Очистка сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, плазмообработанными полиакрилонитрильными мембранами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат наук Дряхлов, Владислав Олегович

• Дряхлов, Владислав Олегович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Дряхлов, Владислав Олегович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Сточные воды, содержащие нефтепродукты

1.2 Влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую среду

1.3 Очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты

1.3.1 Механическая очистка

1.3.2 Физико-химическая очистка

1.3.3 Биологическая очистка

1.3.4 Химические методы

1.3.5 Электрохимическая очистка

1.3.6 Термические методы

1.4 Мембранные технологии очистки сточных вод

1.4.1 Классификация мембран и мембранных методов

1.4.2 Массоперенос через мембраны

1.4.3 Свойства полимерных мембран

1.4.4 Мембранная очистка эмульгированных сточных вод

1.5 Плазмохимическая модификация

1.5.1 Общие сведения

1.5.2 Физико-химические основы плазмохимической обработки полимерных материалов

1.5.3 Исследования в области плазмохимии мембран 48 Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Качественный и количественный состав модельных эмульсий

2.2 Свойства полиакрилонитрильных мембран

2.3 Лабораторная установка мембранного разделения

2.4. Плазмохимическая модификация мембран

2.5 Методика определение производительности и эффективности

разделения модельных сточных вод мембранами

2

2.6 Определение показателя ХПК и других параметров

2.7 Электронная микроскопия

2.8 Краевой угол смачивания

2.9 Рентгеноструктурный анализ

2.10 Инфракрасная спектроскопия

2.11 Определение размера частиц дисперсной фазы эмульсии

2.12 Математическая обработка результатов исследований

2.12.1 Приборы и средства измерения, применяемые в работе

2.12.2 Обработка результатов прямых измерений

2.12.2.1 Определение погрешности измерения объема фильтрата

2.12.2.2 Определение погрешности измерения объема титранта (на титрование пробы)

2.12.2.3 Определение погрешности измерения объема титранта (при холостом опыте) 70 Глава 3. Исследования разделения эмульсии мембранами, обработанными в потоке плазмы 74 3.1. Определение параметров мембранного разделения

3.2 Исследование разделения эмульсии плазмообработанными мембранами 77 3.2.1 Сорбционная доочистка эмульсий

3.3 Исследование воздействия плазмообработки на поверхностные и структурные характеристики мембран

3.3.1 Измерение краевого угла смачивания

3.3.2 ИК-спектрометрия

3.3.3 Электронная микроскопия

3.3.4 Рентгеноструктурный анализ 104 Глава 4. Очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты,

ООО «ТатНефтеСервис» 109 4.1 Мониторинг образования сточных вод, содержащих

нефтепродукты, на ООО «ТатНефтеСервис»

4.2. Очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты,

ООО «ТатНефтеСервис»

4.3 Полупромышленные испытания очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, ООО «ТатНефтеСервис»

4.4 Технологическая схема очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты

4.5 Исследование токсичности сточных вод ООО «ТатНефтеСервис»

до и после очистки исходной и плазмообработанными мембранами 118 Глава 5. Эколого-экономический расчет предотвращенного ущерба от предполагаемого снижения сброса сточных вод, содержащих нефтепродукты

Основные результаты и выводы

Список источников

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВАК - высшая аттестационная комиссия

ВВ - взвешенные вещества

ВЧЕ - высокочастотная емкостная

ИК - инфракрасная

НП - нефтепродукты

ОАО - открытое акционерное общество

ООО - общество с ограниченной ответственностью

ПАВ - поверхностно активное вещество

ПДК - предельно допустимая концентрация

ПАН - полиакрилонитрил

РСА - рентгеноструктурный анализ

СВ - сточная вода

СВСНП - сточные воды, содержащие нефтепродукты ХПК - химическое потребление кислорода

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Очистка сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, плазмообработанными полиакрилонитрильными мембранами»

Введение

С развитием науки и техники, сопровождающимся ростом производственных мощностей, происходит увеличение количества антропогенных загрязняющих веществ различного класса опасности, поступающих в окружающую природную среду в результате хозяйственной деятельности, что приводит к деградации биосферы и снижению качества жизни человечества.

Одним из наиболее значимых компонентов биосферы является вода, определяющая возможность существования жизни на земле, участвующая во многих процессах в природе, как на микро, так и на макроуровне. Незначительное изменение состава и свойств водных объектов может оказывать пагубное воздействие на животных и растения. Кроме того, вода широко используется в промышленности, в качестве реагента, теплоносителя, растворителя или для промывки изделий. В процессе эксплуатации водных сред происходит загрязнение последних, в результате чего образуются сточные воды, состав и количество которых зависит от технологических процессов, в результате которых они образуются.

Важное место в рассматриваемой проблеме занимает загрязнение водных объектов нефтепродуктами (НП). Сырая нефть, а также многочисленные продукты ее переработки, широко используемые в промышленности и народном хозяйстве, попадая в атмосферные, промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды (СВ), поступают в природные объекты, нарушая ход естественных биохимических процессов, вызывая деградацию озер, рек, морей, грунтовых вод, а также снижая плодородие почвы.

Актуальность работы. В республике Татарстан сточные воды, содержащие нефтепродукты (СВСНП) образуются при переработке нефти и использовании НП на предприятиях машиностроительного, химического и нефтехимического профиля в количестве до нескольких десятков тысяч тонн в год. При наличии в составе последних поверхностно-активных веществ (ПАВ), а так же различных эмульгаторов, к которым относятся соли, асфальтены, смолы, нефтерастворимые органические кислоты и мельчайшие примеси, как ил и глина, СВСНП формируют агрегативно-устойчивую многокомпонентную структуру.

Для очистки эмульгированных СВСНП применяются нефтеловушки и пруды дополнительного отстаивания, недостатками которых являются недостаточно высокая эффективность, потеря легких фракций НП при испарении, длительность процесса. Таким образом, недостаточно очищенные СВСНП подвергаются многократному разбавлению до нормативных требований, либо хранятся в течение длительного времени в резервуарах, хранилищах или нефтяных амбарах, в конечном итоге поступая в объекты окружающей среды, что приводит к деградации биоценозов с последующим нарушением физиологической активности и летальным исходом, вызванным внедрением углеводородов в живой организм, а также изменениями физико-химических свойств их ареала.

На основании вышеизложенного актуальным является применение

высокоэффективных низкоэнергозатратных мембранных технологий с

7

возможностью организации замкнутого водооборота, способствующего созданию малоотходной технологии. Однако, в процессе работы мембран происходит снижение эксплуатационных характеристик последних, вследствие концентрационной поляризации загрязнителя на поверхности фильтрэлемента. В этой связи с целью интенсификации мембранных процессов целесообразно применение методов модификации полимерных мембран, в частности плазмой, обоснованной с научной и практической точки зрения.

