Абдугаффарова К.К_МТМм_1402-converted. Диссертация содержит 91 страницу, в том числе 29 рисунков, 19 таблиц, 90 источников, 1 приложение

• Название: Диссертация содержит 91 страницу, в том числе 29 рисунков, 19 таблиц, 90 источников, 1 приложение
• Дата: 10.09.2019
• Размер: 2.37 Mb.
• Имя файла: Абдугаффарова К.К_МТМм_1402-converted.docx
• Тип: Диссертация; #86462
• страница: 1 из 21

на тему

«Новые сорбционные материалы на основе глины»

АННОТАЦИЯ

Магистерская диссертация содержит 91 страницу, в том числе 29 рисунков, 19 таблиц, 90 источников, 1 приложение.

Во введение дана общая характеристика проблемы исследования, обоснована актуальность темы, поставлена цель исследования, приведены задачи исследования, сформулированы объект и предмет исследования, научная новизна, практическая значимость, указаны структура и объем работы.

Первый раздел посвящен аналитическому обзору литературных и патентных данных по теме диссертации. В частности, рассмотрены основные методы очистки сточных вод, их возможности, а так же положительные и отрицательные стороны. В результате обзора поставлена цель и сформулированы задачи по созданию сорбционного материала.

Во втором разделе приведено описание непосредственно применявшихся в работе методов получения и исследования материала, их свойства и основные характеристики.

Третий раздел посвящен изучению методик, применявшиеся в работе, представлены несколько способов получения сорбционного материала, проведены исследования морфологии и химического состава проб сорбентов, их сорбционной способности по отношению к металлам, фенолам и емкости на органическом красителе, а так же расписана методика создания сорбционного материала и приведены результаты его исследования.

Содержание

Введение 5

Глава 1 Методы очистки сточных вод 8

1.1 Современные методы очистки сточных вод 8

1.1.2 Методы механические очистки сточных вод 9

2. 
   Химические методы очистки сточных вод 12
   
3. 
   Физико-химические методы очистки сточных вод 12
   
1. 
   Сорбционная очистка сточных вод 21
   

1.2.1 Модифицирование сорбционных материалов 33

3. 
   Выбор объекта исследования и постановка цели и задач 36
   

Глава 2 Методы получения и исследования сорбционных материалов 38

1. 
   Метод получения сорбционных материалов на основе глины 38
   
2. 
   Методы исследования структуры и свойств 41
   
   1. 
      Сканирующая электронная микроскопия 41
      
   2. 
      Низкотемпературная газовая адсорбция 43
      
   3. 
      Спектроскопические методы исследования 45
      
      1. 
         УФ-спектрофотометрия 46
         
      2. 
         Атомно-абсорбционная спектрофотомерия 48
         
      3. 
         ИК-спектроскопия 50
         
      4. 
         Спектрофлуориметрия 52
         
      5. 
         Рентгенофлуоресцентная спектроскопия 53
         

2.2.4 Лазерная дифракция 56

Глава 3 Структура, свойства и методика получения сорбционного материала 59

1. 
   Способ получения 59
   
2. 
   Исследование морфологии поверхности, структуры, химического состава разработанных сорбентов 59
   
3. 
   Исследование сорбционной способности 67
   
4. 
   Методика получения сорбционного материала 79
   

Заключение 80

Список используемых источников 82

Приложение 91

Введение

Как известно, на территории Российской Федерации находится большое количество запасов пресных вод – это реки и озера. Однако практически все они загрязнены вредными веществами. Наиболее вредными веществами являются: нефтепродукты, фенолы, поверхностно-активные вещества, аммиак, пестициды, тяжелые металлы, сложные химические соединения. Основные пути загрязнения - это стоки промышленности и сельского хозяйства, а с их развитием, все растут и объемы загрязнения сточных вод. В связи с этим потребность в чистой воде растет.

В настоящее время применяются несколько методов очистки сточных вод: механические, химические, физико-химические и биологические. Чаще всего на предприятиях применяются комбинированные методы, т. е. включающие несколько методов в комплексе. Концентрацию вредных веществ они снижают в несколько раз, относительно первоначального (грязного) уровня. Однако, до предельно-допустимых концентраций снизить их уровень не удается. Таким образом, применяемые методы эффективно очищают сточные воды при больших концентрациях грязных веществ, но когда концентрации низкие, эффективность их очистки резко уменьшается. Поэтому существует необходимость в доочистке сточных вод

Наиболее перспективные направления приобрели ресурсосберегающие технологии, позволяющие при минимальных затратах, наиболее эффективно очищать сточные воды. Одним из таких направлений являются сорбционные методы, широко применяемые для глубокой очистки сточных вод. В качестве сорбентов используются: синтетические сорбенты, активированные угли, а так же некоторые отходы производства, такие как шлак, опилки, зола и др. Наиболее универсальными из сорбентов являются активированные угли, из- за их сильно развитой поверхности и пористости. Однако одним из основных вопросов, возникающих при адсорбционной очистки сточных вод активными углями, является их регенерация. Процесс регенерации является

экономически- и ресурсозатратной процедурой, как и активация самого угля.

