Поняття хімічного впливу поверхнево-активних речовин (ПАР) на водойми та його наслідки. Методи ефективного вилучення біорезистентних ПАР із стічних і природних вод до екологічно безпечного рівня з використанням пористих адсорбентів (активоване вугілля).
Аннотация к работе
Поверхнево - активні речовини (ПАР) завдяки своїм властивостям, що зумовлені дифільною природою молекули, знайшли широке застосування в промисловості та побуті. Методи адсорбції на активному вугіллі (АВ) дають змогу надійно і повністю вилучати з води органічні речовини багатьох класів. Однак застосування активного вугілля з нераціональною по відношенню до ПАР пористою структурою та невідповідним технологічним режимом призводить до того, що саме ці речовини першими потрапляють у фільтрат, обмежуючи ефективність адсорбційних методів вилучення органічних забруднень. Для досягнення мети роботи необхідно вирішити задачі: - визначити ефективність вилучення ПАР активним вугіллям різної пористої структури з молекулярних водних розчинів в умовах рівноваги й отримати параметри ізотерми адсорбції, як необхідної інформації для моделювання результатів кінетики та динаміки адсорбції ПАР; встановити закономірності кінетики вилучення ПАР окремими зернами активованого вугілля різної пористої структури з обмеженого і постійного обєму водного розчину в умовах максимальної турбулентності потоку та виявити вплив пористої структури сорбенту на швидкість реалізації адсорбційної ємності;У вступі подається обґрунтування актуальності роботи, її мета, задачі, формулюється наукове і практичне значення. У першому розділі проведено огляд літератури, в якому проаналізовано теоретичні і технологічні аспекти використання пористих вуглецевих сорбентів для вилучення резистентних ПАР із води. На основі проведеного огляду зроблено висновки, що адсорбція на АВ дозволяє надійно і повністю очищати воду від багатьох органічних сполук. Вирішальний вплив на ефективність вилучення органічних забруднень має пориста структура, що забезпечує певну ємність активного вугілля. Врахування специфічних властивостей ПАР і особливостей кінетики та динаміки їх вилучення активним вугіллям є необхідною умовою для раціонального використання адсорбційної ємності АВ, що дозволяє збільшити період між матеріалозатратними терморегенераціями і, відповідно, підвищити еколого - економічні показники методу.У результаті обробки експериментальних ізотерм по методиці Левченко-Когановського та розрахунку константи адсорбційної рівноваги К і величин зменшення стандартної мольної енергії Гіббса (-?GА ) було встановлено, що зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу при адсорбції ПАР на АВ підвищується на 8-58% порівняно з показником для ГС. У відповідності з величинами (-?GА ) і значеннями адсорбції ПАР (ГДК, ККМ1) була визначена ефективність активного вугілля різних марок щодо вилучення ПАР з води. Експериментальні дані показали, що відсутня чітка залежність між параметрами пористої структури, які визначені стандартними методами (Va, Vmi, Vs, Sme, SБЕТ), та ефективністю АВ за адсорбцією ПАР, хоча існує тенденція до збільшення величини адсорбції з ростом названих параметрів. Застосування t-методу де-Бура до даних ізотерм адсорбції ПАР на АВ і ГС дозволило виділити із сукупного обєму адсорбованого ПАР (Va) частину, поглинання якої супроводжувалось підвищеною енергією адсорбції (Vn), і встановити, що зростання величини Vn повязаний зі збільшенням ефективності вуглецевого сорбенту щодо вилучення ПАР з води. В цьому звязку не виключено, що підвищена вибірковість адсорбції ПАР АВ є наслідком ранньої передміцелярної агрегації ПАР, яка супроводжується додатковим зменшенням величини (-?GА ) і не повязана з супермікропорами.На прикладі експериментальних даних вилучення з води ОП-10 активним вугіллям АГ-3 встановлено, що збільшення турбулентності потоку значно знижує робочий ресурс АВ. З урахуванням принципу ідентичності гідродинамічних умов проходження розчину через АВ (Re ) і часу контакту тк були виділені окремі досліди і проведений порівняльний аналіз ефективності вилучення ПАР до залишкової концентрації, що дорівнює 5% від початкової величини Со. Аналіз даних щодо довжини робочого шару (Lo) і швидкості просування фронту адсорбції (wo) показав, що при рівності гідродинамічних умов визначальний вплив на вказані характеристики динаміки має величина рівноважної адсорбції ПАР на АВ. Відмінності в кінетиці адсорбції між окремими системами в умовах динаміки були нівельовані суттєво вищим рівнем впливу рівноважних факторів на ефективність вилучення ПАР. Для кожної із експериментальних систем АВ-ПАР були отримані коефіцієнти ?a і виконано прогноз появи концентрацій полютанта за шаром іншої довжини чи для іншого часу контакту.Поєднання екологічної ефективності з економічною доцільністю використання активного вугілля для захисту водних джерел від токсичних забруднень досягається при мінімізації органічного навантаження на сорбент, раціональному виборі пористої структури АВ і умов організації процесу адсорбційного вилучення ПАР, які враховують обмеженість ємності сорбенту, особливості кінетики та динаміки адсорбції та можливості застосування біологічних способів реактивації ємності активного вугілля. Проведено дослідження адсорбції ПАР активованим вугіллям (КАД, АГ-3, АГ-ПР, F400, АКАНТ, СКНП1) із м