Очистка сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, плазмообработанными полисульфонамидными мембранами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат наук Федотова Алина Викторовна

• Федотова Алина Викторовна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Федотова Алина Викторовна

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

Введение 5 ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОЧИСТКИ

СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЭМУЛЬГИРОВАННЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

1.1 Основные характеристики эмульсий нефтепродуктов

1.2 Влияние нефтепродуктов на окружающую среду

1.3 Методы очистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов

1.3.1 Основные характеристики мембран и мембранных процессов

1.3.2 Массоперенос через мембраны

1.3.3 Свойства полимерных мембран

1.3.4 Мембранное разделение эмульсий

1.4 Плазменная обработка мембран

1.4.1 Общие сведения

1.4.2 Физико-химические основы плазмохимической обработки полимерных материалов

1.4.3 Исследования в области плазмохимии мембран 34 ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ И СРЕДСТВА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1 Качественный и количественный состав модельных эмульсий

2.2 Свойства полисульфонамида

2.3 Лабораторная установка ультрафильтрационного разделения

2.4 Сорбционная доочистка эмульсии

2.5 Мембранная установка обратного осмоса 43 2.6. Плазмохимическая модификация мембран

2.7 Регенерация мембран

2.8 Методика определение производительности и эффективности разделения модельных сточных вод мембранами

2.9 Определение показателя ХПК эмульсии и фильтратов

2.10 Электронная микроскопия

2

2.11 Краевой угол смачивания

2.12 Рентгеноструктурный анализ

2.13 Инфракрасная спектроскопия

2.14 Определение размера частиц дисперсной фазы эмульсии

2.15 Определение нефтепродуктов

2.16 Математическая обработка результатов исследований

2.16.1 Определение погрешности измерения объема фильтрата

2.16.2 Акт метрологической проработки 57 ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗДЕЛЕНИЯ МОДЕЛЬНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

3.1 Определение основных параметров мембранного разделения эмульсий

3.2 Исследование разделения эмульсии плазмообработанными полисульфонамидными мембранами

3.3 Исследования поверхностных и структурных характеристик

исходных и плазмообработанных мембран

3.3.1 Электронная микроскопия

3.3.2 ИК-спектроскопия

3.3.3 Краевой угол смачивания

3.3.4 Рентгеноструктурный анализ

3.4 Регенерация мембран

3.5 Адсорбция ультрафильтрата 97 ГЛАВА 4. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ЭМУЛЬГИРОВАННЫЕ НЕФТЕПРОДУКТЫ

4.1 Образование жидких отходов нефтепродуктов

в Республике Татарстан

4.2 Очистка сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты

4.3 Экономическая оценка мембранной очистки сточной воды от нефтепродуктов 111 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114 Список использованных источников

Приложение

3

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВМЭ - водомасляная эмульсия ВЧЕ - высокочастотная емкостная ДЭС - двойной электрический слой ИК - инфракрасная

МНВПО - метод нарушенного внутреннего полного отражения

НДС - норматив допустимых сбросов

НП - нефтепродукты

ОАО - открытое акционерное общество

ОММ - отработанное моторное масло

ПАВ - поверхностно активное вещество

ПДК - предельно допустимая концентрация

ПСА - полисульфонамид

ПЭС - полиэфирсульфон

РСА - рентгеноструктурный анализ

СВ - сточные воды

СВСНП - сточные воды, содержащие нефтепродукты СОЖ - смазочно-охлаждающая жидкость СР - свободные радикалы УВ - углеводороды

ХПК - химическое потребление кислорода

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

Введение

Водные ресурсы приобретают всё большую ценность ввиду повсеместного снижения их качества и количества вследствие необратимо увеличивающейся мировой промышленной мощности, способствующей образованию огромного количества сточных вод (СВ), которые попадая в природные водоисточники, приводят к деградации последних.

Важное место в рассматриваемой проблеме занимают сточные воды, содержащие нефтепродукты (СВСНП), которые являются одними из глобальных приоритетных загрязнителей окружающей среды.

Самой природой созданы и эффективно функционируют механизмы саморегуляции потоков веществ, энергии и информации, обеспечивающие устойчивое состояние экосистем и биосферы в целом.

В области инженерной защиты окружающей среды применяются процессы фильтрования, отстаивания и биологической очистки СВ, являющиеся техногенными аналогами природных процессов фильтрации вод через грунты, оседания песка в водоемах и биологического окисления в естественных условиях, соответственно. К этой же категории

«природоподобных» технологий относятся и мембранные методы.

5

Природные мембраны обеспечивают обменные процессы внутри живого организма и с окружающей средой. Искусственные мембраны представляют собой селективно-проницаемую перегородку, используемую в технике для разделения гомогенных или гетерогенных смесей, состоящих из двух или более компонентов. Таким образом, общее свойство природных и техногенных мембран - селективный транспорт компонентов среды.

Актуальность работы. Сточные воды (СВ), содержащие нефтепродукты (НП), образуются при переработке и применении углеводородов (УВ) в процессе технологического цикла вследствие неплотного и негерметичного соединения основных узлов аппаратов и трубопроводов, износа оборудования и несоблюдения регламента эксплуатации, а также при аварийных или несанкционированных сбросах. Независимо от источника образования, рассматриваемые стоки должны быть локализованы и очищены до нормативных значений.

В практике очистки воды от НП применяются большинство известных механических, физико-химических и биологических методов. С целью очистки от УВ фазы, используются деструктивные методы термического, химического и биологического окисления, а также сорбция. Для целенаправленной рекуперации НП применимы нефтеловушки и деэмульгаторы, центрифуги и мембраны. При наличии в составе рассматриваемых сточных жидкостей эмульгаторов, к которым относятся поверхностно-активные вещества (ПАВ) и мельчайшие примеси, как ил и глина, образуется эмульсия, что создает дополнительные трудности при работе очистных сооружений, связанные с необходимостью разрушения агрегативно-устойчивой многокомпонентной биологически не разлагаемой структуры, что обусловливает дополнительные затраты и меньшую эффективность очистки.

Применение мембранных методов, сочетающих высокую

эффективность, полифункциональность, эргономичность, а также

возможность организации частично замкнутых технологических процессов

для очистки СВ от НП, в этой связи, является целесообразным. Однако при разделении дисперсных систем мембранами с частицами различного размера, как в случае НП, наблюдается явление концентрационной поляризации дисперсной фазы на поверхности и в порах фильтр-элемента, в связи с чем использование методов модификации мембранных фильтрующих поверхностей, таких как высокочастотная емкостная (ВЧЕ) низкотемпературная плазменная обработка при пониженном давлении для придания мембранам требуемых технологических характеристик является актуальным.

