слабость. Хроническое отравление фенолом вызывает поражения центральной нервной системы, нервные расстройства, сопровождаемые головными болями, потерей сознания и паралича, а также поражения почек, печени, органов дыхания и сердечно-сосудистой системы.

Фенол, попадая в водоемы, также резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая негативное влияние на живые организмы, не только своей высокой токсичностью, но и значительным изменением режима потребления биогенных элементов и растворенных газов (О2, СО2) [9].

В связи с вышесказанным, вопрос очистки природных и сточных вод от фенола остается актуальным и по настоящее время.

1.2. Методы очистки сточных вод от фенола

В связи с вышесказанным, фенолсодержащие сточные воды, перед сбросом в водные объекты, должны очищаться до нормативных требований. Очистка сточных вод от производных фенола осуществляется биологическими, химическими и физико-химическими методами [10-16]. Рассмотрим перечисленные методы подробнее.

Биохимические методы основаны на способности микроорганизмов окислять фенолы. Конечными продуктами биохимического разложения примесей, содержащихся в сточных водах, являются соединения высшей степени окисления - диоксид углерода и вода.

Достоинством биологических методов является высокая степень очистки сточных вод в результате разложения фенолов [10].

Недостатками метода являются: высокая стоимость и большая длительность процесса, большие размеры ирригационных бассейнов, неравномерность протекания очистки, высокая чувствительность процесса, как к составу подаваемой на очистку сточной воды, так и к внешним погодным условиям. Необходимым условием жизнедеятельности микроорганизмов и, следовательно, эффективности очистки сточных вод являются относительные низкие концентрации фенола, так как при высоких концентрациях фенола микроорганизмы погибают.

Химические методы очистки используются эффективнее при удалении фенолов с относительно большой концентрацией, при стабильном содержании в сточных водах. Из за невозможности стабилизировать количество фенолов в сточных водах, направляемых на очистку, расход вводимых реагентов не будет соответствовать расчетному значению, что приведет к увеличению содержания реагентов в отводимых с установки сточных водах и их перерасход в виде потерь. Среди них выделяют: озонирование и окисление активным хлором.

Метод озонирования основан на химическом окислении фенола озоном (О3) до различных продуктов, представленных на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Продукты окисления фенола при озонировании [11]

Преимуществом данного метода является высокая степень очистки, а недостатками - применение дорогостоящего реагента озона и высокий рН среды.

При окислении активным хлором фенолсодержащих сточных вод образуются различные хлорпроизводные фенола (рисунок 1.2), которые, при дальнейшем окислении, переходят в карбоновые кислоты (малеиновую, муконовую, муравьиную).

Рисунок 1.2 - Продукты окисления фенола активным хлором [12]

Недостатки метода: невысокая степень обесфеноливания (остаточное содержание фенола в сточной воде составляет 5-20 мг/дм3), значительная коррозия аппаратуры, периодичность и длительность процесса окисления, не позволяющая достичь высокой производительности; высокая стоимость реагента и большой его расход, возможность образования диоксидов.

Физико-химические методы очистки предназначены для изменения физического состояния загрязнений с целью облегчения удаления их из сточных вод. К ним относятся: электрохимическое окисление, паровой метод, обратноосмотическое обессоливание, экстракционные методы, адсорбционная очистка.

Электрохимическое окисление. Сущность метода заключается в том, что под действием электрического тока происходит электролитическое разложение содержащегося в сточной воде №С1 с образованием хлорноватистой кислоты, которая выделяя атомарный кислород, окисляет фенолы до нетоксичных продуктов.

Недостаток способа - большие расходы электроэнергии и электролита, дороговизна процесса.

Паровой метод извлечения фенола из водных сред в литературе встречается редко. Сущность парового метода заключается в том, что из сточной воды, нагретой до 100-102 оС, фенолы выдуваются большим количеством острого водяного пара, а затем смесь пара и фенолов пропускают через нагретый до 102-103 оС поглотительный раствор щелочи, который взаимодействует с фенолами с образованием соответствующих фенолятов [13].

Достоинством парового метода является компактность установки, простота аппаратурного оформления, возможность автоматизации процесса; в процессе очистки вода не соприкасается с реагентами, при повышенном расходе щелочи наличие многоступенчатого орошения позволяет применять паровой метод для очистки сточных вод с содержанием фенола менее 1,5 г/дм3; образующиеся феноляты не содержат механических примесей, по необходимости установка может работать с перегрузкой.

Недостатки метода: невозможно достигнуть полной очистки сточных вод от фенола; часть фенолятов теряется в дистилляционной аммиачной колонне перед обесфеноливанием воды, потери фенолов могут достигать 15 -25 % от их ресурсов в воде. Наличие остатков аммиака перед обесфеноливанием снижает степень очистки воды [14].

Суть экстракционных методов очистки состоит в том, что фенолсодержащая вода смешивается с каким-нибудь жидким растворителем, в котором фенолы растворяются легче, чем в воде, сам же растворитель в воде не

растворяется, в результате чего после обработки жидкости распадаются на два слоя, легко разделяющихся декантацией.

Достоинством экстракционных методов является высокая степень очистки, а недостатком - сложность технологической схемы, пригодность метода только для извлечения фенолов из довольно концентрированных вод, содержащих более 2 г/дм3 поллютантов, а также то, что большинство применяемых экстрагентов в той или степени растворяются в обрабатываемой воде; метод чрезвычайно дорог, так как требует применения специальных органических растворителей и последующую их отгонку [15].

В основе адсорбционных методов очистки лежит протекание процесса адсорбции. Адсорбция - это процесс самопроизвольного изменения концентрации одного из компонентов системы на границе раздела фаз [16].

Вещество, на поверхности которого происходит изменение концентрации, называется адсорбентом. Адсорбат (адсорбтив) - вещество, концентрация которого изменяется на границе раздела фаз.

Различают физическую и химическую адсорбцию. При физической адсорбции слой адсорбата формируется и удерживается вблизи поверхности раздела фаз за счет физического поля притяжения (ван-дер-ваальсовые силы), создаваемого адсорбентом. Химическая адсорбция - это процесс адсорбции, сопровождающийся протеканием химических реакций между функциональными группами адсорбента и молекулами адсорбата.

Эффективность сорбционной очистки зависит от: природы сорбата, природы сорбента, растворителя, соотношения сорбат - сорбент, времени контакта, температуры, начальной концентрации сорбата в растворе (для растворов) или давления в системе (для газов) и др.