Методы исследования, представленные в настоящее работе:

• потенциометрия для определения показателя ХПК с использованием автотитратора марки «Т70» фирмы «Mettler Toledo»;

• электронная микроскопия на сканирующем зондовом микроскопе марки «MultiMode V» фирмы «VEECO»;

• дифрактометрия для выполнения рентгеноструктурного анализа на приборе марки «Rigaku Ultima IV»;

• метод растекающейся капли для измерения краевого угла смачивания с помощью аппарата «Kruss DSA 20Е»;

• определение размера частиц с помощью анализатора наночастиц марки «Malvern Zetasizer Nano ZS»;

• ИК-спектрометрия на базе ИК Фурье-спектрометра «Avatar-360».

Научная новизна.

Получены результаты разделения водомасляной эмульсии полиакрилонитрильными (ПАН) мембранами, обработанными в потоке высокочастотной емкостной (ВЧЕ) низкотемпературной плазмы пониженного давления в газовых средах аргона и азота, аргона и воздуха, аргона и пропана-бутана в соотношении 70:30.

Определены параметры плазмообработки в вышеобозначенных газовых средах, при которых достигаются максимальные значения эффективности и производительности разделения эмульсии.

Инструментальными методами анализа исследовано влияние ВЧЕ плазмы на характеристики ПАН мембран, в результате чего получена зависимость изменения смачиваемости вследствие деформации химической и надмолекулярной структуры последних.

Практическая значимость.

Проведена очистка СВСНП, образующихся на ООО «ТатНефтеСервис» методом ультрафильтрации с последующим обратным осмосом, в результате которой показана высокая эффективность исследуемых методов 98,1 и 99 %, соответственно.

Предложена принципиальная технологическая схема очистки СВСНП с дальнейшей утилизацией масляной фазы и возможностью организации частично замкнутого водооборота.

Рассчитан предотвращенный эколого-экономический ущерб от внедрения более эффективных плазмообработанных мембран, который составил 787200 руб./год.

Личный вклад автора заключается в постановке целей и задачи диссертации, аналитический обзор методов очистки СВСНП, проведение экспериментальных работ, обсуждение результатов исследований и формирование выводов совместно с научным руководителем, а так же написание научных работ по теме диссертации, участие в конференциях.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы

опубликованы в следующих материалах конференций различного уровня:

сборник статей «Пятые Камские чтения» (Набережные Челны, 2013 г.);

сборник докладов международной молодежной научной конференции

«Экология и рациональное природопользование агропромышленных

регионов» (Белгород, 2013 г.); сборник докладов всероссийской (с

международным участием) конференции «Физика низкотемпературной

плазмы» (Казань, 2014 г.); сборник научных трудов 4-ой Международной

научно-практической конференции «Современные инновации в науке и

технике» (Курск, 2014); материалы Всероссийской студенческой научно-

9

практической конференции с международным участием, состоявшейся в рамках недели науки АФ КНИТУ-КАИ «Актуальные проблемы науки в студенческих исследованиях» (Альметьевск, 2014).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены в 12 научных публикациях: 6 тезисов конференций различного уровня и 6 статей, 5 из которых опубликованы в рецензируемых журналах перечня ВАК РФ, 2 из которых в центральной печати РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из 5 глав, выводов и приложений, изложена на 137 страницах, включает 16 таблиц, 52 рисунка, список литературы содержит 123 наименований источников.

Глава 1. Литературный обзор 1.1 Сточные воды, содержащие нефтепродукты

СВСНП образуются при переработке, хранении и транспортировке нефти и НП на предприятиях химии и нефтехимии, а так же на автозаправочных станциях и при эксплуатации железнодорожного транспорта и нефтеналивных танкеров [1].

Состав и количество образующихся СВСНП зависит от технологических процессов, в результате которых они образуются. Наиболее многочисленными среди рассматриваемых СВ являются стоки первичной переработки нефти;

• термического и каталитического крекинга;

• гидроочистки;

• замедленного коксования;

° депарафинизации дизельных топ лив;

• газофракционирующих установок;

• производства масел;

• сливно-наливных эстакад;

• прочие (промливневые стоки, утечки оборотных систем, смыва полов и) [2].

Однако необходимо отметить, что помимо вышеизложенных категорий существует большое количество трудноклассифицируемых СВСНП вследствие большого многообразия НП.

Кроме основных компонентов - НП, к которым относятся неидентифицированная группа углеводородов нефти, мазут, керосин, лигроин, бензин, дизельное топливо, гудрон, масла, в составе СВСНП могут присутствовать механические примеси, сероводород, сульфаты, сульфиды, фенол, аммиак и т.д.

В воде НП могут находиться в грубодисперсном состоянии, образуя плавающую пленку или слой, и в тонкодисперсном состоянии - в виде эмульсий.

В случае, когда образование эмульсии СВСНП не происходит, при продолжительном контакте НП с водной фазой в отсутствие перемешивания количество последних, перешедших в воду, с увеличением времени возрастает. Так, например, при контакте от 2 до 120 часов количество НП в воде увеличивается от 0,1-0,5 до 1,5-2,0 мг/дм3. Таким образом, неэмульгированные НП после отделения от воды можно использовать в народном хозяйстве [3].

С увеличением агрегативной устойчивости СВСНП происходит увеличение эксплуатационных затрат на их очистку, связанных с необходимостью разрушения стабильной структуры эмульсии с использованием внешних силовых полей.

Исследованиями некоторых ученых [4-6] установлено, что стабилизацию эмульсии обеспечивают:

• вещества с высокими поверхностно-активными свойствами, которые образуют неструктурированные молекулярные слои, например, нафтеновые и жирные кислоты;

• вещества с низкими поверхностно-активными свойствами, которые образуют структурированные слои - лиофильные коллоидные системы, обладающие определенными упругостью и прочностью и обеспечивающие высокую стабильность эмульсий (асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды);

• твердые высокодисперсные вещества минерального и органического характера, которые вследствие избирательного смачивания фазами прилипают к диспергированным каплям воды и образуют прочные бронирующие оболочки.

Основными стабилизаторами являются: асфальтосмолистые вещества,

комплексы порфиринов, минеральные частицы (глина, ил, песок,

12

нерастворимые соли). Эти стабилизаторы создают граничные адсорбционные пленки, которые являются структурно-механическим барьером для контакта и коалесценции диспергированных глобул воды [7].

К эмульгированным СВСНП относятся пластовые воды, отстойные воды нефтебаз, отработанные моющие растворы и смазочно-охлаждающие жидкости, стоки автозаправочных станций и постов мойки автомашин [8].

Значение водородного показателя эмульгированных СВСНП находится в пределах рН = 4-10, поверхностное натяжение этих стоков составляет 6-8 мкДж/см , плотность НП в составе СВСНП, как правило, находится в диапазоне 0,83-0,97 г/см3. Кинематическая вязкость НП колеблется в пределах (4,0-21,5)-10" м /с для топлив и (25,0-70,0)-10" м /с для масел.

Для НП характерно присутствие в них активных серосодержащих соединений и некоторого количества соединений с полярными группами. Значения кислотного числа для свежих масел - 0,03-0,16 мг/г КОН и для отработанных - 2,4-3,0 мг/г КОН, указывают на присутствие в масляной фазе органических кислот. Таким образом, вышеназванные соединения могут играть роль ПАВ, обеспечивая устойчивость СВСНП.