Цель диссертационной работы состояла в интенсификации процессов ультрафильтрационной очистки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты на основе применения плазмообработанных полисульфонамидных (ПСА) мембран для снижения антропогенной нагрузки на окружающую природную среду.

На основании вышеизложенной цели сформулированы следующие задачи:

1. Провести обработку ПСА мембран в потоке ВЧЕ плазмы пониженного давления в различных газовых средах с варьированием параметров обработки.

2. Определить режимы плазмообработки ПСА мембран, при которых достигаются наибольшая эффективность и производительность разделения эмульсии типа «масло в воде».

3. Определить влияние ВЧЕ плазмообработки различных газовых сред на внутреннюю структуру и поверхность ПСА мембран.

4. Исследовать возможность регенерации отработанных ПСА мембран химическими реагентами и плазмой.

5. Провести сорбционную доочистку ультрафильтратов от НП, полученных при разделении модельной водомасляной эмульсии (ВМЭ).

6. Провести очистку реальных СВ, образующихся на

нефтеперерабатывающем предприятии, с использованием

7

немодифицированной и наиболее селективной плазмообработанной ПСА мембран. Оценить токсичность очищаемых вод.

7. Предложить принципиальную технологическую схему очистки эмульсии типа «масло в воде», с использованием мембранных и сорбционных технологий.

Методы исследования, используемые в настоящей работе:

• потенциометрический - с использованием автоматического титратора марки «Т70» фирмы «Mettler Toledo» для определения значений показателя химического потребления кислорода (ХПК);

• атомно-силовая микроскопия - использовался зондовый микроскоп марки «MultiMode V» фирмы «VEECO»;

• дифрактометрия - рентгеноструктурный анализ осуществлялся на приборе марки «Rigaku Ultima IV»;

• метод сидячей капли для измерения краевого угла смачивания с помощью аппарата марки «Kruss DSA 20E»;

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

• ИК-спектрометрия на базе ИК Фурье-спектрометра марки «ИнфраЛЮМ ФТ-08»;

• определение НП с использованием концентратомера марки «КН-3».

Научная новизна.

• Получены новые экспериментальные результаты обработки ПСА мембран ВЧЕ низкотемпературной плазмой пониженного давления в газовых средах аргона и азота, аргона и воздуха в соотношении 70:30, а также в среде 100 % воздуха с варьированием параметров обработки.

• Исследовано разделение модельной ВМЭ на базе масла марки «И-20А» ПСА мембранами, обработанными в потоке ВЧЕ низкотемпературной плазмы пониженного давления, с последующим определением параметров, при которых достигаются максимальные значения эффективности и

производительности разделения эмульсии.

• Показано, что обработка ВЧЕ плазмой пониженного давления способствует уменьшению шероховатости поверхности, увеличению гидрофильности мембран за счет образования на их поверхности кислородсодержащих функциональных групп. Выявлено снижение кристалличности поверхности ПСА мембран при плазмообработке в среде аргона и азота, аргона и воздуха, увеличение кристалличности при воздействии плазмы, образуемой в среде воздуха.

Практическая значимость.

• Проведена очистка отработанной эмульсии на базе смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) марки «Ленол-10МБ», образующейся в ходе производственной деятельности в Управлении «Татнефтегазпереработка» ПАО «Татнефть» методом ультрафильтрации с последующими адсорбцией и обратным осмосом, в результате чего концентрация НП снижается с 17400

3 3

мг/дм до 0,05 мг/дм .

• Предложена принципиальная технологическая схема очистки отработанной эмульсии НП с использованием мембранных и сорбционных технологий с дальнейшей утилизацией масляной фазы и возможностью организации частично замкнутого водооборота.

Положения, выносимые на защиту:

1. В результате обработки ПСА мембран в потоке ВЧЕ плазмы пониженного давления происходит увеличение эффективности разделения ВМЭ, в частности, в составе СВ, содержащих СОЖ.

2. Воздействие плазмы на поверхность мембран приводит к снижению шероховатости, увеличению смачиваемости и изменению их химической структуры.

3. Регенерация ПСА мембран после разделения ВМЭ достигается обратной промывкой раствором ПАВ, в то время как эффект от регенерации плазмой не выявлен.

4. Адсорбция модельной и отработанной промышленной эмульсии активированным углем и диатомитом с последующим обратным осмосом очищает ультрафильтрат ВМЭ до санитарно-гигиенических нормативов.

5. Предлагаемая принципиальная технологическая схема способствует снижению антропогенной нагрузки рассматриваемых загрязняющих веществ на окружающую природную среду, что подтверждается результатами биотестирования.

Личный вклад автора заключается в обсуждении цели и задач диссертации, проведении аналитического обзора методов очистки ВМЭ, осуществлении экспериментов и обсуждении полученных результатов исследований, а также написании публикаций по теме диссертации и участии в работе конференций.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих материалах конференций различного уровня: сборник докладов III Международной молодёжной научной конференции «Экология и рациональное природопользование агропромышленных регионов» (Белгород, 2015); материалы IX международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы инновационного развития нефтехимии» (Нижнекамск, 2016); сборник научных трудов молодых ученых, аспирантов, студентов и преподавателей VII Молодежного экологического конгресса «Северная пальмира» (Санкт-Петербург, 2016); материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, студентов и школьников (с международным участием) «Химия. Экология. Урбанистика» (Пермь, 2017); материалы Всероссийской научно-практической конференции «Экология, ресурсосбережение и охрана окружающей среды на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки» (Нижнекамск, 2017); сборник статей научно-практической конференции с международным участием «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность - 2017» (Севастополь, 2017)

Публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены в 13 научных публикациях: 7 статей, из них 4 - в рецензируемых журналах из перечня ВАК Минобрнауки России и 3 - в журналах из перечня международных баз Scopus и Web of science и 6 - в материалах конференций различного уровня.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из 4 глав, выводов и приложений, изложена на 136 страницах, включает 22 таблицы, 37 рисунков, список литературы содержит 153 наименование источников.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЭМУЛЬГИРОВАННЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ 1.1 Основные характеристики эмульсий нефтепродуктов

СВ практически всех предприятий машиностроения, переработки нефти содержат эмульгированные НП [1]. Данные сточные жидкости различаются по свойствам, по рН среды, по температуре и по составу загрязнений. Такие СВ представляют собой самоэмульгирующиеся коллоидные системы, обладающие термодинамической и кинетической устойчивостью.

Состав нефтезагрязнений в СВ различных предприятий определяется, товарными НП. Это автомобильное, дизельное, котельное топливо и смазочные материалы.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) НП в воде составляет от

3 3

0,05 до 0,30 мг/дм в зависимости от цели водопользования и 0,6 мг/дм для вод, предназначенных к сбросу в коллектор.

