Исследование сорбционных свойств торфов Татарстана
Э.Н. Шамеева, Н.К. Лаптедульче, А.Г. Лаптев
Кафедра технологии воды и топлива, Казанский государственный энергетический университет
Резюме
Предложено использование торфов Татарстана в качестве дешевых природных сорбентов для очистки воды от нефти и нефтепродуктов. Приведены результаты исследования сорбционных свойств торфов низинного (месторождение Чистое) и верхового (месторождение Сосновое) типа, расположенных на территории Татарстана.
Ключевые слова: сорбция, торф, поглотительная способность, удерживающая способность, кинетика сорбции.
Summary
The use of peats as cheap natural sorbents for purification of water from petroleum is offered. The researches of absorbing capacity of low lend and upper types of peats, which deposits are in Tatarstan, are carried out.
Охрана окружающей среды, рациональное использование природных ресурсов - одно из самых актуальных требований сегодняшнего времени. В ряду факторов, угрожающих экологической безопасности, существенное место занимают проливы нефти и нефтепродуктов в местах добычи, хранения и при транспортировании.
Одним из наиболее эффективных методов очистки воды от нефтепродуктов является метод сорбции, характеризующийся высокой степенью очистки, эксплуатационной надежностью и относительной простотой аппаратурного оформления. Наиболее широко применяемыми сорбентами в настоящее время являются дорогостоящие и дефицитные активные угли. Замена их дешевыми природными материалами является одной из приоритетных задач по защите окружающей среды. Одним из путей её решения может быть использование в качестве сорбента нефти и нефтесодержащих продуктов торфа.
В ряде публикаций российских и зарубежных ученых приведены результаты исследования сорбционных свойств торфа [1 - 3]. Отмечается, что торф обладает сорбционными свойствами, дёшев и доступен. Выбор в качестве объекта исследования именно торфа обусловлен помимо этого и тем, что он широко распространен на территории Татарстана.
Все виды торфа по составу и свойствам можно разделить на низинные, верховые и переходные, отличающиеся условиями образования, которые определяют их состав и соответственно сорбционные свойства[4]. Для исследования были выбраны два вида торфа: низинный из месторождения Чистое и верховой из месторождения Сосновое, расположенных на территории РТ.
Перед экспериментом образцы торфа проходили специальную обработку. Исследуемый образец массой 100 г кипятили 3-5 раз по 15 минут каждый в 300 мл дистиллированной воды, отфильтровывали и сушили сначала на воздухе, а затем - 15-24 ч при 105-110єС в слое высотой 3-5 мм до постоянного веса. После охлаждения до комнатной температуры образец механически измельчали и производили рассев, отбирая для оценки сорбционной способности фракцию с размером частиц 1 - 2 мм.
Сорбционные свойства торфа оценивались на модельных смесях. Для приготовления модельной смеси нефтесодержащей дистиллированной воды была использована нефть из скважины №12083 Ромашкинского месторождения, самого крупного на территории РТ. Концентрация нефти в смесях составляла 10 мг/л.
Для оценки сорбционной емкости образец торфа помещали в нефтесодержащую смесь и выдерживали в течение заданного времени, затем извлекали из неё и через 5 мин производили взвешивание. Для оценки удерживающей способности исследуемого образца производили повторное взвешивание через 30 минут. Сорбционную емкость и удерживающую способность рассчитывали как отношение массы сорбируемой и удерживаемой нефти к массе торфа. Для изучения кинетики сорбции задались временем контакта образца торфа с нефтесодержащей смесью с шагом 5 мин.
Результаты исследования сорбционной и удерживающей способности образцов верхового и низинного торфа приведены на рисунке 1.
Полученные данные позволяют сделать ряд выводов. Оба исследовавшихся вида торфа обнаружили сорбционные свойства, но поглощающая способность верхового торфа значительно выше, чем низинного. Удерживающая способность находится в аналогичной зависимости. В условиях эксперимента независимо от вида торфа максимальная поглотительная способность реализуется в течение первых 15 - 20 минут контакта. Эти результаты позволяют рекомендовать верховой и низинный торф РТ в качестве сорбентов для очистки сточных вод от нефти.
сорбционный торф вода очистка
Вывод
Торф относительно доступен и дёшев, широко распространен в Татарстане, нетоксичен, обладает хорошей сорбционной способностью. Это даёт основание рассматривать его как перспективный региональный сорбент для извлечения нефти и нефтепродуктов из водных сред. Отработанные нефтесодержащие торфяные фильтры можно использовать в качестве топлива.
Литература
1. Косов В.И., Спирян С.Р. Использование торфа для очистки вод загрязненных нефтемаслопродуктами // Вода и экология.-2001. №4.
2. Белькевич П.И., Чистова Л.Р., Рогач Л.М., Соколова Т.В. // Химия твердого топлива.-1984.-№5.
3. Смит Э.Ф., Марк Х.Дж., МакКарти П. Химически модифицированные формы торфа в качестве дешевого средства очистки сточных вод. В кн.: Химия промышленных сточных вод/ Под ред. А.Рубина. - М.: Химия, 1983.-359 с.
4. Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения. - Минск: Наука и техника, 1975.-320 с.