Содержание механических примесей в НП составляет, в %: для лёгких топлив - 0,03-0,18; для мазутов - 0,2-0,4, для свежих масел - 0,08-0,2, для отработанных масел - 0,4-2,0. В СВСНП механические примеси содержаться в виде макрочастиц и их содержание достигает

10000 мг/дм3. По

химическому составу микро- и макрочастицы представляют собой частицы металлов и их оксидов, кремневые соединения, реже - красители.

В результате дисперсионного анализа СВСНП установлено следующее распределение частиц дисперсной фазы по размеру: 0,1-1 мкм - 21 %; 1-8 мкм - 27,8 %; 8-22 мкм - 21,2 %; 22-38 мкм - 12,0 %; 52-68 мкм - 7,5 %; 85133 мкм - 7,5 %. Наличие в рассматриваемых СВ частиц дисперсной фазы с размерами 0,1-22 мкм свидетельствует о том, что значительная часть НП в них находится преимущественно в эмульгированном состоянии, что также

обеспечиавет кинетическую устойчивость исследуемых вод, возникающую за

13

счёт медленного течения процесса нарушения седиментационно-диффузного равновесия в поле сил тяжести частиц малых размеров [9].

Таким образом, показано, что СВСНП, в частности находящиеся в эмульгированном состоянии могут иметь разнородный химический и дисперсный состав, что, в свою очередь, способствует в разной степени негативному воздействию на окружающую природную среду.

1.2 Влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую среду

Нефть и НП относятся к одним из наиболее вредных химических загрязнителей. Негативное влияние последних обусловлено комплексным воздействием на литосферу, гидросферу и атмосферу с последующим изменением физико-химических показателей, и, как следствие, деградации компонентов биосферы. В частности, загрязнение нефтью и НП приводит к появлению нефтяных пятен, при этом затрудняются процессы фотосинтеза в воде, что приводит к гибели растений и животных, при этом нарушается обмен энергией, газами, теплом и влагой. Восстановление загрязненной экосистемы занимает 10-15 лет.

Общее влияние нефти и НП на биоценоз природной водной среды делится на следующие категории:

1. Отравления с летальным исходом. Летальное отравление возможно в результате прямого воздействия углеводородов на важные процессы в клетках и, особенно, на процессы обмена.

2. Нарушения физиологической активности. Некоторые растворимые ароматические углеводороды влияют на химические процессы, блокируя рецепторы организма или подавляя естественные стимулы.

3. Эффект прямого обволакивания живого организма НП. Углеводороды обволакивают перья птиц, нарушая защитную функцию оперения, поэтому покрытые мазутом птицы погибают от переохлаждения.

4. Болезненные изменения, вызванные попаданием углеводородов в организм. Поражение в результате накопления углеводородов в тканях характерно для многих морских организмов.

5. Изменения в биологических особенностях среды обитания. Загрязнение НП влияет и на среду обитания и приводит к невозможности выживания в субстрате - среды, от которой растения и организмы получают поддержку [10].

Несмотря на низкую растворимость в воде, незначительного количества НП достаточно для резкого ухудшения качества воды. Поверхностные воды в районах нефтедобычи загрязнены минеральными солями, органическими загрязняющими веществами, в частности, различными полиароматическими углеводородами.

Одновременно с загрязнением поверхностных вод меняется состав и почвенно-грунтовых вод. Содержание отдельных веществ может повышаться на 1-2 порядка. Основными солями в этих водах являются хлориды. Обнаруживаются и органические загрязнители, в том числе полиароматическими углеводороды.

Загрязнение может затрагивать пласты подземных вод питьевого назначения. Минерализация последних под влиянием НП может повышаться на несколько раз. В ряде нефтедобывающих районов, в том числе и Республики Татарстан, загрязнение подземных вод отмечается по всей глубине геологического разреза [11].

Таким образом, при отсутствии эффективных технологий очистки СВСНП, эмиссии НП в окружающую природную среду может стать серьезной экологической проблемой.

1.3 Очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты

Выбор технологии очистки сточных вод, в первую очередь, зависит от

качественного и количественного состава последних, который в случае

15

СВСНП как показано выше может варьироваться в широком диапазоне. Однако, большинство методов очистки промышленных стоков, известных к настоящему времени, применимы и для рассматриваемых СВ.

На основании вышеизложенного, с целью последующего выбора эффективных систем очистки актуальным становиться применение классификации, предложенной Л.А. Кульским, относительно СВСНП, заключающаяся в следующей градации:

• первая категория - СВСНП, содержащие нерастворимые в воде примеси, в том числе НП, размером 10"5 - 10~4м и более;

• вторая категория - СВСНП, представляющие собой коллоидные

7 5

растворы эмульсий с размером частиц дисперсной фазы 10" - 10" м;

• третья категория - СВСНП, содержащие растворенные НП с размером частиц 10"9-10"7 м;

• четвертая категория - СВСНП, содержащие вещества, диссоциирующие на ионы размером менее 10"9 м.

В продолжение вышеобозначенной классификации в таблице 1.1 представлены основные методы очистки СВСНП [12].

В дальнейшем, выбор метода очистки СВСНП, помимо всего прочего, зависит так же от следующих факторов: расход СВ, возможности и экономической целесообразности извлечения НП из СВСНП, требование к качеству очищенной воды при её использовании для повторного и оборотного водоснабжения и сбросе в водоем, мощности водоема, наличия районных или городских очистных сооружений.

В целом, при разработке системы сбора и очистки СВСНП необходимо руководствоваться следующими положениями:

• максимальное извлечение НП для их целевого применения;

• использование очищенных СВ в технологических процессах в качестве технических сред;

• минимизацию сброса СВСНП в водоемы [13].

Таблица 1.1 - Классификация методов очистки СВСНП.

Виды сточных вод Источник загрязнения Методы очистки

Грубодисперсные СВСНП, 10"5- 10"4м и более Нефтепромыслы, нефтеперерабатывающие заводы, нефтехимические комбинаты, перевалочные базы, автохозяйства, авторемонтные заводы, энергоустановки и др. Механическая очистка в песколовках, нефтеловушках, гидроциклонах

Коллоидные СВСНП с размером частиц дисперсной фазы 10"7 - 10"5 м Нефтепромыслы, нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, машиностроительные заводы, энергоустановки и др. Физико-химические методы очистки: коагуляция с отстаиванием или центрифугированием, фильтрование, флотация, мембранные методы

СВСНП, содержащие растворенные НП с размером частиц 10" 9-10"7 м Нефтепромыслы, нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, машиностроительные заводы и др. Биологическая очистка в аэротенках, биофильтрах, физико-химическая очистка сорбцией и коагуляцией, мембранные методы

Минерализованные СВСНП Нефтепромыслы, нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы и др. Биологическая очистка, физико-химическая очистка, мембранные методы, дистилляция.