Нефтезагрязнения в стоках имеют меньшую плотность по сравнению с водой и малую растворимость в воде. [2].

НП в воде, ввиду меньшей плотности, образуют плавающую пленку или эмульсию типа «нефть в воде».

Эмульсия - система, состоящая из двух взаимонерастворимых жидкостей, одна из которых диспергирована в виде мельчайших капелек в другой. Эмульсии являются устойчивыми системами, которые не разрушаются в течение длительного времени и представляют проблему при очистке производственных СВ.

Устойчивость эмульсии зависит от различных факторов: крупности эмульгированных частиц, поверхностного натяжения жидкости, наличия стабилизаторов эмульсии, ПАВ и др., наибольшее влияние, среди которых, оказывает поверхностное натяжение жидкости [3].

1.2 Влияние нефтепродуктов на окружающую среду

Нефть и НП относятся к одним из наиболее вредных химических загрязнителей, которые комплексно оказывают воздействие на литосферу, гидросферу и атмосферу и, как следствие, вызывают неконтролируемые изменения в окружающей среде. По меньшей мере, 80 % проб природных вод в той или иной концентрации содержат НП.

Нефть и НП образуют на поверхности воды пленку, которая резко сокращает газо- и водообмен между океаном и атмосферой, губит микроорганизмы, рыб, морских птиц [4-8]. 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 УВ на важные процессы в клетках и, особенно на процессы обмена.

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

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

4. Болезненные изменения, вызванные попаданием рассматриваемого загрязнителя в организм. Поражение в результате накопления УВ 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 [9].

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 УВ.

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.

Загрязнение может затрагивать пласты подземных вод питьевого назначения. Минерализация последних под влиянием НП может повышаться в несколько раз. В ряде нефтедобывающих районов, в том числе и в Республике Татарстан, загрязнение подземных вод отмечается по всей глубине геологического разреза [10].

Таким образом, на основании вышеизложенного, показана необходимость минимизации поступления рассматриваемых загрязняющих веществ организацией эффективных технологий очистки СВ от НП.

1.3 Методы очистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов

При выборе эффективного метода очистки воды от УВ необходимо учесть, что НП в воде находятся в трех разных состояниях: плавающем, эмульгированном и растворенном. В настоящее время очистку СВ от нефти и УВ осуществляют применением механических, физико-химических, химических и биохимических методов очистки.

Механические методы очистки позволяют удалять только плавающую на поверхности воды нефть и НП. Эмульгированная и растворенная нефть механической очисткой не извлекается, полнота удаления УВ невысока, поэтому такая очистка малоэффективна.

Химические методы предполагают использование химических реагентов, в частности, деэмульгаторов, которые нейтрализуют действие

эмульгаторов, реагируя с ними химически, или вытесняют их с поверхности капель эмульсии. В качестве деэмульгаторов обычно применяют ПАВ, обладающие более высокой, чем эмульгаторы, поверхностной активностью, но меньшей стабилизующей способностью. Деэмульгирование приводит к полному или частичному расслоению образующих эмульсию жидкостей, что происходит, когда действие стабилизаторов эмульсий (эмульгаторов) перестаёт быть эффективным, т.е. образуемые ими на поверхности капель защитные оболочки разрушаются или теряют способность предотвращать коалесценцию [11].

В результате происходящих химических реакций возможно образование веществ еще более токсичных, чем исходные поллютанты.

К физико-химическим методам удаления эмульгированных НП относятся коагуляция, флотация, сорбция, экстракция и другие.

При коагуляционной очистке, в эмульсионные стоки добавляют коагулянты, при добавлении которых происходит укрупнение частиц эмульсии. Наиболее часто используются порошкообразные FeSO4 ■ 7^0 и Ca(OQ)2 [12]. Достоинством метода является простота. Недостатки -увеличение солесодержания очищенной воды, необходимость реагентного хозяйства, поддержание определенного значения рН очищаемой среды.

Флотация - процесс, основанный на слиянии отдельных частиц эмульсии под действием молекулярных сил с пузырьками тонкодиспергированного в воде воздуха, всплывании образующихся при этом агрегатов и образовании пены на поверхности флотатора. Различают три вида флотации: пенная (безнапорная), напорная и электрофлотация.

В последние годы для очистки поверхностных вод с большим

содержанием органических соединений все чаще применяют напорную

флотацию [13, 14]. Установки напорной флотации просты и надежны в

эксплуатации, обеспечивают по сравнению с нефтеловушками в 5-10 раз

меньше остаточное содержание загрязнений и имеют в 5-10 раз меньшие

габариты [15]. Достоинства: непрерывность процесса, широкий диапазон

15

применения, простота аппаратуры, высокая степень очистки и возможность получения шлама более низкой влажности. Недостатки - необходимость компрессорного хозяйства для сжатия воздуха, в некоторых случаях применение коагулянтов и т.д.

Сорбционная очистка заключается в поглощении эмульгированных или растворенных НП твердой пористой поверхностью. Сорбция - один из наиболее эффективных методов очистки от растворенных органических веществ СВ предприятий, различных отраслей промышленности. Сорбционная очистка может применяться самостоятельно и совместно с биологической, как метод предварительной и глубокой очистки.

Наиболее часто применяемым сорбентом для удаления УВ из СВ являются активированные угли [16]. Высокими сорбционными характеристиками обладают активированные угли типа КАД-йодный, БАУ, АГ-3, СКТ, ДАУ, АГМ [17]. Эффективность удаления НП методом механического отстаивания составляет примерно 80 %, при этом их

-5

содержание составляет 2-4 мг/дм , что значительно превышает значения ПДК по НП [18]. Преимуществом этого метода является высокая степень очистки. Недостаток - высокая цена промышленных сорбентов.

Для удешевления очистки применяют сорбенты, полученные из целлюлозосодержащих отходов деревопереработки и сельскохозяйственного сырья. Активированные угли получают из опилок, щепы и других отходов деревоперерабатывающей промышленности [2,19,20], лигнина [21, 22], избыточного активного ила [23-25], продуктов переработки сельскохозяйственного сырья [26, 27]. Достоинствами таких углей является дешевизна.

В качестве сорбционных материалов для извлечения НП из водных сред также применяют природные материалы различных пород [28, 29].

В последнее время в качестве сорбционных материалов интенсивно

используются отходы промышленного и сельскохозяйственного

производства [30-32]. Достоинствами последних являются возобновляемая

16

сырьевая база, дешевизна, доступность, эффективность удаления поллютантов, зачастую выше, чем с использованием промышленных сорбентов.