Адсорбционные методы очистки нашли широкое применение при очистке сточных вод от фенола благодаря ряду преимуществ по сравнению с другими методами очистки: высокой степени очистки, простоте технологической схемы, относительно низкой стоимости процесса.

1.3. Применение активированных углей для адсорбционной очистки

фенолсодержащих сточных вод

Активированный (или активный) уголь (от лат. carbo activatus) — это адсорбент - вещество с высоко развитой пористой структурой, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения, таких как древесный уголь, каменноугольный кокс, нефтяной кокс, скорлупа кокоса, грецкого ореха, косточки абрикоса, маслины и других плодовых культур. Наилучшим по качеству очистки и сроку службы считается активированный уголь (карболен), изготовленный из скорлупы кокоса; благодаря высокой прочности его можно многократно регенерировать [17-24].

Активированные угли нашли широкое применение при сорбционной очистке сточных вод от фенола, благодаря ряду преимуществ: высокая степень очистки сточных вод от фенола при его широком диапазоне начальных концентраций, высокая сорбционная ёмкость углей по отношению к фенолу, возможность регенерации углей для повторного использования. Недостатки: высокая себестоимость активированных углей, за счет необходимости активации поверхности сорбента на стадии подготовки, необходимость регенерации сорбента, а также высокая стоимость процесса регенерации [25].

1.4. Использование природных сорбционных материалов для очистки

сточных вод от фенола

На основании вышесказанного, в последние годы большинство научных работ направлены на изучение сорбционных свойств дешевых и доступных природных материалов, в том числе, по извлечению фенола из водных сред. Помимо низкой стоимости и доступности природных сорбционных материалов,

также можно отметить возобновляемость природного сырья и легкость утилизации отработанных реагентов.

Изучены сорбционные свойства природных минералов по отношению к фенолу, таких как: шунгит, цеолит, клиноптилолит, мусковит, доррит , кальцит, кварц, бентонит, монтмориллолит-каолинит, карбонатные породы (в частности мергель-мелоподобный) [26-35] и многие другие. Глины являются хорошими альтернативными сорбционными материалами, так как их поверхность заряжена отрицательно и способна притягивать к себе фенольные соединения, а также благодаря высокоразвитой поверхности сорбента и высокой обменной ёмкости.

Также изучены сорбционные свойства сорбентов, изготовленных на основе нескольких природных минералов, совместное использование которых приводит к эффекту синергизма [36-39].

На данный момент, сорбционные свойства большого количества природных минералов по отношению к фенолу изучены достаточно хорошо. Установлено, что природные минералы обладают достаточно хорошей сорбционной ёмкостью по отношению к фенолу.

Недостатком использования природных минералов для сорбционного извлечения фенола является сложность утилизации отработанных реагентов, а именно, необходимость захоронения отработанных сорбционных материалов, что приводит к отторжению большой площади земель и протекание процессов десорбции, что приводит к попаданию фенола в почву.

Отдельным классом природных сорбционных материалов можно выделить соединения на основе биополимера - хитина, а также его производных. Хитин — это один из самых распространённых в природе полисахаридов; каждый год на Земле образуется и разлагается порядка 10 миллиардов тонн. Хитин - основной компонент экзоскелета (кутикулы) членистоногих и ряда других беспозвоночных, входит в состав клеточной стенки грибов и бактерий. Одно из производных хитина, получаемое из него

промышленным способом — хитозан. В азиатских странах, таких как Таиланд, Япония, Китай, отходы, такие как креветки, омары и раковины крабов используются в качестве перспективного метода получения хитозана. Эти отходы являются бесплатным сырьем, так как в этих странах рыбная промышленность широко развита и эти отходы образуются в большом количестве [40, 41].

На сегодняшний день изучены сорбционные свойства хитина и его производного - хитозана по отношению к фенолу, а также исследуется возможность применения хитина и хитозана для модификации различных материалов, что приводит к увеличению их сорбционных свойств по фенолу.

Изучены свойства хитозан-модифицированных природных минералов по отношению к фенолу и его производным. Получены сорбционные материалы на основе альгината натрия путем модификации поверхности хитозаном и хлоридом кальция. Хитозан-модифицированные материалы могут быть использованы для сорбции фенола и его производных (орто- и пара-хлорфенола) из водных сред [42]. Методом ИК-спектроскопии исследована структура адсорбционных материалов до и после процессов адсорбции. Обработкой изотерм адсорбции фенола полученными сорбционными материалами в рамках моделей сорбции Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина -Радушкевича определена энергия сорбция процесса (12,5 кДж/моль), которая соответствует протеканию физической адсорбции. Сорбцию фенола модифицированными материалами лучше всего описывает уравнение Дубинина-Радушкевича с коэффициентом аппроксимации 0,9912. Изучены влияние рН среды, дозировки сорбента и времени контакта на сорбционные свойства хитозан-модифицированного альгината натрия по отношению к фенолу. Процесс сорбции фенола лучше всего протекает при нейтральном рН (рН=7), максимальная сорбционная ёмкость достигается при времени контакта 240 мин (108,7 мг/дм3) и при дозировке сорбента 1 г/дм3. Результаты исследования кинетики адсорбции обработаны в рамках трех кинетических

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Галимова Румия Захидовна, 2018 год

Список использованных источников

1. ГН 2.1.5.689-98 - Предельно допустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Режим доступа: http://www.kwark.ru/files/gs/001.pdf, свободный (дата обращения: 20.08.2017).

2. Цаликов, Р. Х. Оценка природной, техногенной и экологической безопасности России / Р. Х. Цаликов, В. А. Акимов, К. А. Козлов // Научное издание. Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России. Москва. - 2009. - С. 464.

3. Егорова, Г. И. Отходы нефтехимических производств / Г. И. Егорова, И. В. Александрова, А. Н. Егоров // Тюменский государственный нефтегазовый университет. Тюмень: ТюмГНГУ. - 2014. - С. 136.

4. Ефимов, В. И. Производство и окружающая среда // В. И. Ефимов, Л. В. Рыбак / Учебное пособие. М.: МГГУ. - 2012. - С. 336.

5. Батоев, В. Б. Стойкие органические загрязнители в бассейне озера Байкал / В. Б. Батоев, О. В. Цыденова, Г. Г. Нимацыренова, С. С. Палицына // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. - 2004. -№ 75. - С. 1-110.

6. Часова, Э. В. Эколого-химическая характеристика и методы защиты окружающей среды от фенола / Э. В. Часова, В. В. Ивчук // Вестник Криворожского национального университета. - 2013. - № 34 (1). - С. 209213.

