Повышение сорбционной способности природных глин электромагнитной активацией

• Автор: Дудина, Софья Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 156 с. : ил.

1.1. Понятия и теории адсорбции

1.2. Современное состояние и основные направления развития технологии очистки вод от тяжелых металлов

1.2.1. Характеристика сточных вод, содержащих тяжелые металлы

1.2.2. Содержание тяжелых металлов в воде водных объектов Белгородской области

1.2.3. Физикохимические свойства тяжелых металлов, содержащихся в водных системах

1.2.4.Токсикологическая характеристика тяжелых металлов

1.3. Основные методы и технологии обработки сточных вод, содержащих тяжелые металлы.

1.3.1. Реагентные методы очистки

1.3.2. Сорбционные методы очистки

1.3.3. Методы очистки на основе природных материалов

1.4. Характеристика электромагнитного спектра

1.5. Теоретическое обоснование возможности использования для очистки СВ природных полиминеральных глин
Выводы по лиг обзору
ГЛАВА2.МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА
2.1. Методы исследования
2.1.1. Методика проведения процесса очистки растворов, содержащих
л . л ,
ионы тяжелых металлов Ре т, 1 г
2.1.2. Адсорбционные исследования
2.1.3. Определение фракционного состава, влажности и водной вытяжки, насыпной и истиной плотности
2.1.4. Методика обеспесочивания глины
2.1.5. Проведение качественного рентгенофазового анализа РФА
2.1.6. Определение фракционного состава материалов
2.1.7. Определение объема микропор материалов
2.1.8. Методика определения удельной поверхности частиц
2.1.9. Методика измерения электрокинетического потенциала
2.1 Методика микроскопического анализа материалов
2.1 Методика определения удельной электропроводности водных вытяжек
2.1 Методика ДТА
2.1 Определение сорбционной емкости по МГ
2.1 Определение сорбционной емкости по иоду
2.1 Методика активации глин с применением УФизлучения
2.1 Методика активации глин с применением ИК излучения
2.1 Методика активациитлин с применением СВЧ излучения ,
2.1 Методика активации глин термоударом
2.1 Методика определения глинистой составляющей
2.1 Суммарное процентное содержание карбонатов
2.1. .Определение фракции песка
2.1 Определение обменных катионов кальция и магния
2.1 Определение воздушной и огневой усадки
2.1 Определение порога коагуляции
2.2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.2.1.Образование и химический состав сточных вод 0ЗаводНоватор
2.2.2. Природные глины Белгородских месторождений
2.2.2.1. Краткая характеристика месторождений глин
Глава 3 .ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛИН БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
3.1 Физикохимические характеристики природных глин
3.1.1. Рентгенофазовый анализ глин
3.1.2. Термический анализ глин
3.1.3. Установление минералогического состава образцов глин методом частичного окрашивания
3.1.4 Исследование химического состава образцов глин Белгородских месторождений
3.1.5. Определение насыпной и истинной плотности
3.1.6. Определение водной вытяжки
3.1.7. Фракционный состав глин
3.1.8. Исследование сорбционных свойств природных глин
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ АКТИВАЦИИ НА ПОВЫШЕНИЕ СОРБЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ГЛИН
4.1.Влияние СВЧизлучени глин на эффективность очистки
МОДЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ
4.2.Влияние гермоудара на эффективность очистки .Влияние ИКобработки глин на эффективность очистки
модельных растворов
.1. Оценка влияния ИКобработки глин на эффективность очистки
4.3.2. Влияние времени ИКобработки на эффективность очистки
4.3.3. Влияние удаленности глины от ИКисточника на эффективность очистки
4.3.4.3ависимость эффективности очистки от фракции глины, обрабатываемой ИКизлучением
4.4. Влияние УФобработки глин на эффективность очистки водных растворов, содержащих ионы тяжелых металлов
4.4.1. Оценка влияния УФобработки глин на эффективность очистки
4.4.2. Влияние времени УФобработки на эффективность очистки
4.4.3. Зависимость эффективности очистки модельного раствора от расстояния глин до источника облучения
4.4.4. Изменение эффективности очистки от длительности хранения обработанной глины
4.4.5. Влияние размера фракции УФобработанной глины на эффективность очистки
4.5. Изучениемеханизма УФ и ИК воздействия на природные глины
4.5.1. Влияние УФ и ИКвоздсйствий на минералогический состав глин
4.5.2. Влияние УФ и ИКвоздейсгвий на фракционный состав глин
4.5.3. Влияние УФ и ИКвоздействий насостав и концентрацию катионов в фильтрате
4.5.4. Влияние ИК и УФактивации на состояние связанной воды в глинистых минералах
4.5.5 Изучение электроповерхностных свойств природных и активированных глин
4.5.6. Изучение сорбции ИТМ природными и активированными глинами
4.6.Предполагаемый механизм УФи ИК активации глинистых пород
4.7. Микроскопический анализ глинистых частиц
4.8. Рентгеноструктурные исследования осадков.водоочистки.
Выводы по главе
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 0 5.1.Очистка сточных вод с применением природных глин
5.1.1. Зависимость эффективности очистки от массы добавки глины
5.1.2. Зависимость эффективности очистки от длительности экспозиции
5.1.3. Зависимость эффективности очистки от температуры реакционной среды
5.1.4. Зависимость эффективности очистки от среды
5.1.5. Зависимость эффективности от концентрации раствора
Выводы по главе .
Глава 6. ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ПРОИВОДСТВЕННЫХ
УСЛОВИЯХ И УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ ВОДООЧИСТКИ
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Актуальность