Для очистки ВМЭ возможно использование метода экстракции, с использованием в качестве экстрагентов УВ фракции С10-С16 [33]. Отмечено, что данный экстрагент растворяется в воде и не позволяет достичь требуемых степеней очистки [34]. Достоинствами способа является возможность извлечения не только эмульгированных, но и растворенных в воде поллютантов.

Биологическая очистка в аэробных условиях. На сегодняшний день биологическая очистка СВ является основным способом удаления из последних органических и неорганических, бактериальных поллютантов [35]. Процесс биологической очистки основан на способности микроорганизмов активного ила, использовать растворенные загрязняющие вещества в качестве источника питания в процессе жизнедеятельности. Указанный метод широко применяется для удаления НП из сточных жидкостей [36]. Интенсификация очистки нефтесодержащих стоков, в том числе и ВМЭ, осуществляется за счет внесения в последние необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов активного ила биогенных элементов; использование биологически активных веществ, витаминов, ферментов; применения устойчивых к токсикантам штаммов микроорганизмов [37].

Достоинствами процесса биологической очистки является простота технологического оборудования, возможность очистки большого объема СВ; к недостаткам можно отнести большое время очистки, невозможность утилизации продуктов переработки нефти в больших концентрациях, восприимчивость микроорганизмов активного ила к параметрам очищаемого стока (рН, температура, наличие токсикантов), необходимость постоянного аэрирования очищаемых СВ, наличие адаптированной микрофлоры и т.д.

В связи с тем, что отработанные СОЖ и другие эмульсии типа «масло в воде» имеют высокое содержание в своем составе НП, вышеназванные способы очистки водомасляных эмульсий малопригодны. В то же время стоит отметить, что в настоящее время распространение получает метод разделения ВМЭ с использованием полимерных мембран.

1.3.1 Основные характеристики мембран и мембранных процессов

Мембранные методы основаны на разделении гомогенных или гетерогенных смесей, состоящих из двух или более компонентов, с помощью мембраны, под воздействием прикладываемой к системе движущей силы. В качестве таковой используются градиент концентрации, например, в процессах диализа и осмоса; градиент температуры - термоосмос и мембранная дистилляция; электрического потенциала - электродиализ. Однако, наибольшее распространение в науке и промышленности получили баромембранные процессы, осуществляемые под воздействием давления -микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос, различающиеся по размерам пор применяемых мембран, а, следовательно, и по размеру разделяемых компонентов [38].

Мембрана представляет собой селективно-проницаемый барьер, через который под воздействием движущей силы поток смеси разделяется на проходящий фильтрат (пермеат) и задерживаемый концентрат (ретентат). Схема процесса представлена на рисунке 1.1.

Концентрат

/

Смесь —ь Фильтрат

^^^^^^2 -

1 - ячейка, 2 - мембрана

Рисунок 1.1 - Схема процесса мембранного разделения.

Все мембраны, используемые в различных процессах, классифицируются в зависимости от материала, на основе которого они изготовлены (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Классификация мембран.

Существуют мембраны естественные (природные) и искусственные (синтетические), которые также делятся на жидкие и твердые, изготовленные из различных органических или неорганических материалов [39].

В настоящее время подавляющее большинство предлагаемых на рынке мембран производятся из полимерных материалов. Однако, в последнее время появляются сообщения об успешном применении композиционных мембран из неорганических и органических материалов, в которых сочетаются хорошие свойства обеих составляющих. Среди прочих, особое значение имеют керамические мембраны [40-42]. Жидкие мембраны на данный момент находятся в стадии разработки и используются только в исследовательских целях [43].

Классификация мембран в соответствии с их структурой (рисунок 1.3)

связана с механизмом их функционирования и применением.

19

Рисунок 1.3 - Классификация мембран по морфологии и структуре: а) пористые; б) пористые с толстым активным слоем; в) симметричные; г) асимметричные.

Пористые структуры (рисунок 1.3 а) используются в процессах ультрафильтрации, микрофильтрации, в то время как фильтр-элементы без пор (рисунок 1.3б) используются в процессе обратного осмоса, первапорации, газоразделения, нанофильтрации и электродиализа.

Другим критерием для классификации является симметричность или асимметричность.

Асимметричные органические мембраны (рисунок 1.3г) представляют собой органические структуры, выполненные из одного полимера или комплекса из различных полимеров, имеют высокую проницаемость за счет тонкого рабочего слоя и значительную механическую прочность вследствие наличия толстого поддерживающего слоя [44].

Симметричные мембраны (рисунок 1.3в) отличаются тем, что в одном слое комбинированы, как активный фильтрационный слой, так и подложка, в связи с чем они применяются для диализа и электродиализа.

Фильтр-элементы также делятся на электропроводящие и неэлектропроводящие. К первым принадлежат металлические и ионопроводящие [45].

Независимо от структуры и свойств, ко всем мембранам предъявляются следующие требования:

• высокая селективность, выраженная задержанием на поверхности последней по отношению к веществу смеси;

• значительная производительность, определяемая как количество потока к произведению площади поверхности и времени процесса;

• химическая, механическая, термическая, коррозионная и биологическая устойчивость относительно разделяемой среды;

• экономичность [46].

С целью эксплуатации мембраны в определенном порядке монтируются в конструкционную единицу, называемую мембранным модулем.

Совокупность мембранных модулей образует мембранный аппарат.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Федотова Алина Викторовна, 2018 год

Список использованных источников

1. Бордунов В.В. Очистка воды от нефти и нефтепродуктов / В.В. Бордунов, С.В. Бордунов, В.В. Леоненко // Экология и промышленность России. - 2005. - № 8. - С. 8-11.

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

3. Долина Л.Ф. Современная технология и сооружения для очистки нефтесодержащих сточных вод: Монография. - Днепропетровск: Континент, 2005. - 296 с.

4. Орлов Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, И.Н. Лозановская. - М.: Высшая школа, 2002. - С. 25 - 27.

5. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: ФАИР - ПРЕСС, 2005. - 736 с.

6. Поконова Ю.В. Нефть и нефтепродукты. - СПб: Промис, 2003. -

901 с.

7. Ром В. Я. Экономическая и социальная география СССР: учеб. пособие для пед. институтов по географическим специальностям / В. Я. Ром, Л. А. Валесян, Э. Г. Григорьева и др. - М.: Просвещение, 1987. - С. 177 - 180.

8. Романова Э.П. Природные ресурсы мира / Э.П. Романова, Ю.Г. Ермаков, Л.И. Куракова. - М.: МГУ, 1993. - 304 с.

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

10. Влияние нефтепродуктов на окружающую среду [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.activestudy.info/vliyanie-nefti-i-пейергоёик^-па-окгагЬаушКЬиуи-вгеёи (дата обращения: 10.09.2017).

