Физико-химические и экологические аспекты утилизации органо-минеральных сточных вод предприятий химической промышленности - Автореферат

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести комплексные исследования адсорбции капролактама на активных углях, отличающихся исходным сырьем, способом получения и физико-химическими характеристиками; установить механизм адсорбции капролактама на активных углях; разработать способы повышения сорбционной емкости сорбентов; предложить метод оптимизации параметров фильтров и режима процесса адсорбционной очистки и метод регенерации отработанного сорбента; разработать технологию электродиализной переработки очищенного от капролактама конденсата сокового пара (КСП); разработать технологию утилизации отработанного сорбента в гальванических производствах; разработать математическую модель электродиализа, обладающую достаточной общностью и позволяющую производить расчет режима работы промышленных установок; исследовать закономерности электромембранного разделения различных по природе смесей на органические и минеральные компоненты; разработать безотходную технологию переработки сточных вод производства 2-этилгексанола. На основе комплексного исследования адсорбции капролактама (КЛ) из модельных растворов и сточных вод активными углями (АУ) установлены закономерности и особенности равновесия адсорбции капролактама на сорбентах, отличающихся исходным сырьем, структурой и состоянием поверхности. Выявлено, что адсорбция КЛ активными углями из водных растворов в присутствии сульфата аммония носит конкурентный характер при концентрации капролактама больше 5 ммоль/дм3. Первичная адсорбция определяется двумя механизмами взаимодействия: неспецифическим (адсорбция в микропорах) и специфическим (адсорбция на поверхности мезопор). Материалы диссертации докладывались на Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (Томск, 1995), Международной конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 1995; Томск, 1996; Красноярск, 1997), Международном экологическом конгрессе (Воронеж, 1996), Всероссийской конференции «Физико-химические основы и практическое применение ионообменных процессов» (Воронеж, 1996), Международном конгрессе «Вода: экология и технология» (Экватек) (Москва, 1996, 1998, 2000, 2004, 2006), Международной конференции «Реформирование экономики региона: опыт, проблемы, перспективы» (Кемерово, 1996), Всероссийской конференции «Электрохимия органических соединений» (Новочеркасск, 1998), Международной научно-практической конференции «Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность» (Кемерово, 2000 - 2003), Международной научно-практической конференции «Человек и окружающая природная среда» (Пенза, 2000), Международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово, 2001), Международной научно-практической конференции «Человек, среда, вселенная» (Иркутск, 2001), Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2002), Международной конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2002), Всероссийской конференции «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск, 2004), Международной конференции «Экстракция органических соединений» (Воронеж, 2005) и др.На основе системного подхода к изучению массо-и электропереноса в системах сорбент-сорбтив, мембрана - раствор, механизмов взаимодействия капролактама и тяжелых металлов с поверхностью активного угля, математического моделирования электродиализа и адсорбции, теоретического обобщения результатов исследований решена важная хозяйственная задача - разработаны безотходные технологии переработки малоконцентрированных органоминеральных сточных вод, обеспечивающие замкнутые циклы ряда производств, ресурсосбережение и охрану окружающей среды. Установлено, что адсорбция КЛ из водных растворов на углеродной поверхности характеризуется двумя основными типами взаимодействия. Первый реализуется при низких концентрациях капролактама и определяется как адсорбцией в микропорах (неспецифическое взаимодействие), так и образованием водородной (карбоксильные, карбонильные, фенольные и эфирные группы) или ионной связи (карбоксильные группы) с КФГ на поверхности мезопор адсорбента (специфическое взаимодействие). Второй тип реализуется при высоких равновесных концентрациях капролактама и обусловлен образованием агрегатов (кластеров) на уже адсорбированных на поверхности АУ молекулах КЛ. Предложен метод оптимизации параметров фильтров и режимов непрерывного процесса адсорбционной очистки путем математического моделирования, основанный на фундаментальном уравнении внешнедиффузионной динамики адсорбции для случая линейной изотермы с использованием адсорбционных констант уравнения Дубинина-Радушкевича и данных кинетических исследований.