Развитие химических отраслей промышленности; образование значительных количеств сточных вод, загрязнённых различными химическими веществами; повышение требований к качеству очищенных сточных вод обуславливают широкое применение разнообразных методов их очистки.
Наиболее широко распространенными загрязнителями сточных вод являются смолы, масла коксохимических производств, которые по принятой в настоящее время терминологии при анализе сточных вод относят к «нефтепродуктам» .Масла и смолы, которые также содержатся в сточных водах, при оборотном водоиспользовании оседают на стенках труб и аппаратов, что значительно затрудняет эксплуатацию оборудования. Поэтому предъявляются жесткие требования к составу сточных вод.
Среди сорбционных методов наибольшее развития получили адсорбционные, которые применяют для глубокой очистки сточных вод от растворённых органических и смолистых веществ перед биохимической очисткой. Достоинством метода являются высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперация этих веществ, возможность очищать сточные воды без внесения каких-либо вторичных загрязнений, удаления биологически неразрушимых веществ, надёжность в условиях колебания объемов и состава сточных вод.
Адсорбционная очистка может быть регенеративной, т.е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией и деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Эффективность адсорбционной очистки зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и её доступности и от химического строения вещества.
В качестве адсорбентов применяют природные и искусственные пористые материалы. Используют асбестосодержащий материал – отход производства асбестовых бумаг и картона, пористый полимерный сорбент-сополимер стирола дивинилбензола, пенополиуретан, сорбент на основе базальтового волокна, древесные стружки, опилки, волокна, помещенные в пористые тканые оболочки, различные модификации активных углей и другие адсорбенты. Сорбентами также могут служить шлаки, кокс, зола.
На наш взгляд наиболее перспективным направлением сорбционной очистки сточных вод являются методы с использованием волокнистых минеральных материалов. Для исследования были выбраны следующие минеральные волокна – стекловолокно (СВ) и минеральное волокно диабазовой группы (МВД).
На процесс адсорбции влияет: физико-химические свойства материала, заключающиеся в способности удерживать и накапливать на своей поверхности смолистые вещества за счёт адгезионного взаимодействия; физико-химические свойства воды, проявляющиеся в изменении гидрофобных свойств поверхности насадки; гидродинамический режим течения эмульсии в насадке.
В лабораторных условиях исследовали сорбционную емкость (СЕ) минеральных волокон в статических условиях, для чего искусственно готовились эмульсии с различной концентрацией смолистой фазы.
В водосмоляную эмульсию (100 мл) с различным содержанием смол и масел (0,1–10 %) помещали 1 г исследуемого волокна. Выдерживали до полного насыщения, после чего определяли остаточное содержание смолистых веществ в водной фазе методом экстракции 4-х хлористым углеродом с последующим колориметрированием.
Таблица – Результаты исследования процесса сорбции смолистых веществ на минеральных волокнах
| Содержание смолистой фазы, % | Остаточное содержание смолистых веществ, мг/л | СЕ, мг см. веществ/1 г волокна | Степень поглощения смолистых веществ волокном, % | |||
| СВ | МВД | СВ | МВД | СВ | МВД | |
| 0,1 | - | 19 | - | 49 | - | 98,0 |
| 0,2 | - | 20 | - | 99 | - | 98,9 |
| 0,4 | 49 | - | 198 | - | 98,8 | - |
| 0,5 | - | 31 | - | 248 | - | 99,4 |
| 0,6 | 41 | - | 298 | - | 99,3 | - |
| 1 | 63 | 57 | 497 | 497 | 99,4 | 99,4 |
| 2 | 62 | - | 997 | - | 99,7 | - |
| 3 | - | 76 | - | 1496 | - | 99,8 |
| 5 | - | 144 | - | 2493 | - | 99,7 |
| 6 | 105 | - | 2995 | - | 99,8 | - |
| 7 | - | 175 | - | 3492 | - | 99,8 |
| 10 | 116 | 191 | 4995 | 4991 | 99,9 | 99,8 |
Анализ результатов показал, что стекловолокно обладает более высокой сорбционной емкостью, так как остаточное содержание смолистых веществ после проведения опыта ниже, чем у МВД. Для низкоконцентрированных эмульсий (0,1–1 %) эта разница незначительна, а для высококонцентрированных эмульсий (1–10 %) приобретает существенные отличия. Например, для 10 %-ной эмульсии эта разница составляет 75 мг/л.
Достоинствами используемых сорбентов является высокая степень поглощения смолистых веществ, которая составляет 99,3–99,9 % (при соответствующих условиях) и низкая себестоимость минеральных волокон. Достаточно большое значение величины сорбционной ёмкости минеральных волокон в условиях эксперимента (10 % эмульсия – 5 г смолистых веществ/1 г волокна (СВ и МВД)), говорит о перспективности их использования для эффективной очистки технологических и сточных аммиачных вод коксохимического и нефтехимического производства. Поэтому целесообразно проведение дальнейших исследований в этом направлении.