11. Левченко Д .Н. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения / Д.Н. Левченко, Н.В. Бергштейн, А.Д. Худякова, Н.М. Николаева. - М., 1967. - 200 с.

12. Петров В.Г. Комплексное обезвреживание и утилизация отходов бурения / В.Г. Петров, Е.А. Харалдина, М.А. Шумилова // Вестник Удмуртского университета. - 2011. - № 2. - С. 77-79.

13. Пашаян А.А. Проблемы очистки загрязненных нефтью вод и пути их решения / А.А. Пашаян, А.В. Нестеров // Экология и промышленность России. - 2008. - № 5. - С. 32-35.

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

15. Артемова В.А. Флотационная очистка вод, загрязненных минеральными маслами: Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Тюмень, 1987. -20 с.

16. Очистка сточных вод флотацией. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://me-system.ru/tehnologii/flotatsiya/ (дата обращения: 10.09.2017).

17. Кинле Х. Активные угли и их промышленное применение / Х. Кинле, Э. Бадер. - М.: Химия, 1984.- 215 с.

18. Яковлев В.С. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1987. - 152 с.

19. Srinivasakannan C. Production of activated carbon from rubber wood sawdust / C. Srinivasakannan, M.Z.A. Bakar // Biomass and Bioenergy. - 2004. Vol. 27, № 1. - P. 89-96.

20. Dias J.M. Waste materials for activated carbon preparation and its use in aqueous-phase treatment: A review / J.M. Dias, M.C.M. Alvim-Ferraz, M.F. Almeida, J. Rivera-Utrilla, M. Sánchez-Polo // Journal of Environmental Management. - 2007. Vol. 85, № 4. - P. 833-846.

21. Prakash B.G. Preparation of steam activated carbon from rubber wood

sawdust (Hevea brasiliensis) and its adsorption kinetics / B.G. Prakash Kumar, K.

117

Shivakamy, L.R. Miranda, M. Velan // Journal of Hazardous Materials. - 2006. Vol. 136, № 3. - P. 922-923.

22. Carrott P.J.M. Lignin - from natural adsorbent to activated carbon: A review / P.J.M. Carrott, M.M.L. Ribeiro Carrott // Bioresourse Technologe. -2007. Vol. 98, № 12. - P. 2301-2312.

23. Hayashi J. Preparation of activated carbon from lignin by chemical activation / J. Hayashi, A. Kazehaya, K. Muroyama, A.P. Watkinson // Carbon. -2000. Vol. 38, № 13. - P. 1873-1878.

24. Martin M.J. Feasibility of activated carbon production from biological sludge by chemical activation with ZnCl2 and H2SO4 / M. J. Martin, M. D. Balaguer, M. Rigola // Enviromental Technology. - 1996. Vol. 17, № 6. - P. 667671.

25. Chen X. Physical and chemical properties study of the activated carbon made from sewage sludge / X. Chen, S. Jeyaseelan, N. Graham // Waste Menagement. - 2002. Vol. 22, № 7. - P. 755-760.

26. Ioannidou O. Agricultural residues as precursors for activated carbon production: A review / O. Ioannidou, A. Zabaniotou // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2007. Vol. 11, № 9. - P. 1966-2005.

27. Pollard S.J.T. Low-cost adsorbents for waste and wastewater treatment: a review / S.J.T. Pollard, G.D. Fowler, C.J. Sollars, R. Perry // Science of The Total Environment. - 1992. Vol. 116, № 1-2. - P. 31-52.

28. Тарасевич Ю. И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. - Киев: Наукова думка, 1981. - 208 с.

29. Тарасевич Ю. И. Природные сорбенты в процессах очистки воды // Украинский химический журнал. - 1978. - Т. 44, № 2. - С. 130-142.

30. Собгайда Н.А. Использование отходов производства в качестве сорбентов нефти / Н.А. Собгайда, Л.Н. Ольшанская, К.Н. Макарова, Ю.А. Макарова // Экология и промышленность России. - 2009. - № 1. - С. 36-38.

31. Собгайда Н.А. Ресурсосберегающие технологии применения сорбентов для очистки сточных вод от нефтепродуктов: монография / Н.А. Собгайда, Л.Н. Ольшанская - Саратов: Изд. центр «Наука», 2010. -148 с.

32. Bayat A. Oil spill cleanup from sea water by sorbent materials / A. Bayat, S.F. Aghamiri, A. Moheb, G.R. Vakili-Nezhaad // Chemical Engtniering and Technology. - 2005. Vol. 28, № 12. - P. 1525-1528.

33. Lewis A.T. Evaluation of the extraction method and characterization of water-soluble organics from produced water by fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry / A.T. Lewis, T.N. Tekavec, J.M. Jarvis, P. Juyal,

A.M. McKenna, A.T. Yen, R.P. Rodgers // Energy Fuels. - 2013. Vol. 27, № 4. -P. 1846-1855.

34. Патент РФ № 2022609, 18.09.1991. Способ разделения водомасляной эмульсии / Ю.П. Пятибратов, А.А. Мальцев, С.М. Трушин,

B.Р. Царюк. Способ разделения водомасляной эмульсии // Патент России № 5008846/04, 1994.

35. Гудков А.Г. Биологическая очистка сточных вод: учебное пособие. - Вологда: ВолГТУ, 2002. - 127 с.

36. Патент РФ № 2391295, 21.07.2008. Способ биологической очистки сточных вод от нефтепродуктов / А.Ф. Надеин. // Патент России № 2008129964/13, 2010.

37. Варежкин Ю.М. Методы интенсификации процесса биологической очистки сточных вод / Ю.М. Варежкин, А.И. Михайлова,

A.М.Терентьев, М.: НИИТЭХИМ, 1987. - 33 с.

38. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. -Москва: Химия, 1986. - 271 с.

39. Бонев Б.С. Применение мембран для обработки флуидов (потоков) 1. Морфология полимерных мембран / Б.С. Бонев, И.Г. Шайхиев,

B.О. Дряхлов // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 8. - С. 178-180.

40. 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: проблемы и решения. - 2005. - № 4. - С. 51-52.

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

42. Александрин А.П. Применение керамических мембран для очистки и регенерации отработанных нефтепродуктов / А.П. Александрин,

A.А. Егоршев, О.В. Кацерева // Тяжелое машиностроение. - 2002. - № 6. - С. 30-32.

43. Wieczorek Piotr P. Liquid membranes as a useful method for separation and purification of mixtures // Przemysl Chemiczny Journal. - 2007. Vol. 86, № 10. - P. 996-1000.

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

45. 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.

46. Поворов А.А. Комплексные мембранные технологии для очистки сточных вод предприятий машиностроительного профиля / А.А. Поворов,

B.Ф. Павлова, Л.В. Ерохина // Экология производства. - 2006. - № 3. - С. 1415.