7. Тенетилова, Л. А. Вредные факторы среды обитания в современных условиях / Л. А. Тенетилова // Вестник Орловского государственного аграрного университета. - 2016. - № 5. - С. 100-110.

8. Перикова, Е. С. Проблемы экологической безопасности жилых и производственных помещений / Е. С. Перикова, А. А. Карташова,

B. Ф. Новиков, А. В. Танеева // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. - 2010. - № 1 (13). - С. 363367.

9. Адельшина, Г. А. Основы экологии: лекционный курс: учебное пособие / Г. А. Адельшина. - Волгоград : ВГАФК, 2014. - 125 с.

10. Коростелёва, А. В. Способы очистки сточных вод от фенолов / А. В. Коростелёва, С. В. Тюрденева // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. - 2013. - № 9 (13). - С. 164-169.

11. Гриневич, В. И. Деструкция фенола и синтетических поверхностно-активных веществ под действием озона / В. И. Гриневич, А. А. Гущин, Н. А. Пластинина // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2008. - № 6. - С. 86-90.

12. Янгулова, Г. А. Современные методы очистки фенолсодержащих сточных вод / Г. А. Янгулова, В. А. Будник, Р. Р. Муратшин // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. - 2011. - № 8. - С. 53-56.

13. Смирнова, В. С. Очистка высококонцентрированных сточных вод промышленных предприятий от фенолов / В. С. Смирнова,

C. А. Худорожкова, О. И. Ручкинова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2017. - № 2. - С. 52-63.

14. Джирард, Дж. Е. Основы химии окружающей среды / Дж. Е. Джирард. -Москва : Физматлит, 2008. - 640 с.

15. Кучменко, Т. А. Экстракция гидрофильными растворителями аналитической химии фенола : автореф. дис. ... канд. хим. наук : 02.00.02 / Кучменко Татьяна Анатольевна. - СПб., 1992. - 19 с.

16. Грачева, Е. В. Химия. Физическая и коллоидная химия : учебное пособие / Е. В. Грачева, В. П. Плеханов. - Красноярск : Федеральное агентство по образованию, Красноярский гос. технический ун -т. ИПЦ КГТУ, 2006. -227 с.

17. Красильникова, О. К. Влияние температуры на адсорбцию фенола микропористыми активированными углями типа ФАС / О. К. Красильникова, Н. С. Казбанов, В. В. Гурьянов // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2009. - № 5. - С. 467-473.

18. Исаева, Л. Н. Адсорбция фенола химически активированным бурым углем / Л. Н. Исаева, В. В. Симонова, Ю. В. Тамаркина, Д. В. Бован, В. А. Кучеренко, Т. Г. Шендрик // Научные труды Донецкого национального технического университета. Серия: "Химия и химическая технология". - 2009. - № 12 (144). - С. 122-127.

19. Федорова, Н. И. Адсорбция фенола углеродными сорбентами на основе химически активированного угля марки Д / Н. И. Федорова, Т. С. Манина, З. Р. Исмагилов // Кокс и химия. - 2013. - № 12. - С. 44-48.

20. Исаева, Л. Н. Адсорбция фенола активными углями, полученными термолизом бурого угля с гидроксидом калия // Л. Н. Исаева, Ю. В. Тамаркина, Д. В. Бован, В. А. Кучеренко // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия. - 2009. - № 1. - С. 25-32.

21. Арабике, Д. С. Моделирование процесса адсорбции фенолов в неподвижном слое гранул активированного угля / Д. С. Арабике, О. А. Олафадехан // Теоретические основы химической технологии. -2008. - № 3. - С. 269-275.

22. Передерий, М. А. Получение углеродных сорбентов из некоторых видов биомассы / М. А. Передерий, Ю. А. Носкова // Химия твердого топлива. -2008. - № 4. - С. 30-36.

23. Фазылова, Г. Ф. Сорбционные параметры производных фенола на различных углеродных материалах / Г. Ф. Фазылова, Э. Р. Валинурова, Ф.

Х. Кудашева // В сборнике: Инновационный потенциал молодежной науки Материалы Всероссийской научной конференции. - 2013. - С. 236240.

24. Краснова, Т. А. Технология адсорбционной очистки природных вод от хлорфенола и фенола / Т. А. Краснова, А. К. Горелкина, И. В. Тимощук // Водоснабжение и санитарная техника. - 2009. - № 10-2. - С. 56-60.

25. Голубева, Н. С. Кинетика извлечения фенола из водных сред углеродными адсорбентами / Н. С. Голубева, О. В. Беляева, Н. В. Гора, Е. С. Великанова // Техника и технология пищевых производств. - 2012. -№ 25. - С. 155-158.

26. Акимбаева, А. М. Сорбция фенола модифицированными шунгитами / А. М. Акимбаева // Нефтехимия. - 2007. - № 3. - С. 225-229.

27. Пономаренко, И. Ю. Исследование адсорбции фенола и метанола на цеолите HZSM-5 методом ИК-спектроскопии / И. Ю. Пономаренко, Е. А. Паукштис, Л. М. Коваль // Журнал физической химии. - 1993. -№ 8. - С. 1726-1728.

28. Шайхиев, И. Г. Использование природных минеральных сорбентов для очистки ливневых сточных вод, образующихся при производстве теплоизоляционных строительных материалов / И. Г. Шайхиев, Г. А. Алмазова, Л. В. Калинин // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - № 13. - С. 195-197.

29. Бельчинская, Л. И. Адсорбционные характеристики нанопористого монтмориллонита, активированного фосфорной кислотой / Л. И. Бельчинская, К. А. Козлов, С. С. Читечан, А. В. Бондаренко, Г. А. Петухова, М. Л. Губкина // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2008. - № 3. - С. 295-299.

30. Imanova, N. A. Study of adsorption of phenol on modified forms of zeolite / N. A. Imanova, S. G. Mamedova, Z. R. Agayeva, S. M. Soltanova,

R. S. Ramazanova // Europaische Fachhochschule. - 2014. - № 3. - С. 148150.

31. Сафаров, Р. С. О. Исследование адсорбции фенола на модифицированных формах бентонита / Р. С. О. Сафаров // Альманах современной науки и образования. - 2009. - № 5. - С. 123-125.