1.3.1 Механическая очистка

Механическая очистка является одним из основных и самым распространенным методом обработки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Механическую очистку осуществляют в песколовках, отстойниках, гидроциклонах, центрифугах флотаторах и фильтрах.

Песколовки применяют для задержания из сточных вод грубых минеральных загрязнений, а так же крупнодисперсных НП. На очистных станциях НПЗ применяют две конструкции песколовок: горизонтальную и круглую. Горизонтальная песколовка представляет собой прямоугольный резервуар, имеющий для накопления выделенного осадка несколько приямков, в то время как песколовка с круговым движением воды представляет собой круглый резервуар. Достоинства: простота конструкции и эксплуатации. Недостатки: не высокая эффективность по удалению НП -до 40 %.

Отстаивание - один из наиболее простых и распространённых способов очистки СВ от крупнодисперсных примесей, основанный на седиментации или всплывании частиц загрязнителя под действием силы тяжести или выталкивающей силы.

Предприятия нефтехимической промышленности оборудуются железобетонными отстойниками, в частности, статическими, где происходит отделение нефти и НП, а также буферными резервуарами, предназначенными для выравнивания подачи СВСНП при колебании расхода очищаемой среды. В динамических отстойниках непрерывного действия осветление СВСНП происходит при движении жидкости; в зависимости от направления движения различают вертикальные и горизонтальные отстойники. Последние в зависимости от улавливаемого компонента делятся на нефтеловушки, мазутоловки, жироловки и т.д.

С целью интенсификации процессов оседания и всплывания частиц

загрязнителей СВСНП путём уменьшения слоя отстаиваемой жидкости

18

целесообразно применение трубчатых и пластинчатых тонкослойных отстойников. Основной недостаток последних - необходимость предварительной очистки легко отделяемых скоплений нефтяных фракций [14,15].

Фильтры применяется непосредственно после очистки СВ в отстойниках или после биологической очистки. Метод основан на прилипании крупнодисперсных частиц нефти и НП к поверхности фильтрующего материала, в зависимости от которого фильтры делятся на сетчатые, тканевые, зернистые. Сетки и ткани предназначены для удаления крупнодисперсных частиц, в то время как более глубокая очистка осуществляется с помощью зернистых фильтров [16, 17].

Очистка СВСНП в гидроциклонах осуществляется под действием центробежной силы, отбрасывающей тяжелые частицы поллютанта к периферии потока, силы сопротивления движущемуся потоку, гравитационной и инерционной силы. При высоких скоростях вращения центробежная сила значительно превышает силу тяжести. В промышленности применяются напорные и безнапорные гидроциклоны. Последние, благодаря конструкционным особенностям, используются для сбора НП с поверхности СВСНП [2].

Центрифуги предназначены для удаления осадков из СВ. Очистка СВСНП происходит в процессе фильтрования НП через фильтрующую перегородку под действием центробежных сил. Удаление осадка производиться вручную или ножевым съёмом. Метод эффективен при целевом получении продукта с наименьшей влажностью [18, 19].

1.3.2 Физико-химическая очистка

Физико-химическая очистка СВСНП предназначена для удаления

эмульгированных и растворённых НП, а также мелкодисперсных примесей и

взвешенных веществ (ВВ). Метод основан на межмолекулярных

19

взаимодействиях за счет физико-химических явлений адгезии, когезии, коагуляции и флокуляции, сорбции, ультрафильтрации и обратного осмоса.

Флотация - процесс образования комплекса «частица поллютанта -пузырек воздуха» с последующим всплыванием и удалением образовавшегося пенного слоя. Формирование комплекса «пузырек-частица» проходит в три этапа: сближение пузырька воздуха с частицей, взаимодействие пузырька с частицей, образование адгезионных сил между пузырьком и частицей. Эффективность флотационной очистки зависит от геометрических параметров и физико-химических показателей пузырька, частицы и среды, а так же от гидродинамических параметров процесса. В зависимости от способа генерации пузырьков различают вакуумную, напорную, импеллерную и флотацию с подачей воздуха через пористые материалы. К достоинствам рассматриваемого метода относятся непрерывность и производительность процесса, а также высокая степень очистки. Основными недостатками флотационных процессов является затрудненный сбор всплывающей на поверхность фазы загрязнения [20].

Коагуляция — процесс взаимодействия частиц дисперсной фазы с последующей агрегацией в более крупные частицы и седиментацией. Относительно СВСНП метод применяется с целью интенсификации осаждения мелкодисперсных примесей и эмульгированных НП. Наибольшая эффективность достигается при размере частиц от 1 до 100 мкм. В процессе очистки СВ коагуляция происходит под воздействием специальных реагентов - коагулянтов. Среди последних наибольшее распространение получили А12(804)3, А1С13, А12(ОН)5С1, Ре2(804)3, РеС13. В результате взаимодействия коагулянта с водной фазой СВСНП образуются гидроксиды металлов, которые агрегируют мелкодисперсные НП и ВВ и оседают под действием силы тяжести.

С целью интенсификации процесса коагуляции и образования более

крупных ассоциатов, а, следовательно, и более тяжелых, совместно с

коагуляцией реализуется процесс флокуляции, основанный на применении

20

специальных веществ - флокулянтов, среди которых наибольшее распространение получил полиакриламид.

К недостаткам метода коагуляции и флокуляции относится высокая стоимость процесса, затраты на реагенты составляют около 50 % всех эксплуатационных затрат, большая площадь, занимаемая оборудованием, а так же необходимость наличия реагентного хозяйства [21, 22].

Адсорбция является наиболее эффективным физико-химическим методом очистки СВСНП. Среди прочих сорбентов в практике очистке СВ предприятий химической и нефтехимической промышленности применяются зола, коксовая пыль, торф, силикагель, алюмогель, активная глина, однако, наиболее эффективными является активированный уголь (АУ) различных марок. Пористость АУ составляет 60-70%, удельная площадь поверхности -500-1000 м2/г.

Основным достоинством метода адсорбции в процессе очистки СВСНП является высокая степень поглощения НП - свыше 90%. К недостаткам относятся высокая стоимость сорбционных материалов, необходимость регенерации сорбента, а также невысокая селективность относительно масел [23].

Мембранные методы очистки СВСНП основаны на разделении последних с помощью мембран, в результате чего образуется концентрат из НП и фильтрат в виде менее концентрированного раствора [24]. Более подробное описание метода изложено в нижеследующих разделах настоящей диссертации.

1.3.3 Биологическая очистка

Биологическое разложение нефти и НП под воздействием микроорганизмов в естественных условиях происходит очень медленно. В этой связи интенсификация процессов биологического окисления НП путем

культивирования специализированных культур микроорганизмов в настоящее время является актуальным.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дряхлов, Владислав Олегович, 2015 год

список источников

1. Роев Г. А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов / Г.А. Роев, В.Т. Юфин. - М.: Недра, 1987. - 224 с.

2. Пономарев В.Г. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов / В.Г. Пономарев, Э.Г. Иоакимис, И.Л. Монгайт. - М.: Химия, 1985. - 256 с.