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

48. Мулдер М. Введение в мембранную технологию; пер. с англ. под

ред. Ю. П. Ямпольского. - М.: Мир, 1999. - 513 с.

120

49. 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.

50. Kocherginsky N.M. Demulsification of water-in-oil emulsions via filtration through a hydrophilic polymer membrane / N.M. Kocherginsky, C.L. Tan, W.F. Lu // Journal of Membrane Science. - 2003. - Vol. 220. - P.117-128.

51. Deng S. Dehydration of oil-water emulsion by pervaporation using porous hydrophilic membranes / S. Deng, S. Sourirajan, K. Chan, B. Farnand, T. Okada, T. Matsuura // Journal of Colloid and Interface Science. - 1991. Vol. 141, № 1. - P.218-225.

52. Gryta M. The application of membrane distillation for the concentration of oil-water emulsions / M. Gryta, K. Karakulski // Desalination. -1999. Vol. 121, № 1. - P. 23-29.

53. Minard J. Use of reverse osmosis for concentrating waste cutting / J. Minard, N.J. Oils, R. Stana // AIChE Symposium Series Journal. - 1974. Vol. 144, № 70. - P. 157-162.

54. Mohammadi T. Modeling of membrane fouling and flux decline in reverse osmosis during separation of oil in water emulsions / T. Mohammadi, M. Kazemimoghadam, M. Saadabadi // Desalination. - 2003. Vol. 157, № 3. - P. 369375.

55. Rahimpour A. Treatment of oily wastewater produced by washing of gasoline reserving tanks using self-made and commercial nanofiltration membranes / A. Rahimpour, B. Rajaeian, A. Hosienzadeh, S.S. Madaeni, F. Ghoreishi // Desalination. - 2011. Vol. 265, № 1-3. - P.190-198.

56. Ducom G. Air sparking for flux enhancement in nanofiltration membranes: application to O/W stabilized and non-stabilized emulsions / G. Ducom , H. Matamoros, C. Cabassud // Journal of Membrane Science. - 2002. Vol. 204, № 1-2. - P. 221-236.

57. Darvishzadeh T. Effects of crossflow velocity and transmembrane pressure on microfiltration of oil-in-water emulsions / T. Darvishzadeh, N.V. Priezjev // Journal of Membrane Science. - 2012. Vol. 423-424. - P. 468-476.

58. Wanga Y. Investigation of microfiltration for treatment of emulsified oily wastewater from the processing of petroleum products / Y. Wanga, X. Chena, J. Zhang, J. Yin, H. Wang // Desalination. - 2009. Vol. 249, № 3. - P. 1223-1227.

59. Mohammadi T. Effect of operating conditions on microfiltration of an oil-water emulsion by a kaolin membrane / T. Mohammadi, A. Pak, M. Karbassian, M. Golshan // Desalination. - 2004. Vol. 168. - P. 201-205.

60. Emani S. Cross flow microfiltration of oil- water emulsions using kaolin based low cost ceramic membranes / S. Emani, R. Uppaluri, M.K. Purkait // Desalination. - 2014. Vol. 341. - P. 61-71.

61. Abadi S.R.H. Ceramic membrane performance in microfiltration of oily wastewater / S.R.H. Abadi, M.R. Sebzari, M. Hemati, F. Rekabdar, T. Mohammadi // Desalination. - 2011. Vol. 265, № 1-3. - P. 222-228.

62. Vasanth D. Cross-flow microfiltration of oil-in-water emulsions using low cost ceramic membranes / D. Vasanth, G. Pugazhenthi, R. Uppaluri // Desalination. - 2013. Vol. 320. - P. 86-95.

63. Dhawan G.K. Emulsified oily water treatment by ultrafiltration: chapter in waste treatment and utilization; theory and practice of waste 115 management, edited by M. Moo-Young and G. Farquhar / G.K. Dhawan // Pergamon Press of Oxford, England. - 1979. - P. 1-55.

64. Chakrabarty B. Ultrafiltration of stable oil-in-water emulsion by polysulfone membrane / B. Chakrabarty, A.K. Ghoshal, M.K. Purkait //Journal of Membrane Science. - 2008. - № 325. - Р. 427-437.

65. Королева М. Ю. Наноэмульсии: свойства, методы получения и перспективные области применения / М. Ю. Королева, Е. В. Юртов // Успехи химии. - 2012. - Т. 81, № 1. - С. 21-43.

66. Bhattacharyya D. Ultrafiltration characteristics of oil-detergent-water

systems: membrane fouling mechanisms / D. Bhattacharyya, A.B. Jumawan, R.B.

122

Grieves, L.R. Harris // Separation Science and Technology. - 1979. - № 14. - P. 529-549.

67. Lin S.H. Treatment of waste oil/water emulsion by ultrafiltration and ion exchange / S.H. Lin, W.J. Lan // Water Research. - 1998. Vol. 32, № 9. - P. 2680-2688.

68. Masciola D.A. Tubular ultrafiltration flux prediction for oil-in-water emulsions: analysis of series resistances / D.A. Masciola, R.C.Viadero Jr., B.E. Reed // Journal of Membrane Science. - 2001. Vol. 184, № 2. - P. - 197-208.

69. Hilal N. The use of ultrafiltration and nanofiltration membranes in the treatment of metal-working fluids / N. Hilal, G. Busca, N. Hankins, A.W. Mohammad // Desalination. - 2004. Vol. 167. - P. 227-238

70. Lobo A. Ultrafiltration of oil-in-water emulsions with ceramic membranes: Influence of pH and crossflow velocity / A. Lobo, A. Cambiella, J. M. Benito, C. Pazos, J. Coca // Journal of Membrane Science. - 2006. Vol. 278. - P. 328-334.

71. Belkacem M. Treatment of oil-water emulsion by ultrafiltration: A numerical approach / M. Belkacem, M. Bahlouli, A. Mraoui, K. Bensadok // Desalination. - 2007. Vol. 206, № 1-3. - P. 433-439.

72. Falahati H. Flux dependent oil permeation in the ultrafiltration of highly concentrated and unstable oil-in-water emulsions / H. Falahati, A.Y. Tremblay // Journal of Membrane Science. - 2011. Vol. 371, № 1-2. - P. 239-247.

73. Beattie J.K. The Pristine Oil/Water Interface: Surfactant Free Hydroxide-Charged Emulsions / J.K. Beattie, A.M. Djerdjev // Angewandte Chemie International English Edition. - 2004. Vol. 27, № 43. - P. 3568-3571.