32. Никифоров, Е. А. Способ адсорбционной очистки воды / Е. А. Никифоров, Н. Ю. Яруллин // Патент на изобретение RUS 2235687 13.05.2003. Режим доступа: http://bd.patent.su/2235000-2235999/pat/servl/servletb26d.html, сводобный (дата обращения: 15.08.2017).

33. Акимбаева, А. М. Оценка структурных и сорбционных характеристик активированного бентонита / А. М. Акимбаева, Е. Е. Ергожин // Коллоидный журнал. - 2007. - № 4. - С. 437-443.

34. Цыганкова, Л. Е. Глауконит бондарского месторождения Тамбовской области - перспективный полифункциональный сорбент / Л. Е. Цыганкова, А. С. Протасов, В. И. Вигдорович, А. И. Акулов // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2012. - № 2. - С. 735-741.

35. Вигдорович, В.И. Извлечение фенола из водных растворов глауконитом / В. И. Вигдорович, Л. Е. Цыганкова, А. И. Акулов // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2010. - № 4. - С. 500-505.

36. Юрко, А. В. Использование природного минерала в качестве сорбента фенола для очистки сточных вод / А. В. Юрко, А. Ю. Комаров, В. А. Романов // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. - 2012. -№ 2 (3). - С. 87-92.

37. Боронина, Л. В. Модели адсорбционных комплексов углеводородов с активными центрами кремнеземов и алюмосиликатов / Л. В. Боронина, Г. Б. Абуова, Т. Ф. Рыльцева, Г. Л. Гиззатова, Ю. Н. Гончар, В. П. Батманов // Вестник Волгоградского государственного

архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. - 2013. - № 32 (51). - С. 122-129.

38. Вигдорович, В. И. Влияние рн на извлечение фенола в проточном растворе глауконитом ГБРТО и его фракциями / В. И. Вигдорович, Л. Е. Цыганкова, А. И. Акулов // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2011. - № 2. - С. 256-263.

39. Мальцева, В. С. Исследование механизма сорбции фенола из сточных вод природными сорбентами / В. С. Мальцева, А. В. Сазонова // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия физика и химия. -2013. - № 1. - С.65-75.

40. Земскова, Л. А. Сорбционные свойства хитозан-углеродных волокнистых материлов / Л. А. Земскова, А. В. Войт, И. В. Шевелева, Л. Н. Миронова // Журнал физической химии. - 2007. - № 10. - С. 1856-1859.

41. Стрелина, И. А. Хитозан и его производные в продольном и сдвиговом потоках / И. А. Стрелина, З. Ф. Зоолшоев, Л. А. Нудьга // Высокомолекулярные соединения. Серия А. - 2007. - № 8. - С. 15321537.

42. Batyrbekov, E. O. Microparticles of alginate calcium gel modified by chitosan for pulsative delivery of rifampicine / E. O. Batyrbekov, R. M. Iskakov, K. K. Kombarova, A. N. Tleumukhambetova, B. A. Zhubanov // Materials Research Society Symposium Proceedings Сер. "Biomimetic Polymers and Gels". - 2005. - С. 49-52.

43. Kumar, N. S. Adsorption of phenolic compounds from aqueous solutions onto chitosan-coated perlite beads as biosorbent / N. S. Kumar, M. Suguna, M. V. Subbaiah, A. S. Reddy, N. P. Kumar, A. Krishnaiah // Industrial and Engineering Chemistry Research. - 2010. - 19. - P. 9238-9247.

44. Kumar, N. S. Biosorption of pnenolic compounds onto chitosan-abrus precatorius blended beads / N. S. Kumar, M. V. Subbaiah, A. S. Reddy,

A. Krishnaiah // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. - 2009.

- 7. - P. 972-981.

45. Ahmaruzzaman, Md. Adsorption of phenolic compounds on low-cost adsorbents: a review / Md. Ahmaruzzaman // Advances in Colloid and Interface Science. - 2008. - № 1-2. - С. 48-67.

46. Еремеева, Н. М. Исследование структуры, свойств и сорбционной активности углеродсодержащих сорбентов на основе целлюлозосодержащих продуктов / Н. М. Еремеева, К. О. Нефедова, Е. С. Свешникова, Л. Г. Панова // Химическая промышленность сегодня.

- 2015. - № 5. - С. 51-56.

47. Собгайда, Н. А. Сорбционные свойства фильтров, изготовленных из отходов агропромышленного комплекса / Н. А. Собгайда, Ю. А. Макарова, Л. Н. Ольшанская // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. - 2011. - № 52. -С. 115-119.

48. Ямансарова, Э. Т. Исследование сорбционных свойств материалов на основе растительного сырья по отношению к органическим и неорганическим примесям / Э. Т. Ямансарова, Н. В. Громыко, М. И. Абдуллин, О. С. Куковинец, О. Б. Зворыгина // Вестник Башкирского университета. - 2016. - № 2. - С. 314-318.

49. Холомейдик, А. Н. Исследование поглотительной способности диоксида кремния из рисовой шелухи по отношению к ионам меди (II) и марганца (II) / А. Н. Холомейдик, Ю. М. Николенко, Л. А. Земнухова, А. Ю. Устинов, В. Ю. Майоров, Н. В. Полякова // Химия растительного сырья. - 2015. - № 3. - С. 169-176.

50. Ульянова, В. В. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов сорбентами на основе модифицированных отходов керамического производства и сельхозпереработки : дис. ... канд. техн. наук : 03.02.08 / Ульянова Виктория Валерьевна. - Казань, 2015. - 138 с.

51. Маслакова, Т. И. Сорбционные и физико-химические характеристики целлюлозосодержащих сорбентов, модифицированных гетарилформазанами / Т. И. Маслакова, И. Г. Первова, А. В. Желновач, П. А. Маслаков, Е. И. Симонова, А. В. Вураско // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2017. - № 3. - С. 398-406.

52. Alekseeva, A. A. The use of sorbent based on the leaves of trees to remove the oil film on the surface of water at liquidation of emergency floods / A. A. Alekseeva, S. V. Stepanova // Наука и технологии. - 2015. - № 3. -С. 220-229.

53. Шайхиев, И. Г. Исследование хвои сосновых деревьев в качестве сорбционных материалов для удаления нефтей и масел с водной поверхности / И. Г. Шайхиев, С. В. Степанова, К. И. Шайхиева // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - № 3. - С. 183-186.

54. Алексеева, А. А. Применение биосорбционных материалов при аварийных разливах нефти на водной поверхности / А. А. Алексеева, С. В. Степанова // В книге: Современное состояние и перспективы инновационного развития нефтехимии - материалы IX международной научно-практической конференции. - 2016. - С. 211.