3. Карелин Я.А. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов / Я.А. Карелин, И.А. Попова, J1.A. Евсеева. - М.: Стройиздат, 1982. - 184 с.

4. Борисов С.И. Роль отдельных компонентов высокомолекулярной части нефти в стабилизации нефтяных эмульсий / С.И. Борисов, A.A. Петров // Тр. Гипровостокнефть. - 1975. - № 26. - С. 102-112.

5. Петров A.A. Коллоидные стабилизаторы нефтяных эмульсий / A.A. Петров, Т.Н. Позднышев // Тр. Гипровостокнефть. - 1971. - № 13. - С. 3-8.

6. Левченко Д.Н. Выделение и исследование эмульгаторов нефтяных эмульсий / Д.Н. Левченко // Химия и технология топлив и масел. - 1970. - № 10.-С. 21-25.

7. Сахабутдинов Р.З. Особенности формирования и разрушения водонефтяных эмульсий на поздней стадии разработки нефтяных месторождений / Р.З. Сахабутдинов, Ф.Р. Губайдуллин, И.Х. Исмагилов. -М.: ВНИИОЭНГ, 2005. - 324 с.

8. Козлов М.П. Ультрафильтрационная очистка водных смесей от эмульгированных масел / М.П. Козлов, В.Б. Бочкарев, В.П. Дубяга. - М.: НИИТЭХИМ, 1985. - 66 с.

9. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов / Е.А. Стахов. - Л.: Недра, 1983. -263 с.

10. Шамраев A.B. Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды / A.B. Шамраев, Т.С. Шорина // Вестник ОГУ. - 2009. - № 6. - С. 642-645.

11. Влияние нефтепродуктов на окружающую среду [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.activestudy.info/vliyanie-nefti-i-nefteproduktov-na-okruzhayushhuyu-sredu/ (дата обращения: 14.01.2015).

12. Мясников И.Н. Сооружения и схемы очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий за рубежом / И.Н. Мясников, В.Г. Пономарев, Г.М. Ермолов. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1981. -41 с.

13. Роев Г.А. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды: учебник для вузов / Г.А. Роев. - М.: Недра, 1993. - 456 с.

14.Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды / Н.С. Торочешников, А.И. Родионов, Н.В. Кельцев, В.Н. Клушин. - М.: Химия, 1981.-368 с.

15. Захаров C.JI. Очистка сточных вод нефтебаз / C.J1. Захаров // Экология и промышленность России. - 2002. - № 1. - С. 35-37.

16. Елылин А.И. Выбор фильтровальных материалов для предочистки воды /А.И. Елыпин, А.И. Вегера //Материалы, технологии, инструменты. - 2000. -Т. 5, №2. - С.56-60.

17. Байкова С.А. Глубокая очистка малоконцентрированных по нефтепродуктам сточных вод фильтрованием: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 1988.-23 с.

18. Тимонин A.C. Инженерно-экологический справочник / A.C. Тимонин. -Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003. - 884 с.

19. Проскуряков В.А. Очистка сточных вод в химической промышленности / В.А. Проскуряков, Л.И. Шмидт. - Д.: Химия, 1977. - 484 с.

20. Манцев А.И. Очистка сточных вод флотацией / А.И. Манцев. - Киев: Будивельник, 1983. - 132 с.

21. Смирнов Д. Н. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов / Д. Н. Смирнов, В. Е.Генкин. - М.: Металлургия, 1989. - 224 с.

22. Когановский A.M. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении / A.M. Когановский. - М.: Химия, 1983. -288 с.

23. Минаков В.В. Новые технологии очистки от нефтяных загрязнений / В.В. Минаков, С.М. Кривенко, Т.О. Никитина // Экология и промышленность России. - 2002. - № 5. - С. 7-9.

24. Мулдер М. Введение в мембранную технологию/ М. Мулдер; пер. с англ. под ред. Ю. П. Ямпольского. - М.: Мир, 1999. - 513 с.

25. Шулаев М.В. Научные основы обезвреживания жидких отходов гальванических и металлообрабатывающих производств с использованием анаэробной биосорбционной технологии: Дис. ... доктора техн. наук / КНИТУ, - Казань, 2009. - 308 с.

26. Храмова И.А. Экологические и технологические аспекты применения мембранного метода для обезвреживания отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей: Дис. ... канд. техн. наук / КНИТУ, - Казань, 2011.- 186 с.

27. Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология / Т.А. Карюхина, И.Н. Чурбанова. - М.: Стройиздат, 1995. - 208 с.

28. Яковлев C.B. Биохимические процессы в очистке сточных вод / C.B. Яковлев, Т.А. Карюхина. - М.: Стройиздат, 1980. - 200 с.

29. Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов / Ю.В. Воронов, C.B. Яковлев. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. - 704 с.

30. Гудков А.Г. Биологическая очистка городских сточных вод / А.Г. Гудков. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - 127 с.

31. Кузубова Л.И. Химические методы подготовки воды (хлорирование, озонирование, фторирование): Аналит. Обзор / Л.И. Кузубова, В.Н. Кобрина// ГПНТБ СО РАН, РАН. Сиб. отд-ние. Ин-т орган, химии. -Новосибирск, 1996.-С. 132.

32. Лунин В.В. Физическая химия озона / В.В. Лунин, М.П. Попович, Н.С. Ткаченко. - М.: МГУ, 1988. - 480 с.

33. Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды / Н.С. Торочешников, А.И. Родионов, Н.В. Кельцев, В.Н. Клушин. - М.: Химия, 1981.-368 с.

34. Антропов Л.И. Теоретические основы электрохимии / Л.И. Антропов. -М.: Высшая школа, 1969. - 152 с.

35. Жуков А.И. Методы очистки производственных сточных вод / А.И. Жуков, И.Л. Монгайт, И.Д. Родзиллер. - М.: Стройиздат, 1977. - 208 с.

36. Стерман Л.С. Физические и химические методы обработки воды на ТЭС / Л.С. Стерман, В.Н. Покровский. -М.: Энергоатомиздат, 1991. - 328 с

37. Василенко Л.В Методы очистки промышленных сточных вод: учеб. пособие / Л.В. Василенко, А.Ф. Никифоров, Т.В. Лобухина. - Екатеринбург: УГЛУ Урал. гос. лесотехн. университет, 2009. - 174с.

38. Хванг С-Т. Мембранные процессы разделения / С-Т. Хванг, К. Каммермейер; пер. с англ. под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Издательство «Химия», 1981. - 464 с.

39. Брок Т. Мембранная фильтрация / Т. Брок; пер. с англ. - М.: Мир, 1987. -464 с.

40. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет / Ю.И. Дытнерский. - М.: Химия, 1986 - 272 с.

41. Захаров С.Л. Очистка истинных растворов с помощью мембран/ С.Л. Захаров // Экология и промышленность России. - 2003. - №8. - С. 28-31.

42. Бонев Б.С. Применение мембран для обработки флуидов (потоков) 1. Морфология полимерных мембран / Б.С. Бонев, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 8. - С. 178-180.

