ГЛАВА 2
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Обоснование выбора объекта исследования
Объектами исследования в данной работе служили отрицательно заряженные 0,010 - 0,016%-ные водные эмульсии подсолнечного, хлопкового, кукурузного, кокосового, оливкового и косточкового (абрикосового) масел; 0,025 - 0,040%-ные эмульсии сырой нефти; 0,025 - 0,030%-ные эмульсии машинного масла МС-20, 0,025%-ные эмульсии мазута и ? 0,060%-ные эмульсии ТБФ. Часть исследований проводилась на реальных сточных водах Свердловского жиркомбината и отработанных моющих растворах предремонтной мойки морских судов Ильичёвского судоремонтного завода.
Выбор указанных эмульсий в качестве объектов исследования был обусловлен, с одной стороны, тем, что с ними часто приходится иметь дело в практике очистки сточных вод современных промышленных предприятий [18], и с другой, с тем, что попадая на сооружения биологической очистки сточных вод (аэротенки, биофильтры) капли вышеуказанных органических веществ обволакивают хлопья активного ила и биопленки, препятствуя тем самым нормальному кислородному обмену [177].
Краткая физико-химическая характеристика дисперсной фазы эмульсии дана в табл. 2.1 - 2.5. Анализ данных таблицы показывает, что исследуемые растительные масла значительно отличаются друг от друга по всем показателям. Нефть, машинное масло и мазут мало отличаются друг от друга по плотности, но очень сильно по вязкости. Вязкость нефти отличается от вязкости мазута примерно в 30 раз.
Средний размер (диаметр) капель дисперсной фазы эмульсий лежал в пределах 0,6-12,0 мкм.
Таблица 2.1
КРАТКАЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ
Наименование показателейТип маслаПодсолнечное нерафинированное
ГОСТ 1129-73Хлопковое рафинированное
ГОСТ 1128-75Кукурузное рафинированное
ГОСТ 8808-91Кокосовое рафинированное
ГОСТ 10766-64Оливковое рафинированное ТУ 10-04-11/13-87Косточковое рафинированное ТУ 10-04-02-53-891234567Кислотное число, мг КОН/г, не более2,250,20,40,50,40,4Массовая доля нежировых примесей, % не более0,10отсутствуютотсутствуютотсутствуют0,05отсутствуютФосфоросодержащие вещества, % не более в пересчете на Р2О50,053-0,005--отсутствуютВлага и летучие вещества, % не более0,200,10,10,150,20,1 Окончание таблицы 2.1
1234567Мыло (качественная проба)не определяласьотсутствуетотсутствуетотсутствуетотсутствуетОтсутствуетЙодное число, J2 г/100 г, не более125-145101-116-1274-90-Неомыляемые вещества, % не более1,21,01,00,61,51,0Температура вспышки экстракционного масла, 0С не ниже225234225215-210
Таблица 2.2
КРАТКАЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТИ [178]
Наименование показателейЗначениеПлотность при 20 0С, кг/м3825Кинематическая вязкость при 50 0С, м2/с (сСт)2,72?10-6 (2,72)Содержание парафинов (суммарное), %9,6Содержание смол и асфальтов, %3,85
Таблица 2.3
КРАТКАЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАШИННОГО МАСЛА (МС-20) [179]
Наименование показателейЗначениеПлотность при 20 0С, кг/м3, не более895Кинематическая вязкость при 100 0С, м2/с (сСт), не менее20?10-6 (20,0)Кислотное число, мг КОН на 1 г масла, не более0,005Зольность, % не более0,03Температура застывания, 0С не выше18
Таблица 2.4
КРАТКАЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАЗУТА ФЛОТСКОГО Ф 12, ГОСТ 10585-75
Наименование показателейЗначениеПлотность при 20 0С, кг/м3 не более960Кинематическая вязкость при 50 0С, м2/с (сСт)89?10-6 (89)Зольность, % не более-Массовая доля механических примесей, % не более0,12Массовая доля воды, % не более0,3Содержание водорастворимых кислот и щелочейОтсутствуетСодержание сероводородаОтсутствуетТемпература вспышки, 0С90Массовая доля серы, %0,6Температура застывания, 0С не выше-8Теплота сгорания кДж/кг (ккал/кг)41454 (9900)
Таблица 2.5
КРАТКАЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТБФ,
ТУ 6-09-3536-74
Наименование показателейЗначениеПлотность при 25 0С, кг/м3973Температура плавления, 0С-80Температура разложения, 0С289Показатель преломления, 0С1,423
Значение pH эмульсий в зависимости от природы их дисперсной фазы колебалось в пределах от 5 до 6.
Величина ?-потенциала капель эмульсий составляла -15 - -40 мВ.
В качестве собирателей дисперсной фазы эмульсий использовали катионные ПАВ: ацетат амина канифоли (ААК), ГИПХ-3А и хлориды децил-, ундецил-, додецилпиридиния ([C10H21-Ni]+Cl-, [[C11H23-Ni]+Cl-, [C12H25-Ni]+Cl-), додецил-, тетрадецил- и октадециламмония ([C12H25NH3]+Cl-, [C14H29NH3]+Cl- и [C18H37NH3]+Cl-).
Собиратель ААК,
синтезированный на основе живичной канифоли [180], является смесью, состоящей на 80 % из ацетата дегидроабиетиламина (I) и на 20 % из ацетатов аминов на основе других смоляных кислот, входящих в состав канифоли, например, дигидроабиетиламина (II).
Собиратель ГИПХ-ЗА представляет собой смесь гидрохлоридов первичных алифатических аминов, содержащих в своём углеводородном радикале от 12 до 18 атомов углерода.
2.2. Методики изучения коллоидно-химических характеристик эмульсий
Эмульсии растительных масел, мазута и трибутилфосфата готовили путем их механического и ультразвукового диспергирования в воде.
Из-за существенных трудностей, связанных с приготовлением монодисперсных эмульсий [176], опыты проводили с полидисперсными эмульсиями.
Ультразвуковое диспергирование осуществляли с помощью ультразвукового диспергатора УЗДН-2Т при частоте колебаний 22-44 кГц, а механическое - с помощью размельчителя тканей РТ-1.
Диспергирование производили в отсутствие эмульгатора.
Эмульсии с рабочей (требуемой) концентрацией дисперсной фазы получали разведением более концентрированных (исходных) эмульсий водой. Полученные эмульсии были достаточно устойчивы и не расслаивались в течении нескольких суток.
Размер капель дисперсной фазы эмульсий определяли с помощью оптического микроскопа