55. Шайдуллина, А. А. Использование термообработанных оболочек зерен овса для очистки вод от нефтяных загрязнений / А. А. Шайдуллина, С. В. Степанова, И. Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2016. - № 21. - С. 199-202.

56. Локшина, И. М. Адсорбция красителей на микрокристаллической целлюлозе / И. М. Локшина, Д. А. Субанкулова, А. А. Осмоналиева, А. О. Ашимова // Вестник Кыргызского Национального Университета имени Жусупа Баласагына. - 2016. - № 4 (87). - С. 38-47.

57. Вафина, А. Р. Исследование процессов адсорбции красителя «Анионный ярко-зеленый» на плодовых оболочках овса, модифицированных серной кислотой / А. Р. Вафина // В сборнике: Перспективы развития науки и

образования в современных экологических условиях. Материалы VI Международной научно-практической конференции молодых учёных, посвящённой году экологии в России. Составитель Н.А. Щербакова. -2017. - С. 156-163.

58. Шайхиев, И. Г. Использование компонентов хвойных деревьев для удаления поллютантов из водных сред. 8. Араукариевые / И. Г. Шайхиев, К. И. Шайхиева // Вестник Казанского технологического университета. -2017. - № 10. - С. 152-154.

59. Шайхиев, И. Г. Использование компонентов хвойных деревьев для удаления поллютантов из водных сред. 7. Псевдотсуговые / И. Г. Шайхиев, К. И. Шайхиева // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - № 2. - С. 165-167.

60. Шайхиев, И. Г. Использование компонентов деревьев рода Quercus в качестве сорбционных материалов для удаления поллютантов из воды. Обзор литературы / И. Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - № 5. - С. 151-160.

61. Шайхиев, И. Г. Использование компонентов деревьев рода Acacia для удаления поллютантов из природных и сточных вод. 2. Органические соединения / И. Г. Шайхиев, Нгуен Тхи Ким Тхоа, К. И. Шайхиева // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - № 11. - С. 153-155.

62. Шайхиев, И. Г. Использование компонентов хвойных деревьев для удаления поллютантов из водных сред. 6. Кипарисовые / И. Г. Шайхиев,. К. И. Шайхиева // Вестник Казанского технологического университета. -2016. - № 22. - С. 162-167.

63. Краснова, Т. А. Адсорбционная очистка сточных вод от хлорфенола и фенола / Т. А. Краснова, А. К. Горелкина, И. В. Тимощук, А. В. Ожерельева // Вода: химия и экология. - 2011. - № 11. - С. 28-32.

64. Mohammadi, S. Phenol removal from industrial wastewaters: a short review / S. Mohammadi, A. Kargari, H. Sanaeepur, K. Abbassian, A. Najafi, E. Mofarrah // Desalination and Water Treatment. - 2015. - № 8. - С. 22152234.

65. Галимова, Р. З. Изучение термодинамики сорбции фенола на осиновых опилках / Р. З. Галимова, И. Г. Шайхиев, Г. А. Алмазова // Вестник Казанского технологического университета. - 2016. - № 1. - С. 60-63.

66. Тухватуллина (Галимова), Р. З. Исследование сорбции фенола на листьях берёзы / Р. З. Тухватуллина (Галимова), И. Г. Шайхиев, А. А. Багауетдинова, Г. А. Алмазова // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - № 13. - С. 249-251.

67. Дмитрук, А. Ф. Возможности комплексного использования палой листвы / А. Ф. Дмитрук, Ю. О. Лесишина, Т. Г. Шендрик, Л. Я. Галушко, О. А. Горбань, К. Ю. Чотий // Химия растительного сырья. - 2005. - № 4. - С. 71-78.

68. Михайлов, Г. М. Биополимеры. Ч. I Структурные полисахариды целлюлоза и хитин / Г. М. Михайлов // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Серия 1: Естественные и технические науки. - 2014. - № 1. - С. 25-32.

69. Никифорова, Т. Е. Физико - химические основы хемосорбции ионов d-металлов модифицированными целлюлозосодержащими материалами : дис. ... д-ра хим. наук : 02.00.06 / Никифорова Татьяна Евгеньевна. -Иваново, 2014. - 365 с.

70. Рацук, М. Е. Очистка промышленных сточных вод от фенольных загрязнений с помощью сорбентов / М. Е. Рацук // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2016. - № 1 (56). - С. 61-65.

71. Шайхиев, И. Г. Использование компонентов хвойных деревьев для удаления поллютантов из водных сред. 1. Сосновые / И. Г. Шайхиев,

К. И. Шайхиева // Вестник Казанского технологического университета. -2016. - № 4. - С. 127-141.

72. Soto, M. L. Recovery, concentration and purification of phenolic compounds by adsorption: a review / M. L. Soto, A. Moure, H. Domínguez, J. C. Parajó // Journal of Food Engineering. - 2011. - № 1. - С. 1-27.

73. Bhatnagar, A. Utilization of agro-industrial and municipal waste materials as potential adsorbents for water treatment-a review / A. Bhatnagar, M. Sillanpaa // Chemical Engineering Journal. - 2010. - № 2-3. - С. 277-296.

74. Frobe, Z. Sorption behaviour of some chlorophenols in natural sorbents. 1. Validity of the partition model for sorption of phenolates / Z. Frobe, S. Fingler, V. Drevenkar, M. Juracic // The Science of the Total Environment. - 1994. -№ 3. - Р. 199- 213.

75. Еремина, А. О. Углеродные адсорбенты из древесных отходов в процессе очистки фенолсодержащих вод / А. О. Еремина, В. В. Головина, М. Ю. Угай, А. В. Рудковский // Химия растительного сырья. - 2004. -№ 2. - С. 67-71.

76. Кохно, Г. В. Сорбция фенола активными углями, полученными из композиций древесных отходов и продуктов углепереработки / Г. В. Кохно, Г. П. Хохлова // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2007. - № 6. - С. 123-125.

77. Ямансарова, Э. Т. Исследование сорбционных свойств материалов на основе растительного сырья по отношению к органическим и неорганическим примесям / Э. Т. Ямансарова, Н. В. Громыко, М. И. Абдуллин, О. С. Куковинец, О. Б. Зворыгина // Вестник башкирского университета. - 2016. - №2. - С. 314-318.