43. Лопатюк Ю.Ю. Очистка сточных вод и технологических жидкостей с

использованием керамических мембран / Ю.Ю. Лопатюк, В.Н. Мынин, А.Д.

Смирнов // Вода и экология. - 2005. - № 4. - С. 51-52.

128

44. Керамические мембраны, аппараты и установки для очистки воды, сточных вод, отработанных масел и технологических жидкостей. Завершенные научные разработки: Справочник. - М.: Изд-во РХТУ, 2002. -С. 83.

45. Александрии А.П. Применение керамических мембран для очистки и регенерации отработанных нефтепродуктов / А.П. Александрии, А.А. Егоршев, О.В. Кацерева // Тяжелое машиностроение. - 2002. - №6. - С. 3032.

46. Wieczorek Piotr P. Liquid membranes as a useful method for separation and purification of mixtures / P. Wieczorek Piotr // PRZEM. CHEM. - 2007. Vol. 86, № 10.-P. 996-1000.

47. Дряхлов В.О. Морфология мембран/ B.S. Bonev, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов// Сборник докладов международной молодежной научной конференции «Экология и рациональное природопользование агропромышленных регионов». - Белгород. - 2013. - С. 174-177.

48. Guolin J. The effect of oilfield polymer-flooding wastewater on anion-exchange membrane performance / J. Guolin, W. Xiaoyu, H. Chunjie // Desalination. - 2008. Vol. 220, № 1-2. - P. 386-393.

49. Поворов А.А. Комплексные мембранные технологии для очистки сточных вод предприятий машиностроительного профиля / А.А. Поворов, В.Ф. Павлова, JI.B. Ерохина // Экология производства. - 2006. - № 3. - С. 1415.

50. Свитцов А.А. Введение в мембранную технологию / А.А. Свитцов. - М.: Дели принт, 2007. - 208 с.

51. Бонев Б.С. Применение мембран для обработки флуидов (потоков) 2. Морфология полимерных цепей / Б.С. Бонев, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 10. - С. 158-162.

52. Lanknecht P. Removal of industrial cutting oil from oil emulsions by polymeric ultra- and microfiltration membranes / P. Lanknecht, D. Lopes, M. Mendes // Environ. Sci. and Technol. - 2004. Vol. 38, № 18 - P. 4878-4883.

53. Чхубианишвили H. Г. Разработка мембранной технологии очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов / Н.Г. Чхубианишвили, Ц.С. Курцхалия, Н.Е. Енукидзе, К.Г. Шаликиани // Изв. АН Грузии. Сер. Хим. - 2004. - № 4. - С. 199-204.

54. Бабенышев С.П. Баромембранное разделение отработавшего моторного масла на аппарате трубчатого типа / С.П. Бабенышев, Г.А. Витанов, А.Г. Скороходов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2007. -№7.-С. 7.

55. Хангильдин Р.И. Современная технология очистки минерализованных сточных вод нефтепереработки / Р.И. Хангильдин, Ю.Р. Абдрахимов, Г.М. Шарафутдинова // Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007 Материалы Международной научно-практической конференции. - Уфа, 2007. - С. 303304.

56. Hua F.L. Performance study of ceramic microfiltration membrane for oily wastewater treatment / F.L. Hua, Y.F. Tsang, Y.J. Wang // Chem. Eng. J. - 2007. Vol. 128, №2-3.-P. 169-175.

57. Хангильдин Р.И. Мембранная очистка воды, загрязненной нефтепродуктами / Р.И. Хангильдин // Матер. 2-го Междунар. симп. "Наука и технол. углеводород, дисперс. систем". - Уфа, 2000. - С. 218-219.

58. Дмитриева С.Н. К вопросу о разделении водомасляных эмульсий / С.Н. Дмитриева, А.В. Бильдюкевич // Химия и технология воды. - 1989. - №7. -С. 641-64.

59. Мембранные технологии очистки воды (МТ) [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://enviropark.ru/course/info.php?id=8 (дата обращения: 18.12.2014).

60. Абдуллин И.Ш. Регенерация модифицированных композиционных

мембран ВЧЕ-плазмой пониженного давления / И.Ш. Абдуллин, Е.С.

130

Нефедьев, Р.Г. Ибрагимов, О.В. Зайцева // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 3. - С. 35-40.

61. Абдуллин И.Ш. Модификация натуральных кожевенных и меховых материалов с использованием высокочастотного разряда пониженного давления / И.Ш. Абдуллин, B.C. Желтухин, М.Ф. Шаехов // Энциклопедия низкотемпературной плазмы, серия Б "Справочные приложения, базы и банки данных", тематический том XI "Прикладная химия плазмы". - М, 2006.-С. 119-159.

62. Петяев В. А. Плазмохимическая обработка полимерных материалов плазмой однородного наносекундного барьерного разряда: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. - Москва, 2013. - 24 с.

63. Дряхлов В.О. Интенсификация очистки СОЖ-содержащих сточных вод мембранами методом плазмохимической модификации/ В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев // Сборник докладов международной молодежной научной конференции «Экология и рациональное природопользование агропромышленных регионов». - Белгород. - 2013. - С. 257-259.

64. Плазма [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%BC%D 0%В0 (дата обращения: 22.01.2015).

65. Ясуда X. Полимеризация в плазме / X. Ясуда. - М.: Мир, 1988. - 374с.

66. Гильман А.Б. Плазмохимическая модификация поверхности полимерных материалов / А.Б. Гильман, В.К. Потапов // Прикладная физика. - 1995. - № 3. - С.14-22.

67. Ziegler J. The Stopping and Range of Ions in Solids /J. Ziegler, J. Biersack, J. Littmark. -N.Y.: Pergamon Press, 1985. - 156 p.

68. Гиллет Дж. Фотофизика и фотохимия полимеров. Введение в изучение фотопроцессов в макромолекула / Дж. Гиллет; пер. с англ. - М.: Мир, 1988. -389 с.

69. Качан A.A. Фотохимическое модифицирование полиолефинов / A.A.

Качан, П.В. Замотаев. - Киев: Наукова думка, 1990. - 280с.

131

70. Красовский A.M. Получение тонких пленок распылением полимеров в вакууме / А.М.Красовский, Е.М.Толстопятов. - Минск: Наука и техника, 1989.- 181с.

71. Hirotsu Т. Plasma Surface Modification of Polymers. Relevance to Adhesion / T. Hirotsu, S. Ohnishi // J. of Adhesion. - 1980. Vol. 11. - P. 57.

72. Ricard A. Reactive plasmas / A. Ricard. - Paris: SFV, 1996. - 180p.

73. Батыршин P.T. Очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты, плазменно-модифицированными мембранами: Дис. ... канд. техн. наук / КНИТУ, - Казань, 2013. - 141 с

74. Strobel Eds.M. Plasma Surface Modification of Polymers. Relevance to Adhesion / Eds. M. Strobel, C.S. Lyons, K.L. Mittal. - The Netherlands: VSP BV, 1984.-246 p.

