Органомодифицированные сорбенты для удаления легких нефтяных углеводородов из водной и воздушной сред

• Автор: Савин, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Методы и технологии сорбционной очистки газо-воздушиых сред, промышленных и бытовых стоков от нефтяных и топливных углеводородов и микроорганизмов

1Л. Проблема загрязнения воздушных, почвенных и водных сред

органическими соединениями

1.2. Сорбционный метод очистки сред от органических загрязнителей

1.3. Характеристика наиболее широко используемых сорбентов

1.3.1 Активированный уголь

1.3.2 Синтетические цеолиты

1.3.3 Силикагели

1.3.4 Минеральные сорбенты

1.3.5 Торф
1.4. Органомодифицирование минеральных сорбентов как способ усиления
их сорбционной активности во влажной среде
1.5. Наиболее распространенные типы органических модификаторов
1.5.1 Поверхностно-активные вещества
1.5.2 Кремнийорганические соединения
1.6. Потенциальные органические модификаторы
1.6.1 Полимерные материалы
1.6.2 Олигомерные материалы
1.7. Закономерности адсорбции микроорганизмов
Глава 2. Объекты и методы исследований
2.1 Объекты исследований
2.1.1 Органические поллютанты
2.1.2 Материалы-носители для органомодифицированных сорбентов
2.1.3 Органические модификаторы
2.1.4 Микроорганизмы 5

2.2 Способы получения органомодифицированных сорбентов
2.2.1 Модифицирование из расплава
2.2.2 Модифицирование из раствора
2.3 Методы исследований
2.3.1 Элементный анализ образцов сорбентов
2.3.2 Экспериментальная оценка стабильности органомодифицированных сорбентов
2.3.3 Отбор и подготовка образцов сорбентов
2.3.4 Изучение кинетики сорбции углеводородов
2.3.5 Изучение равновесной сорбции углеводородов из воздушной

2.3.6 Изучение равновесной сорбции углеводородов из водной фазы
2.3.7 Изучение сорбции микроорганизмов
2.3.8 Оценка степени гидрофобности клеток E.coli
2.3.9 Апробация эффективности органомодифицированных сорбентов
в колоночном эксперименте (динамическая сорбция)
2.3.10 Методика оценки эффективности тепловой регенерации сорбента, использованная в работе
2.3.11 Обработка результатов экспериментов 69 Глава 3. Разработка составов новых органомодифицированных сорбентов для очистки загрязненных воздушных и водных сред от нефтяных углеводородов и для связывания микроорганизмов, изучение
их сорбционных свойств и оценка стабильности и токсичности в водной среде
3.1 Сорбция углеводородов на неорганических материалах-носителях
3.2 Сорбция углеводородов полимерами и олигомерами как потенциальными модификаторами
3.3 Сорбция углеводородов пластификаторами и пластифицированными полимерами

3.4 Способы получения органомодифицированных сорбентов и оценка их стабильности
3.5 Сорбция углеводородов из воздушной и водной сред на разработанных органомодифицированных сорбентах
3.5.1 Сорбция углеводородов на модифицированном песке
3.5.2 Сорбция углеводородов на модифицированном силикагеле
3.5.3 Сорбция углеводородов на пластифицированных органомодифицированных сорбентах
3.6 Связывание микроорганизмов органомодифицированными сорбентами и возможность их совместной сорбции с углеводородами
3.6.1 Удерживание бактерий органомодифицированными сорбентами
3.6.2 Совместная сорбция микроорганизмов и углеводородов
3.7 Апробация эффективности органомодифицированных сорбентов при очистке загрязненных сточных вод и способы регенерации и утилизации отработанных сорбентов
3.7.1 Апробация эффективности органомодифицированных сорбентов (динамическая сорбция)
3.7.2 Оценка токсического действия органомодифицированных сорбентов на гидробионтов водной среды
3.7.3 Исследование регенерации и повторного использования органомодифицированных сорбентов
3.7.4 Возможные способы утилизации отработанных
органомодифицированных сорбентов
Основные выводы
Список использованной литературы

Отличительной особенностью глинистых и цеолитсодержащих минералов является наличие катионов щелочных и щелочноземельных металлов, которые способны к ионному обмену. Полная емкость катионного обмена (ЕКО) природных цеолитов варьирует от 25 до 300 мэкв/г [60]. Поэтому в последние два десятилетия для модификации глин и цеолитов широко изучаются катионные поверхностно-активные вещества (кПАВ) [63, 78-81, 83]. Модифицирование проводят осаждением органического катиона, образующегося при диссоциации в воде кПАВ, на минеральную поверхность. Установлено, что модификация при помощи катионных ПАВ резко меняет свойства поверхности цеолитов и глин. Большие органические катионы практически безвозвратно обмениваются на катионы типа К+, №+, Са2+ , находящиеся на поверхности минералов. На поверхности сорбента образуется органическая псевдофаза, состоящая из вертикально расположенных «хвостов» молекул кПАВ (рис. 5). Количество модификатора может достигать 200% от емкости катионного обмена минерала.
Для модификации используют различные виды кПАВ, но все они имеют общее строение. Углеводородный радикал, образованный алифатическим и/или ароматическим остатком, и кватернизированный атом азота образуют органический катион, а в качестве аниона выступают хлорид или бромид анионы. Наиболее распространенным кПАВ для модификации минералов является И-гексадецилтриметиламмоний бромид (ГДТМА), (рис. 6)
Поверхность минерала
Рис. 5. Схематическое изображение поверхности модифицированного минерала [80].