78. Бетц, С. А. Очистка воды от фенола и его производных на материалах из растительного сырья / С. А. Бетц, В. А. Сомин, Л. Ф. Комарова // Ползуновский вестник. - 2014. - № 3. - С. 243-245.

79. Валиуллина, В. Н. Использование растительных отходов в производстве сорбционных фильтров / В. Н. Валиуллина, В. В. Заболотских // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. - 2014. - № 7. - С. 273-276.

80. Хабирова, А. А. Изучение сорбционных свойств модифицированного растительного сырья / А. А. Хабирова, Н. В. Громыко, Э. Т. Ямансарова // Новая наука: опыт, традиции, инновации. - 2015. - №6. - С. 188-190.

81. Передерий, М. А. Получение углеродных сорбентов из некоторых видов биомассы / М. А. Передерий, Ю. А. Носкова // Химия твердого топлива. -2008. - № 4. - С. 30-36.

82. Ямансарова, Э. Т. Применение новых сорбционных материалов для очистки природной воды от ионов тяжелых металлов и органических веществ / Э. Т. Ямансарова, Н. В. Громыко, И. Р. Халикова, М. И. Абдуллин // Апробация. - 2014. - № 12 (27). - С. 10-12.

83. Фазылова, Г. Ф. Сорбционные параметры производных фенолов на различных углеродных материалах / Г. Ф. Фазылова, Э. Р. Валинурова, Р. М. Хатмуллина, Ф. Х. Кудашева // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2013. - № 5. - С.728-735.

84. Передерий, М. А. Получение углеродных сорбентов из некоторых видов биомассы / М. А. Передерий, Ю. А. Носкова // Химия твердого топлива. -2008. - № 4. - С. 30-36.

85. Осокин, В. М. Исследования по получению новых сорбентов из растительного сырья для очистки воды / В. М. Осокин, В. А. Сомин // Ползуновский вестник. - 2013. - № 1. - С.280-282.

86. Мякиньков, А. Г. Пищевые волокна побочных продуктов переработки винограда как сорбенты экологически вредных веществ [получение пищевых волокон из виноградных выжимок, жмыха виноградных семян, измельченной лозы после обрезки] / А. Г. Мякиньков // Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал. - 2000. - №1. - С. 251.

87. Vimala, R. Biosorption of phenol by a chemically treated wild macrofungus: equilibrium and kinetic study / R. Vimala, Grace A. Nirmala // Int J Pharm Bio Sci. - 2013. - № 4(2): (B). - P. 263 - 273.

88. Нагимуллина, Г. Р. Очистка сточных вод, содержащих ионы Fe2+, отходами валяльно-войлочного производства / Г. Р. Нагимуллина, И. Г. Шайхиев, С. В. Фридланд, Ш. М. Ахметшин // Экология и промышленность России. - 2007. - № 11. - С. 22-24.

89. Нагимуллина, Г. Р. Очистка сточных вод, содержащих ионы Fe3+, кнопом/ Г. Р. Нагимуллина, И. Г. Шайхиев, С. В. Фридланд, А. И. Шмыков, Ш. М. Ахметшин // Журнал экологии и промышленной безопасности. - 2006. - № 4. - С. 32.

90. Шайхиев, И. Г. Эколого-технологические основы модификации и применения отходов переработки шерсти и льна для очистки загрязненных вод : дис. ... д-ра техн. наук : 03.02.08 / Шайхиев Ильдар Гильманович. - Казань, 2011. - 357 c.

91. Нагимуллина, Г. Р. Применение отходов валяльно-войлочного производства для удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод : дис. ... канд. техн. наук : 03.00.16 / Нагимуллина Гузель Раисовна. - Казань, 2009. - 159 c.

92. Wen, G. Wool powders used as sorbents to remove Co2+ ions from aqueous solution / G. Wen, P. G. Cookson, X. Liu, X. G. Wang, R. Naik, S. V. Smith // Powder Technology. - 2010. - № 3. - С. 235-240.

93. Шмоткина, А. Н. Исследование утиного пуха для удаления нефти и масел с твердой и водной поверхности / А. Н. Шмоткина, И. Г. Шайхиев, З. Т. Санатуллова // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - № 3. - С. 190-193.

94. Альтапова, А. Ф. Влияние параметров высокочастотной низкотемпературной плазмы при обработке кератин- и целлюлозосодержащего отхода валяльно-войлочного производства на

эффективность удаления карбоновой нефти с водной поверхности / А. Ф. Альтапова, З. Т. Санатуллова, И. Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - № 5. - С. 117-121.

95. Шайхиев, И. Г. Очистка водных сред от нефти и масел отходом птицеводства - гусиным пухом / И. Г. Шайхиев, А. Н. Шмоткина, З. Т. Санатуллова // Вестник Казанского технологического университета.

- 2016. - № 14. - С. 180-184.

96. Шайхиев, И. Г. Модификация альтернативного сорбента плазменной обработкой для увеличения нефтеемкости и гидрофобности / И. Г. Шайхиев, Р. Х. Низамов, И. Ш. Абдуллин, С. В. Фридланд // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2010. - №4. - С. 24-27.

97. Тер-Матиосова, К. С. Использование отходов переработки шерсти и пера в качестве сорбентов нефти и нефтепродуктов / К. С. Тер-Матиосова, Л. Г. Мирошниченко, Л. Н. Фесенко, А. И. Ткаченко // Инженерный вестник Дона. - 2016. - № 4 (43). - С. 102.

98. Сарибекова, Ю. Г. Влияние процесса первичной подготовки шерсти на сорбцию кислотного красителя при крашении волокна в светлые тона / Ю. Г. Сарибекова // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2008. - № 6 (34). - С. 8-11.

99. Тополюк, А. С. Исследования кинетики крашения модифицированной шерсти / А. С. Тополюк, О. Я. Семешко, С. А. Мясников // В сборнике: Инновационное развитие легкой и текстильной промышленности (ИНТЕКС-2016) сборник материалов Всероссийской научной студенческой конференции. - 2016. - С. 114-116.

100. Сатыбалдиева, Ж. К. Очистка промышленных сточных вод от красителей / Ж. К. Сатыбалдиева, Г. К. Садыгалиева // Вестник КГУСТА.

- 2011. - № 1. - С. 140-144.

101. Шайхиев, И. Г. Кератинсодержащие отходы птицеводства как сорбционные материалы для удаления поллютантов из водных сред. 2.

Извлечение органических соединений / И. Г. Шайхиев, К. И. Шайхиева // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - № 5. -С. 216-220.