75. Kinloch A.I. Adhesion and Adhesives / A.L. Kinloch. - N.Y.: Chapmen and Hall, 1987,- 167 p.

76. Kaelble D.H. Physical Chemistry of Adhesion / D.H. Kaelble. - N.Y.: Wiley Inc, 1971.-141 p.

77. Wu S. Polymer Interfaces and Adhesion / S. Wu. - N.Y.: Marcel Dekker, 1982. -630 p.

78. Банковский A.C. Электрические свойства пространственно-неоднородной низкотемпературной плазмы положительного столба газового разряда в поперечном магнитном поле / А.С. Банковский, А.А. Захаров // Вестник Саратовского государственного технологического университета. - 2007. -№2.-С. 83-88.

79. Дряхлов В.О. Плазмохимия мембран/ И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов// Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции «Современные инновации в науке и технике». - Курск. - 2014. -С. 346-349.

80. Кравец Л.И. Получение полимерных «diode-like" мембран модификацией полиэтилентерефталатных трековых мембран в плазме / Л.И. Кравец, А.И.

Драчев, А.Б. Гильман, Е.Н. Демидова // Нанотехника. - 2008. - № 1. - С. 4851.

81. P.W. Kramer P.W. Low temperature plasma for the preparation of separation membranes / P.W. Kramer, Y.S. Yeh, H. Yasuda // J. of Membrabe Sci. - 1989. Vol. 46, № l.-p. 1-28.

82. Kita H. Gas perm selectivity of carbonized polypyrrolone membrane / Kita H., M. Yoshino, K. Tanaka // Chem. Com.-Chem. Soc. - 1997. Vol. 46, № 1. -P. 1051-1052.

83. Рябинкии H.B. Плазмохимическое модифицирование газоразделительной мембраны / H.B. Рябинкин, С.И. Семёнова, С.И. Смирнов, А.В. Тарасов // Тез. докл. Всероссийской научной конференции "Мембраны-98". - М., 1998. -С. 82.

84. Ruaan R.-C. Oxygen/nitrogen separation by plybutadiene/polycarbonate composite membranes modified by ethylenediamine plasma / R.-C. Ruaan, T.-H. Wu, S.-H. Chen, J.-Y. Lai // J. Membr. Sci. - 1998. Vol. 138, № 2. - P. 213-220.

85. Rybkin V.V. Kinetic Features of Initiation of Poly (ethylene terephthalate) Oxidative Degradation Processes in Oxygen Plasma / V.V. Rybkin, A.B. Bessarab, E.A. Kuvaldina // Pure and Appl. Chem. - 1996. Vol. 68, № 5. - P. 1041-1045.

86. Гильман А.Б. Плазмохимическая модификация поливинилтриметилсилановой мембраны для термопервапорации / А.Б. Гильман, А.И. Драчев, И.Б. Елкина, JI.C. Шибряева // Химия высоких энергий. - 1999.-№ 2.-С. 165.

87. Черкасов А.Н. Ультрафильтрация на ядерных фильтрах / А.Н. Черкасов, O.JI. Власова, С.В. Царева // Коллоидный журнал. - 1990. - № 2. - С. 323-328.

88. Кабанов В.Я. Получение полимерных биоматериалов с использованием радиационно-химических методов / В.Я. Кабанов // Успехи химии. - 1998. -№67.-С. 861-895.

89. Кочкодан В.М. Привитая полимеризация стирола на поверхности

полиэтилентерефталатных ядерных фильтров / В.М. Кочкодан, М.Т. Брык,

Б.В. Мчедлишвили // Укр. хим. журн. - 1987. - № 1 - С. 29-31.

133

90. Шатаева JI.K. Особенности смачивания и адсорбционных свойств трековых мембран на основе полиэтилентерефталата / Л.К. Шатаева, И.Ю. Ряднова, А.Н. Нечаев // Коллоидный журнал. - 2000. - № 1 - С. 126-132.

91. Shue F. Possibilities offered by plasma modification and polymerization to enhance the bioand hemocompatibility of polyester membranes / F. Shue, G. Clarotti, J. Sledz, A. Mas // Makromol. Chem. - 1993. Vol.73, № 3. - P. 217-236.

92. Shufang Y. Nano wheat fields prepared by plasma-etching gold nanowire-containing membranes / Y. Shufang, N. Li, J. Wharton // Nano Lett. - 2003. Vol. 3, № 6. - P. 815-818.

93. Iwa T. Gas permeabilities of NH3-plasma-treated polyethersulfone membranes / T. Iwa, H. Kumazawa, S.-Y. Bae // J. Appl. Polym. Sci. - 2004. Vol. 94, № 2. -P. 758-762.

94. Tu С.-Y. Acrylamide plasma-induced polymerization onto expanded poly (tetrafluoroethylene) membrane for aqueous alcohol mixture vapor permeation separation / C.-Y. Tu, C.-P. Chen, Y.-C. Wang // Eur. Polym. J. - 2004. Vol. 40, № 7 - P. 1541-1549.

95. Кравец Л.И. Исследование поверхностных и электрохимических свойств полипропиленовой трековой мембраны, модифицированной в плазме неполимеризующихся газов / Л.И. Кравец, А.Б. Гильман, М.Ю. Яблоков // Электрохимия - 2013. - № 7 - С. 760-774.

96. Жданов Г.С. Основные подходы к модифицированию трековых мембран из полиэтилентерефталата / Г.С. Жданов, Н.К. Китаева, Е.А. Баннова, Л.В. Миняйло // ГНЦ РФ "Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского" - 2004. - 2 - С. 3-7.

97. Кравец Л.И. Низкотемпературная плазма как инструмент модифицирования свойств полимерных мембран / Л.И. Кравец, А.Б. Гильман, G. Dinescu // Сборник научных трудов 5-ой Всеросийской конференции «Актуальные проблемы химии высоких энергий». - Москва. -2012.-С. 60-64.

98 Абдуллин И.Ш. Модификация композиционных мембран / И.Ш. Абдуллин, Р. Г. Ибрагимов, В. В. Парошин, О. В. Зайцева // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 15. - С. 76-84.

99. Абдуллин И.Ш. ВЧЕ-плазма в технологии изготовления трубчатых ультрафильтров / И.Ш. Абдуллин, Р. Г. Ибрагимов, В. В. Парошин // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 15. - С. 63-66.

100. Абдуллин И.Ш. Усовершенствование технологии производства трубчатых ультрафильтров БТУ-0,5/2 / И.Ш. Абдуллин, Е.С. Нефедьев, Р.Г. Ибрагимов // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. -№ 3. - С. 50-54.

101. Абдуллин И.Ш. Применение мембранной технологии для очистки сточных вод кожевенно-обувных предприятий / И.Ш. Абдуллин, Е.С. Нефедьев, Р.Г. Ибрагимов // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 3. - С. 21-27.

102. Абдуллин И.Ш. Неравновесная низкотемпературная плазма пониженного давления в процессах обработки натуральных полимеров / И.Ш. Абдуллин, Р.Ф. Ахвердиев, М.Ф. Шаехов М.Ф. // Вестник Казанского технологического университета. - 2003. - № 2. - С. 348-353.

