Для анализа поверхности МУ использован метод оптической спектроскопии распыленных частиц (ОСРЧ), позволяющий исследовать химический состав нескольких поверхностных слоев. В целом, идентификация линий в спектрах поверхности МУ (исследуемый образец), проведенная по ярким линиям, показала наличие на адсорбционной поверхности 18 химических элементов (Si, Cu, Mn, Ag, Fe и др.).

Разработан метод расчета локальной адсорбционной установки с плотным слоем мезопористого угля, позволяющий получить расчетным путем (без привлечения экспериментальных измерений) исходные данные для проектирования адсорбционной установки по извлечению из сточной воды органического вещества известного строения.

Для исследований процесса адсорбции красителей природными МУ были выбраны два широко применяемых красителя: метиленовый голубой (МГ) и прямой алый (ПА). Первый относится к основным, а второй к прямым красителям.

Установлено, что в области уже небольших концентраций красители (ПА и МГ) практически нацело извлекаются из воды МУ, что свидетельствует о высокой сорбционной избирательности поверхности мезопористых углей по отношению к прямым и основным красителям. При очистке сточных вод от прямых красителей (в частности, от прямого алого) необходимо в 2 раза меньшее количество предлагаемого нами сорбента Dl₇ (природного мезопористого угля) по сравнению с выпускаемым промышленностью мезопористым сорбентом марки С-4, т.е. на практике экономически более целесообразно использовать природный мезопористый уголь.

В диссертационной работе исследована и решена задача по модифицированию природного мезопористого угля с целью повышения его адсорбционных свойств по отношению к тяжелым металлам. Модифицирование мезопористого природного угля осуществляли методом термодеструкции в присутствии добавок солей: нитратов железа и кобальта, хлоридов железа, никеля и кобальта.

Все аддукты мезопористого угля, полученные методом термодеструкции, проявляют повышенную адсорбционную способность по отношению к ионам Cu и Pb, содержащихся в сточных водах (по сравнению с исходным МУ), при этом свинец адсорбируется в 3-6 раз активнее, чем медь. Самую высокую сорбционную активность к ионам Cu и Pb, на 1,5-2 порядка выше, чем другие образцы (аддукты), проявляют аддукты угля с нитратом кобальта; наиболее эффективный аддукт угля с добавкой кобальта более чем в 10 раз превышает адсорбционную емкость исходного угля Dl₇ по Cu и в 20 раз - Pb, его адсорбционная емкость почти в 2 раза превышает аналогичную величину прототипа (модифицированный карбоксильными группами длиннопламенный уголь D) по Pb и более, чем в 3 раза - по Cu. Высказано предположение, что повышенная сорбционная емкость аддуктов мезопористого угля по отношению к Cu и Pb может быть результатом изменения заряда поверхности угля в аддуктах в сторону его увеличения.

Предлагаемый нами сорбент (природный мезопористый уголь) апробирован и внедрен для доочистки сточных вод прокатных цехов ОАО «ДМЗ» до санитарных норм с последующим сбросом (в случае дебаланса оборотных вод) в реку Бахмутку.

Донецкие природные МУ, как сорбенты, обладают достаточно высокой адсорбционной емкостью, низкой стоимостью, доступностью, и в силу этого, могут быть рекомендованы предприятиям как дешевые адсорбенты для доочистки сточных вод от нефтепродуктов с последующим сжиганием их в котельных.

Мезопористые угли - национальное достояние Украины, их необходимо разумно использовать сегодня и сохранять для следующих поколений для целей повышения экологической безопасности гидросферы путем глубокой очистки или доочистки СВ сорбционным методом.

Ключевые слова: мезопористый уголь, адсорбция, нефтепродукты, красители, импрегнирование, аддукт, тяжелые металлы.

Annotation

Prokhorenko S.P. Purification of sewage from oil products, dyes and heavy metals by Donetsk natural mesoporous coal. - Manuscript.

Dissertation for a scientific degree of Kandidat of technical sciences in speciality 21.06.01 - ecological safety. - Donetsk National University

Dissertation is devoted to research of peculiarities of absorption of oil products and dyes by natural mesoporous coals (MC) and carbon sorbents, heavy metals (HM) - modifications of MC (its adducts with compositions of transitional metals) from model and sewage water.

Adsorption capacity of MCs in connection with some carbohydrates contained in petroleum is the following: the highest one - with cyclohexane, lesser - with toluene, the least - for decane.

It is found out that even under small concentrations, the dyes (methene blue and direct red) extract almost all MC from water that shows a high sorption optionality of the surface of mesoporous coals in connection with direct and basic dyes.

In the dissertation the tasks of modification of a natural mesoporous coal is researched and solved which are aimed at raising its adsorption properties in connection to heavy metals.

Donetsk natural MC as sorbents have rather high adsorption capacity, low price, availability and can be recommended to the enterprises as cheap adsorbents for posttreatment of sewage from oil products with their further burning in boiler-rooms.

Mesoporous coals are the national wealth of Ukraine, they should be used reasonably today and preserved for the next generations for increasing of ecological safety of hydrosphere through deep treatment and posttreatment of sewage using a sorption method.

Key words: mesoporous coal, adsorption, oil products, dyes, impregnation, adduct, heavy metals. Размещено на Allbest.ru