102. Булгакова, А. В. Использование белковых препаратов в крашении меха // А. В. Булгакова, С. В. Богданова, Е. П. Закускин, Л. Г. Захарова // Дизайн и технологии. - 2009. - № 13 (55). - С. 80-83.

103. Ахметова, Г. А. Исследование возможности активации процессов диффузии и сорбции при крашении меховой овчины кислотными и активными красителями / Г. А. Ахметова, А. А. Акжолова, Р. Т. Кауымбаев // В сборнике: Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития современного общества материалы XVI международной научно-практической конференции. Научно-информационный издательский центр "Институт стратегических исследований". - 2015. - С. 24-26.

104. Banat, F. A. Biosorption of phenol by chicken feathers / F. A. Banat, S. Al-Asheh // Environmental Engineering and Policy. - 2000. - № 2. -С. 0085-0090.

105. Manshouri, M. A feasible study on the application of raw ostrich feather, feather treated with H2O2 and feather ash for removal of phenol from aqueous solution / M. Manshouri, H. Daraei, A. R. Yazdanbakhsh // Desalination and Water Treatment. - 2012. - 41 (1-3). - P. 179 - 185.

106. Banat, F. A. The use of human hair waste as a phenol biosorbent / F. A. Banat, S. Al-Asheh // Adsorption Science & Technology. - 2001. -19 (7). - P. 599 - 608.

107. Нагимуллина, Г. Р. Исследование химической модификации отходов валяльно-войлочного производства для повышения сорбционной емкости по отношению к ионам тяжелых металлов / Г. Р. Нагимуллина // Журнал экологии и промышленной безопасности. - 2010. - № 1 (45). -С. 49 - 54.

108. Шайхиев, И. Г. Отходы от переработки шерсти для очистки водных акваторий от нефти / И. Г. Шайхиев, Р. Х. Низамов, С. В. Степанова // Экспозиция Нефть Газ. - 2010. - № 4. - С. 11 - 14.

109. Здоровые и поврежденные волосы. Режим доступа: http://megaobuchalka.rU/9/1571.html, свободный (дата обращения: 26.08.2017).

110. ГОСТ Р 51641-2000 Материалы фильтрующие зернистые. Общие технические условия. -М.: Стандартинформ, 2000. - 14 с.

111. ГОСТ 16190-70 Адсорбенты. Метод определения насыпной плотности. -М.: Издательство стандартов, 1970. - 7 с.

112. ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. -М.: Стандартинформ, 2005. - 19 с.

113. ГОСТ 12597-67 Адсорбенты. Метод определения массовой доли воды в активных углях и катализаторах на их основе. -М.: Ордена «Знак почета» Издательство стандартов, 1989. - 6 с.

114. ГОСТ 11022-95 Топливо твердое минеральное. Методы определения зольности. -М.: Стандартинформ, 2006. - 8 с.

115. Николаева Л. А. Адсорбционная очистка промышленных сточных вод модифицированным карбонатным шламом: дис. ... д-ра. техн. наук : 03.02.08 / Николаева Лариса Андреевна. - Казань, 2016. - 267 с.

116. Атомно-силовая микроскопия. Режим доступа: http://www.studfiles.rU/preview/2568185/page:3/, (дата обращения: 26.08.2017).

117. ПНД Ф 14.1:2:4.182-02 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовых концентраций фенолов в пробах питьевых, природных и сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости "Флюорат-02". Режим доступа: http://meganorm.rU/Index2/1/4293753/4293753703.htm, свободный (дата обращения: 20.12.2016).

118. Волков, В. А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные системы / В. А. Волков. - М. : Лань, 2015. - 672 с.

119. Шаталова, Т. Б. Методика термического анализа: методические разработки / Т. Б. Шаталова, О. А. Шляхтин, Е. А. Веряева. - М. : Московск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова, 2011. - 72 с.

120. ГОСТ Р 8.736-2011 «Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения». Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200089016, свободный (дата обращения: 25.07.2017).

121. Denisova, T. R. Study of kinetic - thermodynamic aspects of phenol adsorption on natural sorption materials / T. R. Denisova, G. V. Mavrin, R. Z. Galimova, I. G. Shaikhiev // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. - 2016. - № 5. - С. 1765-1771.

122. Козлова, Л. В. Современное состояние производства шерсти в России / Л. В. Козлова // Агропромышленное производство: опыт, проблемы и тенденции развития. - 2009. - № 2. - С. 1-21.

123. Уразова, Т. С. Сорбционная емкость лигноцеллюлозных материалов по отношению к гуминовым кислотам / Т. С. Уразова, А. Л. Бычков, О. И. Ломовский // Известия Академии наук. Серия химическая. - 2015. -№ 5. - С. 1183.

124. Вафина, А. Р. Исследование адсорбции красителя «Анионный ярко-зеленый Н2С» на плодовых оболочках зерен пшеницы / А. Р. Вафина, И. Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. -2016. - № 12. - С. 153-157.

125. Вафина, А. Р. Исследование сорбции красителя «Анионный ярко -зеленый» из модельных растворов с использованием оболочек зерен ячменя / А. Р. Вафина, И. Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2016. - № 3. - С. 119-122.

126. Галимова, Р. З. Исследование процессов сорбции фенола нативными и модифицированными отходами валяльно -войлочного производства / Р. З. Галимова, Е. Ю. Костина, Г. А. Алмазова, И. Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. -2017. - № 12. - С. 147-151.

127. Щукин, Е. Д. Коллоидная химия : Учеб. для студентов вузов, обучающихся по специальности "Химия" и направлению "Химия" / Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина. - М. : Высшая школа, 2004. -445 с.

128. Щукин, Е. Д. Коллоидная химия : Учебник для бакалавров - 7-е изд., испр. и доп./ Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина. - М. : Издательство Юрайт, 2014. - 444 с.

129. Галимова, Р. З. Изучение термодинамики сорбции фенола на отходах валяльно-войлочного производства (угаре) / Р. З. Галимова, И. Г. Шайхиев, Г. А. Алмазова // Вестник Казанского технологического университета. - 2016. - № 14. - С. 169-171.

130. Низамова, Г. Р. Исследование сорбции ионов цинка жомом сахарной свеклы / Г. Р. Низамова, Р. З. Галимова, И. Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - № 11. -С. 142-148.

131. Twardowska, I. Sorption of metals onto natural organic matter as a function of complexation and adsorbent-adsorbate contact mode / I. Twardowska, J. Kyziol // Environment International. - 2003. - № 8. -С. 783-791.