74. Vacha R. The Orientation and Charge of Water at the Hydrophobic Oil Droplet-Water Interface / R. Vacha, S.W. Rick, P. Jungwirth, A. G. F. de Beer, H. B. de Aguiar, J.-S. Samson, S. Roke // Journal of the American Chemical Society. - 2011. Vol. 26, № 133. - P. 10204-10210.

75. Пилипенко А.Т. Применение ультрафильтрации для очистки маслоэмульсионных сточных вод / А.Т. Пилипенко, Т.Г. Шелекетина, С.К. Мэн и др. // Химия и технология воды. - 1987. - Т. 9, № 5. - С. 433-440.

76. Masuelli M. Membranes for emulsified oily wastewater treatment / М. Masuelli, J. Marchese, A.J.O. Nelio // Journal of Membrane Science. - 2009. - № 2. - P. 688-693.

77. Хангильдин Р.И. Мембранная очистка воды, загрязненной нефтепродуктами // Материалы 2-го Международного симпозиума «Наука и технологии углеводородных дисперсных систем». - Уфа, 2000. - С. 218-219.

78. Дмитриева С.Н. К вопросу о разделении водомасляных эмульсий / С.Н. Дмитриева, А.В. Бильдюкевич // Химия и технология воды. - 1989. - № 7. - С. 641-664.

79. Мембранные технологии очистки воды (МТ) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://enviropark.ru/course/mfo.php?id=8 (дата обращения: 10.09.2017).

80. Абдуллин И.Ш. Регенерация модифицированных композиционных мембран ВЧЕ-плазмой пониженного давления / И.Ш. Абдуллин, Е.С. Нефедьев, Р.Г. Ибрагимов, О.В. Зайцева // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 3. - С. 35-40.

81. Абдуллин И.Ш. Модификация натуральных кожевенных и меховых материалов с использованием высокочастотного разряда пониженного давления / И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, М.Ф. Шаехов // Энциклопедия низкотемпературной плазмы, серия Б "Справочные приложения, базы и банки данных", тематический том Х1 "Прикладная химия плазмы". - М, 2006. - С. 119 - 129.

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

83. Дряхлов В.О. Интенсификация очистки СОЖ-содержащих

сточных вод мембранами методом плазмохимической модификации / В.О.

124

Дряхлов, И.Г. Шайхиев // Сборник докладов международной молодежной научной конференции «Экология и рациональное природопользование агропромышленных регионов». - Белгород, 2013. - С. 257-259.

84. Плазма [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%BC%D 0%B0 (дата обращения: 12.09.2017).

85. Ясуда Х. Полимеризация в плазме. - М.: Мир, 1988. - 374 с.

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

87. Ziegler J. The stopping and range of ions in solids. / J. Ziegler, J. Biersack, J. Littmark - N.Y.: Pergamon Press, 1985. - 156 p.

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

89. Качан А.А. Фотохимическое модифицирование полиолефинов / А.А. Качан, П.В. Замотаев. - Киев: Наукова думка, 1990. - 280 с.

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

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

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

93. Рыбкин В.В. Низкотемпературная плазма как инструмент модификации поверхности полимерных материалов // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6, № 3. - С. 58-63.

94. Батыршин Р.Т. Очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты, плазменно-модифицированными мембранами: дис. канд. техн. наук. - Казань: КНИТУ, 2013. - 141 с.

95. Strobel E.M. Plasma surface modification of polymers / E.M. Strobel, C.S. Lyons, K.L. Mittal // Relevance to Adhesion. - The Netherlands: VSP BV, 1984. - 246 p.

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

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

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

99. Банковский А.С. 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.

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

101. 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. 48-51.

102. Kramer P.W. Low temperature plasma for the preparation of separation membranes / P.W. Kramer, Y.S. Yeh, H.P.W. Yasuda // Journal of Membrane Science. - 1989. Vol. 46, № 1. - P. 1-28.

103. Kita H. Gas perm selectivity of carbonized polypyrolone membrane / H. Kita, M. Yoshino, K. Tanaka // Journal of the Chemical Society, Chemical Communication. - 1997. Vol. 46, № 1. - P. 1051-1052.

104. Рябинкин Н.В. Плазмохимическое модифицирование

газоразделительной мембраны / Н.В. Рябинкин, С.И. Семёнова, С.И.

126

Смирнов, А.В. Тарасов // Тезисы доклада Всероссийской научной конференции «Мембраны - 98». - М., 1998. - С. 82.

105. Ruaan R.-C. Oxygen/nitrogen separation by polybutadiene/polycarbonate composite membranes modified by ethylenediamine plasma / R.-C. Ruaan, T.-H. Wu, S.-H. Chen, J.-Y. Lai // Journal Membrane Science. - 1998. Vol. 138, № 2. - P. 213-220.

106. 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 Applied Chemistry. - 1996. Vol. 68, № 5. - P. 1041-1045.

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

108. Черкасов А.Н. Ультрафильтрация на ядерных фильтрах / А.Н. Черкасов, О.Л. Власова, С.В. Царева // Коллоидный журнал. - 1990. - № 2. -С. 323-328.

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

110. Кочкодан В.М. Привитая полимеризация стирола на поверхности полиэтилентерефталатных ядерных фильтров / В.М. Кочкодан, М.Т. Брык, Б.В. Мчедлишвили // Украинский химический журнал. - 1987. - № 1 - С. 2931.

111. Шатаева Л.К. 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.

112. Shue F. Possibilities offered by plasma modification and polymerization to enhance the bio and hemocompatibility of polyester membranes

/ F. Shue, G. Clarotti, J. Sledz, A. Mas // Makromolecular Chemistry. - 1993. Vol. 73, № 3. - P. 217-236.

113. Shufang Y. Nano wheat fields prepared by plasma-etching gold nanowire-containing membranes / Y. Shufang, N.Li.J. Wharton // Nano Letters -

2003. Vol. 3, № 6. - P. 815-818.

114. Iwa T. Gas permeabilities of NH3-plasma-treated polyethersulfone membranes / T. Iwa, H. Kumazawa, S.-Y. Bae // Journal of Applied Polymer Science - 2004. Vol. 94, № 2. - P. 758-762.

115. Tu C.-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 // European Polymer Journal -

2004. Vol. 40, № 7. - P. 1541-1549.

116. 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.

117. 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.

118. 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.

119. 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.

120. Абдуллин И.Ш. ВЧЕ-плазма в технологии изготовления

трубчатых ультрафильтров / И.Ш. Абдуллин, Р.Г. Ибрагимов, В.В. Парошин

128

// Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 15. - С. 63-66.

121. 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.

122. 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.

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

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

125. 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.

126. Справочник по маслам [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.petrochemistry.ru/masla_instr.php (дата обращения: 10.09.2017).

127. 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: 10.09.2017).