103. Дряхлов В.О. Исследование разделения водомасляных эмульсий с помощью мембран, обработанных в потоке плазмы/ В.О. Дряхлов// Сборник материалов Открытый конкурс научных работ студентов и аспирантов им. Н.И. Лобачевско. - Казань. - 2012. - С. 460-461.

104. Дряхлов В.О. Исследование разделения водомасляной эмульсии с помощью мембран, обработанных в плазме/ В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев// Сборник статей всероссийской научно-практической конференции студентов и учащихся на тему: «Формирование исследовательских компетенций у студентов профессиональной школы как фактор экологической безопасности окружающей среды». - Казань. - 2012. - с. 104-107.

105. Справочник по маслам [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.petrochemistry.ru/masla_instr.php (дата обращения: 15.02.2015).

135

106. Косинтол 242 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: file:///C:/Users/%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B4/Downloads/katalog_produ kcii_74.pdf (дата обращения: 12.02.2015).

107. Siegel Ed. В.М. Modern developments in electron microscopy / Ed.

B.M.Siegel. - London: Academic Press, 1964. - 246 p.

108. Planche V.P. Proceedings of 12th International Symposium on Plasma Chemistry / V.P. Planche // Minneapolis: University of Minnesota Press. - 1995. -V.l - P. 21.

109. Харрик H. Спектроскопия внутреннего отражения / H. Харрик. - М.: Мир, 1970.-336 с.

110. Nitschke М. Low-pressure plasma polymer modification from the FTIR point of view / M. Nitschke, J. Meichsner // Journal of Applied Polymer Science. -1997. - V.65. - № 2. - P. 381.

111. ГОСТ P ИСО/МЭК 17025-2006 - Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий. - М.: Стандартинформ, 2007.-26 с.

112. Оборудование компании Malvern Instruments Ltd [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.exiton-analytic.ru/malvern/ (дата обращения: 19.02.2015).

113. Система для характеризации наночастиц Malvern Zetasizer Nano ZS [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ckp-nano.msu.ru/equipment/151 (дата обращения: 22.02.2015).

114. Дряхлов В.О. Влияние параметров плазмы пониженного давления на эффективность мембранного разделения водомасляных эмульсий/ В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, И.Ш. Абдуллин, Б.С. Бонев// ВОДА: ХИМИЯ и ЭКОЛОГИЯ. - 2015. - № 2. -

C. 25-30.

115. Дряхлов В.О. Очистка эмульгированных сточных вод плазменно-модифицированными мембранами/ В.О. Дряхлов, А.В. Федотова// Материалы Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием, состоявшейся в рамках недели науки АФ

136

КНИТУ-КАИ «Актуальные проблемы науки в студенческих исследованиях». - Альметьевск. - 2014. - С. 33-35.

116. Дряхлов В.О. Очистка водомасляных эмульсий комбинированным методом с использованием мембранных и сорбционных технологий / В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, И.Ш. Абдуллин, А.В. Федотова// Экспозиция Нефть Газ. - 2015. - № 2. - С. 62-65.

117. Федотова А.В. Разделение водомасляной эмульсии полиакрилонитрильными мембранами, обработанными в потоке плазмы в среде аргона и азота / А. В. Федотова, В.О. Дряхлов, В. S. Bonev // Вестник Казанского технологического университета.

118. Дряхлов В.О. Разделение эмульсии с использованием мембран, обработанных в плазме/ В.О. Дряхлов, В.М. Ахметов// Сборник статей «Пятые Камские чтения». - Набережные Челны. - 2013. - С. 70-74.

119. Дряхлов В.О. Разделение эмульсии плазменно-модифицированными мембранами / В.О. Дряхлов, И.Ш. Абдуллин, И.Г. Шайхиев // Сборник докладов всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы». - Казань. - 2014. - С. 35-38.

120. Дряхлов В.О. Интенсификация очистки водомасляных эмульсий плазменно-модифицированными полиакрилонитрильными мембранами / В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, И.Ш. Абдуллин // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 3. - С. 148-150.

121. Dryahlov V.O. Oily wastewater treatment using membranes modified by plasma/ V.O. Dryahlov, I.G. Shaihiev, B.S. Bonev, I.Sh. Abdullin // Energy and Environmental Engineering. - 2013. - V.l. - № 3. - P. 105-110.

122. Купцов A.X. Мир Химии / A.X. Купцов, Г.Н. Жижин. - M.: Техносфера, 2013.-686 с.

123. Временная типовая методика определения экономической

эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки

экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением

окружающей среды. - М., 1999. - 96 с.

137

УТВЕРЖДАЮ Утверждаю

Р.М.

2014 г.

АКТ

промышленных испытании по очистке сточных вод, содержащих нефтепродукты методом ультрафильтрации

Сточные воды, содержащие нефтепродукты, образуются в процессе эксплуатации ^^и обслуживании оборудования химических и нефтехимических предприятий. В связи со сложностью многокомпонентного состава, устойчивостью к воздействию микроорганизмов, а так же необходимостью разрушения устойчивой структуры сточных вод, содержащих нефтепродукты, традиционные методы механической и биологической очистки недостаточно эффективны, что приводит к попаданию их в природные водные экосистемы.

Использование мембранных технологий позволяют решить одновременно ряд проблем: получения чистой воды, пригодной для повторного использования в технических целях или отвода в естественные водоемы; сокращения затрат на размещения вредных отходов производства и создания малоотходного ^^технологического процесса производства. Таким образом, усовершенствование процесса локальной очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, методом ультрафильтрации позволит снизить техногенную нагрузку на окружающую среду, в • частности, поверхностные водные объекты.

На основании вышеизложенного в рамках научной работы, проводимой в Казанском национальном исследовательском технологическом университете, проведены промышленные испытания очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, методом ультрафильтрации и обратного осмоса.

Процесс очистки проведен с использованием мембранных установок производства ООО «ТатНефтеСервис». Последние имеют следующие характеристики: площадь фильтрации 1 м, материал ультрафильтрационной

и обратноосмотической мембраны полиэфирсульфон и ацетат целлюлозы соответственно, тип мембранного элемента - рулонный.

производительность и эффективность мембранной очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты. В ходе ультрафильтрации при скорости процесса 37 дм3/м2-ч и давлении 5 бар, начальной и конечной концентрации нефтепродуктов в исследуемых сточных водах 16450 и 312 мг/л соответственно эффективность очистки составила 98,1 %. Производительность обратноосмотической мембраны - 24 дм /м -ч, давление- 12 бар, начальная и конечная концентрации нефтепродуктов -312 и 2,12 мг/л соответственно, эффективность - свыше 99 %.

Таким образом, в результате проведенных промышленных испытаний ^^подтверждена целесообразность мембранных методов очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, с последующей возможностью сброса последних на городские очистные сооружения.

В результате проведенных исследований определены

От КНИТУ

От ООО «ТатНефтеСервис»