132. Horn, A. L. Sorption of cd in soils: pedotransfer functions for the parameters of the freundlich sorption isotherm / A. L. Horn, R. A. During, S. Gath // Water, Air, & Soil Pollution: Focus. - 2004. - № 2-3. - С. 61-71.

133. U?an, M. Sorption equilibria of chlorinated anilines in aqueous solution on resin-bound cobalt ion / M. U?an, A. Ayar // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2002. - № 1-3. - С. 41-47.

134. Толмачев, A. M. Описание адсорбционных равновесий /

A. M. Толмачев // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2009. - № 1. - С. 5-32.

135. Никифорова, Т. Е. Сопоставление моделей сорбции катионов меди (II) и никеля (II) из водных растворов хлопковой целлюлозой / Т. Е. Никифорова, В. А. Козлов // Журнал физической химии. - 2012. -№ 10. С. 1724.

136. Никифорова, Т. Е. Закономерности влияния природы полисахаридных материалов на распределение ионов тяжелых металлов в гетерофазной системе биосорбент-водный раствор / Т. Е. Никифорова,

B. А. Козлов // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2016. -№ 3. - С. 243-271.

137. Галимова, Р. З. Получение и исследование сорбционных свойств модифицированных целлюлозосодержащих сорбционных материалов по отношению к фенолу / Р. З. Галимова, И. Г. Шайхиев // Вода: химия и экология. - 2017. - № 2. - С. 60-66.

138. King, P. Removal of lead from aqueous solution using SYZYGIUM CUMINI L.: Equilibrium and kinetic studies / P. King, N. Rakesh, S. Beenalahari, Kumar Y. Prasanna, V. S. R. K. Prasad // Journal of Hazardous Materials. - 2007. - № 1-2. - С. 340-347.

139. Kumar, Y. P. Zinc biosorption on Tectona Grandis L.F. leaves biomass: equilibrium and kinetic studies / Y. P. Kumar, P. King, V. S. R. K. Prasad // Chemical Engineering Journal. - 2006. - № 1-3. - С. 63-70.

140. Sharma, P. Removal of methyl green dye molecule from aqueous system using reduced graphene oxide as an efficient adsorbent: kinetics, isotherm and thermodynamic parameters / P. Sharma, M. R. Das, B. K. Saikia // Colloids

and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2014. - № 1. -С. 125-133.

141. Hameed, B. H. Equilibrium and kinetics studies of 2,4,6-trichlorophenol adsorption onto activated clay / B. H. Hameed // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2007. - № 1-3. - С. 45-52.

142. Галимова, Р. З. Исследование кинетики процессов адсорбции фенола отходами валяльно-войлочного производства / Р. З. Галимова, И. Г. Шайхиев, Г. А. Алмазова, С. В. Свергузова // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2016. - № 10. - С. 179-184.

143. Рамазанов, А. Ш. Кинетика и термодинамика сорбции ионов тяжелых металлов на монтмориллонит содержащей глине / А. Ш. Рамазанов, Г. К. Есмаил, Д. А. Свешникова // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2015. - № 5. - С. 672-682.

144. Критерии отнесения отходов к классам опасности для окружающей природной среды. // Приказ Министерства природных ресурсов Российской Федерации № 511 от 15. 06. 2001 г. Режим доступа: http://base.garant.ru/2158155/, (дата обращения: 27.08.2017).

145. Об утверждении Критериев отнесения отходов к I-V классам опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду // Приказ Министерства Природных ресурсов и экологии Российской Федерации № 536 от 4. 12. 2014 г. Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_192145/, свободный (дата обращения: 27.08.2017).

Приложение А

УТВЕРЖДАЮ

УТВЕРЖДАЮ

АКТ

ИСПЫТАНИЙ КЕРАТИНСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В

ВОЙЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В КАЧЕСТВЕ СОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЛИВНЕВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Фенол и его производные являются одними из приоритетных загрязнителей объектов окружающей среды в связи с их высокой токсичностью. В частности, предельно-допустимая концентрация (ПДК) фенола в воде водоемов составляет 0,001 мг/дм3. Существует множество способов удаления или утилизации фенола и его производных из сточных вод, включая химические, физико-химические и биологические методы. Наиболее эффективным является метод сорбционной очистки сточных вод от фенола с использованием активированного угля. Последние позволяют практически полностью удалить органические поллютанты из водных сред. Степень очистки определяется концентрацией загрязнений в очищаемом стоке. Однако, недостатком названного метода является высокая стоимость углей и необходимость регенерации последних, что существенно удорожает стоимость очистки.

В качестве дешевого и эффективного сорбционного материала для сорбционной очистки фенолсодержащих ливневых сточных вод предложен кноп - отход производства валяльно-войлочных изделий, модифицированный слабым (5%) раствором азотной кислоты.

Настоящий акт составлен в том, что 5 мая 2017 года проведены испытания кератинсодержащего отхода производства (кноп) для очистки фенолсодержащей воды ООО «Завод Техно», г. Заинек, Ресапублика Татарстан, используемой в технологическом процессе по изготовлению минераловатных изделий. Процесс сорбции осуществлялся в динамическом режиме - в колонне, заполненной сорбционным материалом, и пропусканием через него ливневых сточных вод с постоянной скоростью потока. Результаты исследования представлены в таблице 1.

Продолжение приложения А

Таблица 1 - Результаты полупромышленных испытаний

Загрязнитель Концентрация поллютантов Эффективность очистки (%)

до очистки (мг/дм3) после очистки (мг/дм3)

Фенол 0,501 менее 0,0005 более 99,9%

Формальдегид 1,080 0,090 91,7

Установлено, что при использовании в качестве сорбционного материала модифицированного отхода валяльно-войлочного производства (кнопа) достигнута высокая степень очистки от фенола и формальдегида при остаточных концентрациях менее 0,0005 мг/дм3 (ПДК=0.001 мг/дм3) и 0.090 мг/дм3 (ПДК=0,1 мг/дм3). соответственно, что соответствует значениям ПДК для водных объектов рыбохозяйственного назначения. Исследованный сорбционный материал может быть рекомендован для сорбционной очистки фенолсодержащих сточных вод.

От Казанского национального исследовательского технологического университета

От ООО «Завод Техно», г. Заинек

Заведующий кафедрой «Инженерная экология» д.т.н., доцент

Шайхиев И.Г. Галимова Р.З.

Начальник отдела охраны окружающей среды и промьшетенной^зопасности

Касьянова В.Г.