128. Siegel Ed. B.M. Modern developments in electron microscopy. -London: Academic Press, 1964. - 246 р.

129. Planche V.P. Proceedings of 12th international symposium on plasma chemistry // Minneapolis: University of Minnesota Press, 1995. Vol. 1. - P. 21.

130. Харрик Н. Спектроскопия внутреннего отражения. - М.: Мир, 1970. - 336 с.

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

132. Оборудование компании Malvern Instruments Ltd [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.exiton-analytic.ru/malvern / (дата обращения: 09.09.2017).

133. Система для характеризации наночастиц Malvern Zetasizer Nano ZS [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ckp-nano.msu.ru/equipment/151 (дата обращения: 09.09.2017).

134. ПНД Ф 14.1:2:4.168-2000 (ФР.1.31.2010.07432) Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в питьевых, природных и очищенных сточных водах методом ик-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН - Москва, 2012 г. - 23 с.

135. ГОСТ Р 8.736-2011 Измерения прямые многократные - М.: Стандартинформ, 2013. - 19 с.

136. Fazullin D.D. Intensification of separation of oil-in-water emulsions using polysulfonamide membranes modified with low-pressure radiofrequency plasma / D.D. Fazullin, G.V. Mavrin, A.V. Fedotova, V.O. Dryakhlov, I. G. Shaikhiev // International Journal Of Pharmacy & Technology. - 2016. Vol. 8, № 2. - P. 14366-14374.

137. 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. - С. 25-30.

138. Федотова А.В. Интенсификация разделения водомасляной эмульсии с использованием полисульфонамидных мембран, модифицированных ВЧ плазмой пониженного давления / А.В. Федотова, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов, И.Р. Низамеев, И.Ш. Абдуллин // Мембраны и мембранные технологии . - 2017. - Т. 7, № 1. - С. 50-56.

139. Fedotova A.V. Intensification of Separation of Oil-in-Water Emulsions Using Polisulfonamide Membranes Modified with Low - Pressure Radiofrequency Plasma / A.V. Fedotova, I.G. Shaikhiev, V.O. Dryakhlov, I.R. Nizameev, I.Sh. Abdullin // Petroleum Chemistry. - 2017. Vol. 57, № 2. - P. 159164.

140. Федотова А.В. Очистка эмульсионных сточных вод полисульфонамидными мембранами, обработанными в потоке плазмы пониженного давления / А.В. Федотова, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов, И.Ш. Абдуллин // Вестник технологического университета. - 2015. - Т. 18, № 14. -С. 238-242.

141. Федотова А.В. Очистка эмульсионных сточных вод полисульфонамидными мембранами, обработанными в потоке плазмы пониженного давления / А.В. Федотова, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов, И.Ш. Абдуллин // Сборник научных трудов молодых ученых, аспирантов, студентов и преподавателей VII Молодежного экологического конгресса «Северная пальмира». - Санкт-Петербург, 2016. - С. 114-116.

142. Фетисов Л.В. Разделение водомасляной эмульсии полисульфонамидными мембранами, обработанными ВЧ плазмой в среде воздуха / Л.В. Фетисов, А.В. Федотова, В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - Т. 20, № 9. - С. 152-156.

143. Федотова А.В. Влияние ВЧЕ плазмы пониженного давления на

структуру полисульфонамидных мембран и их разделительные

131

характеристики относительно водомасляной эмульсии / А.В. Федотова, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов, И.Ш. Абдуллин, С.В. Свергузова // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. - 2016. - № 5. - С. 167 - 173.

144. Дряхлов В.О. Разделение водомасляной эмульсии полисульфонамидными мембранами, обработанными в потоке высокочастотной емкостной плазмы пониженного давления / В.О. Дряхлов,

A.В. Федотова, И.Г. Шайхиев // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения д.т.н., профессора, Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР Гарбера Юлия Натановича. - Барнаул, 2016. - С. 92-95.

145. Фетисов Л.В. Разделение водомасляной эмульсии полисульфонамидными мембранами, обработанными низкотемпературной плазмой в среде аргона и воздуха / Л.В. Фетисов, А.В. Федотова, В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев // Вестник технологического университета. - 2016. -Т.19, № 16. - С. 31-34.

146. Федотова А.В. Применение плазмообработанных полисульфонамидных мембран в процессе разделения эмульсий / А.В. Федотова, В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Экология, ресурсосбережение и охрана окружающей среды на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки». -Нижнекамск, 2017. - С. 85-88.

147. Фетисов Л.В. Интенсификация разделения модельной водомасляной эмульсии с использованием полисульфонамидных мембран, обработанных плазмой в атмосфере воздуха / Л.В. Фетисов, А.В. Федотова,

B.О. Дряхлов И.Г. Шайхиев // Вестник технологического университета. -2017. - Т. 20, № 21. - С. 134-138.

148. 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.

149. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2016 году», Казань: Фолиантъ, 2017. - 508 с.

150. Управление «Татнефтегазпереработка» [Электронный ресурс]. -Режим доступа:http://tngp.tatneft.m / (дата обращения: 11.09.2017).

151. ГОСТ 31861-2012. Вода. Общие требования к отбору проб - М.: Стандартинформ, 2013.

152. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Москва - 2003.

153. Методика исчисления размера вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства. - М., 2014. - 96 с.

Приложение

производительность исходной и модифицированной мембраны, которая составила 43 и 34 дм /(м~-ч), соответственно.

Эффективность определена по изменению значений химического потребления кислорода (ХПК) и содержания нефтепродуктов сточной воды до и после процесса разделения исходной и плазмообработанной мембраной. ХПК и содержание нефтепродуктов исходного стока составили 17400 мг 02/дм3 и 716 мг/дм3, соответственно, а после разделения исходной мембраной - 1927 мг 02/дм3 и 258 мг/дм3, эффективность составила 88,9 и 64,0 %, соответственно. ХПК и содержание нефтепродуктов сточной воды после разделения модифицированной мембраной составило 1175 мг 02/дм3 и 116 мг/дм3, следовательно эффективность составила 93,2 и 83,8 %, соответственно.

На основании представленных результатов полупромышленных испытаний метод ультрафильтрации с использованием ПСА мембран с массой отсекаемых частиц 20 кДа, обработанных ВЧ емкостной низкотемпературной плазмой пониженного давления в среде атмосферного воздуха, рекомендуется для очистки сточных вод, содержащих отработанные нефтепродукты, образующиеся в результате деятельности УТНГП.

от КНИТУ

Зав. кафедрой ИЭ

Ассистент

Аспирант

И.Г. Шайхиев

От Управления «Татнефтегазпереработка»

Вед.инженер ТОБКиОП

Д.Б. Вильданова

В.О. Дряхлов Начальник цеха

А.В. Федотова Механик цеха