В то же время активные угли эффективно очищают воды от органических и нефтесодержащих продуктов, однако их эффективность по отношению к тяжелым металлам не велика.

Глинистые материалы, а так же и торф способны сорбировать примеси органического и неорганического происхождения. Данные материалы не дефицитные и дешевые, в сравнении с активированными углями. При этом их можно модифицировать, тем самым увеличивать их сорбционную емкость.

Цель: создать эффективные сорбенты на основе глины для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, токсических и органических соединений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. 
   Подобрать и изучить литературу, посвященную созданию сорбентов для очистки воды от токсических и органических загрязнений;
   
2. 
   Разработать способ, отработать технически режимы, применяемые для получения сорбентов и описать методику получения;
   
3. 
   Провести исследование структуры и свойств разработанных сорбентов;
   
4. 
   Провести исследование сорбционной способности и емкости полученных сорбентов на модельных растворах.
   

Объектом исследования является сорбенты для очистки сточных вод.

Предметом исследования является сорбционная способность полученных сорбентов на предмет очистки вод от ионов тяжелых металлов, токсических и органических соединений.

Практическая значимость работы заключается в том, что получен эффективный сорбент на основе глины, который эффективно очищает воду от ионов тяжелых металлов, фенолов и органических красителей. Данный сорбент может применяться в водоочистке промышленных предприятий, при этом он не требует регенерации.

Положение, выносимое на защиту:

1. 
   Методика получения сорбционного материала на основе глины.
   
2. 
   Сорбционная емкость и способность предложенного сорбента к тяжелым металлам и фенолам.
   

Научная новизна: данный сорбционный материал отличается методикой модифицирования химической структуры и морфологии поверхности.

Апробация результатов исследования: основные результаты диссертационной работы докладывались на семинарах НИО-6 ТГУ, VII Международной школе «Физическое материаловедение» с элементами научной школы для молодежи, V Международной научно-практической конференции «Наноматериалы и живые системы». Экспериментальная часть исследования выполнена при поддержке гранта Министерства образования и науки Российской Федерации, постановление №220, в ФГБОУ ВПО

«Тольяттинский государственный университет», договор №14.В25.31.0011.

Магистерская диссертация содержит 91 страницу, в том числе 29 рисунков, 19 таблиц, 90 источников, 1 приложение.

Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка источников литературы и приложения.

Личный вклад автора заключается в подготовке литературного обзора, проведении экспериментальной базы по теме исследования, а так же анализе результатов.

По теме исследования опубликованы научные работы, список которых приведен в приложении.

Глава 1 Методы очистки сточных вод

1.1 Современные методы очистки сточных вод

Стоки предприятий содержат большое множество различных химических соединений. Наиболее распространенными и трудно выводимыми являются нефтепродукты, фенолы, а так же ионы тяжелых металлов. Эти вредные химические вещества и элементы, когда попадают в водоемы - ухудшают их санитарное состояние. Таким образом, возникает острая необходимость в глубокой очистке и доочистке стоков перед сбросом ее и использованием в хозяйственно-питьевых, некоторых промышленных целях и сброса в водоемы рыбхозяйственного назначения [1].

Сточные воды предприятий чаще всего содержат сложные ядовитые и токсичные соединения. Сброс их в городские канализационные сети или открытые водоемы без надлежащей очистки непозволителен [2].

В окружающей среде органические соединения подвергаются воздействию различных биологических и физико-химических агентов, многие из которых распадаются за весьма короткий срок (до 100 дней) и образуют промежуточный продукт. Данные вещества зачастую оказываются еще более токсичными загрязнителями, чем исходные вещества, в результате чего система подвергается вторичному химическому загрязнению. В присутствии нефтяных углеводородов токсичность других загрязняющих веществ, в частности металлов, проявляется в большей степени [1].

Степень опасности сточных вод зависит от токсичности загрязняющих ее веществ. Некоторые примеси, например соли тяжелых металлов, делают сточные воды высокотоксичными. У многих водных организмов нарушается нормальное развитие когда концентрация некоторых ионов тяжелых металлов превышает 0,01-0,1 мг/л. При этом, стоки машиностроительных заводов обычно содержат такие металлы как Cu и Cr концентрацией до 500 мг/л, а Ni до 50 мг/л [3]. Если медь в сточной воде содержится при концентрации выше 1,9 мг/л, то это приводит к торможению сбраживания

осадков на очистных сооружениях. При концентрации свыше 1,0 мг/л

снижает эффективность очистки на 5 %. Поиск технологических решений по очистке воды ведется постоянно [4-6].

Методы очистки стоков подразделяют на: механические, химические, физико-химические и биологические. Когда применяется в комплексе несколько методов - такую очистку называют комбинированной. По степени вредности примесей и характеру загрязнения в каждом конкретном случае подбирают тот или иной метод очистки. На практике наиболее часто применяется комбинированный метод очистки воды, так как он наиболее универсальный, позволяющий добиться качественного очищения воды от вредных примесей.