В результате применения разработанной технологии водоочистки экономический эффект составляет 0, рубм3 СВ по сравнению с реагентной очисткой. Экологоэкономический эффект от внедрения предлагаемого способа водоочистки и утилизации осадков на предприятии ООО ЗаводНоватор составил 2 тыс рубгод при годовом объеме стоков тыс м3. Теоретические положения и результаты экспериментальных исследований использованы в учебном процессе по дисциплинам Химия окружающей среды, Промышленная экология, Техника защиты окружающей среды. Апробацияработы Полученные в ходе работы над диссертацией результаты были доложены и обсуждались на Международных, Российских и региональных научных конференциях и совещаниях, в том числе на И МНПК Вода, Экология, Общество Харьков, г. МНПК Безопасность жизнедеятельности Харьков, г. Результаты исследований прошли промышленную апробацию на предприятиях г. Белгорода. Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано работ, в том числе 1 статья в издании, рекомендуемом ВАК. Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 5 страницах текста, содержит таблицы, рисунков, приложения и 0 литературных источников. Поглощение какимлибо веществом других веществ называется сорбцией. Если процесс сорбции идет только на поверхности, то его называют адсорбцией, которая представляет собой увеличение концентрации вещества на границе раздела фаз. Если поглощаемое вещество диффундирует в глубь поглотителя и распределяется по объему, то это явление называется абсорбцией. То вещество, на поверхности которого идет адсорбция, называется адсорбентом, а вещество, которое адсорбируется адсорбатом 1. Адсорбция может идти на поверхности раздела следующих фаз газ твердое тело, раствор твердое тело, газ раствор Силы взаимодействия адсорбента и адсорбата, определяющие адсорбцию, различны, и обычно рассматривают два крайних случая, когда адсорбция характеризуется физическими либо химическими взаимодействиями так называемая физическая и химическая адсорбция1,2. Уравнением адсорбции называют функциональную зависимость вида ,, 0 где количество адсорбированного вещества в кмолях, рассчитанное на 1м2 поверхности адсорбента или на 1 кг адсорбента С равновесная, концетрация газа Т температура Это уравнение может быть представлено в виде С,Т определяющем зависимость количества адсорбированного газа от концентрации и температуры1,3. Если температура постоянная, то адсорбированное количество вещества есть функция исключительно равновесной концентрации газа Г С Т . Это уравнение называется изотермой адсорбции. Часто изотермой адсорбции называют также графическую зависимость адсорбции от равновесного давления при постоянной температуре 1,3,4. В настоящее время нет общей теории, которая достаточно корректно описывала бы все виды адсорбции на различных адсорбентах и разных поверхностях раздела фаз. Теории адсорбции Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра Теория мономолекулярной адсорбции, которую разработал американский химик И Ленгмюр, основывается на следующих положениях. Адсорбция происходит не на всей поверхности адсорбента, а на активных цен фах, которыми являются выступы либо впадины на поверхности адсорбента, характеризующиеся наличием т. Активные центры считаются независимыми т. Каждый активный центр способен взаимодействовать только с одной молекулой адсорбата в результате на поверхности может образоваться только один слой адсорбированных молекул. Процесс адсорбции является обратимым и равновесным адсорбированная молекула удерживается активным центром некоторое время после чего десорбируется т. В состоянии равновесия скорость адсорбции равна скорости десорбции. Скорость десорбции прямо пропорциональна доле занятых активных центров х, а скорость адсорбции прямо пропорциональна произведению концентрации адсорбата на долю свободных активных центров 1 х
кх Ч кАС1 хкАС1х к0Х. Отсюданаходим х кокА. Максимальо возможная величина адсорбции Го достигается при условии, что все активные центры заняты молекулами адсорбата, т.