Удосконалення технології промислової водопідготовки за допомогою сорбентів

20; гранати 10 – 20; польові шпати 15 – 25; сульфіди 2 – 7.

Відходи графітового виробництва являють собою фракцію з розміром частинок 0, 01 – 3 мм, тому при виготовленні шихти не потрібно проведення попередньої підготовки, що знижує її собівартість. Отримане з відходів мінеральне волокно близьке за складом до базальтового, але воно має більш високу термо- та хімічну стійкість, направлене регулювання складу та діаметру отримуваних волокон шляхом зміни складу шихти.

На основі порівняння хімічного складу сорбентів, які вже використовуються для збирання нафти з поверхні води, сировини та відходів ЗГК і відходів металургійного виробництва, визначено, що ці відходи можуть бути використаними в якості сорбентів нафтопродуктів. Встановлено також, що для сорбції нафти може бути використаним і теплоізоляційний матеріал у вигляді плит з мінеральної вати об'ємної маси 80 – 100 кг/м3 із волокна, яке отримували з відходів металургійного виробництва Побужського нікелевого заводу – доменного шлаку, який має об ємну густину 1, 8 т/м3. Вартість 1 м3 плити такого теплоізоляційного матеріалу із відходів вказаного виробництва складає приблизно 45% вартості 1 м3 плити теплоізоляційного матеріалу із базальтового волокна.

В цьому ж розділі дано опис методики проведення експериментальних досліджень сорбційних властивостей вибраних матеріалів. На сучасному рівні знання при вивченні очищення води лише безпосередня перевірка вилучення дослідженим матеріалом реальних забруднень із конкретного джерела або стоку дає остаточну відповідь про доцільність використання даного зразка матеріалу. При дослідженні сорбційних властивостей вибраних матеріалів керувалися методиками та емпіричними формулами викладеними у працях Смірнова А. Д., Когановського А. М., Кульського Л. А. та ін. ; галузевими стандартами, що стосуються визначення вмісту нафти в промисловій стічній воді – ОСТ 39-133-81 та вимогами щодо якості води – ОСТ 39-225-88 для заводнення нафтових пластів.

Сорбційна ємність сорбенту, як максимальна сорбція сорбентом нафти, визначена експериментально. Для побудови ізотерми сорбції рівні наважки матеріалу сорбенту заливали підтоварною водою, яка мала різну концентрацію нафти та струшували до встановлення сорбційної рівноваги. Далі сорбент відфільтровували і визначали залишкову концентрацію нафти у підтоварній воді за вищеописаною методикою. Знаючи висхідні та залишкові концентрації нафти в підтоварній воді, а також об'єм ПВ і масу сорбентів, яка застосовувалася для сорбції, вираховували сорбційну ємність матеріалу сорбентів.

Практично розрахунок сорбційної ємності Г, мг/г (ізотерми сорбції) в залежності від рівноважної концентрації С, мг/дм3 сорбованої сорбентом нафти із ПВ або солей виконувався за формулою:

 

Г = (Со – Ск) V  m = С V  m (1)

 

де m – наважка сорбенту, г;

V – об'єм ПВ, яка мала контакт з сорбентом, дм3;

Со – вміст нафти або солей у ПВ до контакту з сорбентом, мг/дм3;

Ск – вміст нафти або солей у ПВ після контакту з сорбентом, мг/дм3;

С – рівноважна концентрація нафти або солей (видалених), С = Со – Ск, мг/дм3.

Динамічну сорбційну здатність матеріалів сорбенту, яка охарактеризована максимальною кількістю речовини, що поглинається одиницею маси або об'єму сорбенту до моменту появи сорбуємої речовини в фільтраті, встановлювали за пропускання стічної води із швидкістю 2 дм3/хв через нерухомий шар сорбенту, розміщений у лійці Бюхнера, яка мала фільтраційну площу 4, 11 см2. Експериментальні дослідження процесу очищення підтоварної води від нафти проводили за допомогою моделей очисних елементів, а також сорбційних пристроїв, які встановлювалися у нафтоуловлювачі. Вони мали прямокутну форму та нерухомий шар сорбенту із досліджуваних матеріалів. За результатами статичних та фільтраційних дослідів для різних марок матеріалів та різних величин об'ємної густини нафти та ПВ будувалися графіки в координатах Г – С; n – dc; А – t; А – dc; С – t; n – t; С – m.

Математична обробка експериментальних даних здійснена за допомогою електронних таблиць Microsoft Exсel 7. 0; всі графічні зображення побудовано за допомогою Microsoft Graph 5. 0. За результат вимірювання приймається середнє арифметичне значення результатів спостережень, а похибка характеризує це середнє. Графічне зображення тенденції зміни ряду даних (підпорядкування ізотерм сорбції степеневому рівнянню Фрейндліха: n = C1/k, де n – ємність сорбенту, мг/г; C – рівноважна концентрація нафти у ПВ, мг/дм3; , 1/k – адсорбційні константи для даного сорбенту і нафти) проілюстровано лініями трендів, які застосовуються при дослідженні проблем прогнозування. У регресійному аналізі R2 – R-квадратичне значення – величина, що обраховується та вказує наскільки лінія тренду придатна для прогнозування – допомагає визначити лінію найкращої відповідності. R-квадратичне значення близьке до нуля вказує на погану відповідність, близьке до одиниці – добру і, отже, більш точну відповідність лінії тренду. Наведено рівняння для обчислення ліній тренду та планки похибок, які використовуються програмою Graph.

Обгрунтованість і достовірність результатів та висновків підтверджено результатами апробації. Всі досліження здійснювалися згідно зі стандартизованими методиками на стандартизованому обладнанні лабораторії промислової хімії ДППН “Пасічна” підприємства “Надвірнанафтогаз” на промисловій підтоварній воді безпосередньо у виробничих умовах підприємства ДППН “Пасічна”. Усі хімічні реагенти мали кваліфікацію «х. ч. « або «ч. д. а. «.

У третьому розділі приводяться результати експериментальних досліджень сорбційних властивостей вибраних матеріалів та процесу очищення пластової