Розділ 2
Об'єкти та методи досліджень
В роботі використовували стічні води Київської ТЕЦ 6, воду після батарей
коксування Херсонського НПЗ, стічні води ВАТ Київський електровагоноремонтний
завод, а також модельні емульсії нафти Усть-Баликського родовища і
нафтопродуктів у воді з концентрацією від 1 мг/дм3 до 60 мг/дм3 .
2.1 Дослідження процесу екстракції нафти з водних розчинів
Нафтопродукти у воді визначали екстракційно-спектрофотометричним методом. Як
екстрагенти застосовували: гексан, чотирихлористий вуглець, хлороформ, бензол,
толуол. З метою визначення максимумів поглинання на спектрофотометрі SPECORD
М40 в кюветі з товщиною шару 1 см зняли спектри поглинання екстрактів нафти,
отриманих обробкою 50 см3 водної емульсії нафти з концентрацією близько 30
мг/дм3 10-ма см3 екстрагента. Розчином порівняння був відповідний розчинник.
Паралельно знімали спектри поглинання самої водної емульсії з концентрацією
нафти 100 мг/ дм3 .
Залежність ступеня екстракції нафти від рН водного розчину досліджували в
інтервалі значень 1ч12. Обґєм водно-емульсійної фази складав 50 см3,
концентрація нафти 5 мг/дм3, іонна сила розчину 0,1, обґєм екстрагента 5 см3;
рН розчину створювали додаванням HCl або NaOH з концентрацією 0,1 моль/дм3 до
заданого значення.
Ступінь екстракції нафти (S) розраховували за формулою:
S = , (2.1)
де Св - визначена концентрація нафти у воді, мг/дм3,
Со - початкова концентрація нафти у воді, мг/дм3.
Вплив сторонніх іонів і поверхнево-активних речовин на ступінь екстракції
нафти вивчали з використанням іонів і сполук Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe3+,
додецилбензолсульфонату натрію. Концентрації іонів Na+, K+, Mg2+і Ca2+
змінювали в діапазоні від 0 до 2000 мг/дм3, концентрацію Fe3+- від 0 до 20
мг/дм3, концентрацію додецилбензолсульфонату натрію - від 0 до 4 мг/дм3.
Ступінь екстракції (S) в присутності сторонніх речовин розраховували за
формулою:
S = , (2.2)
де Св - визначена концентрація нафти у воді, мг/дм3,
Сo - концентрація нафти у воді при відсутності сторонніх речовин, мг/дм3.
На основі проведених дослідів будували градуювальні графіки для визначення
нафти екстракційно-спектрофотометричним методом при використанні різних
екстрагентів (гексану, чотирихлористого вуглецю, хлороформу). Стандартні
розчини нафти готувались двома способами. Перший - шляхом її розчинення у
відповідному розчиннику. Для цього 0,1000 г нафти розчиняли у 50,0 см3
органічного розчинника, що відповідає концентрації нафти у водній фазі 20
мг/дм3 (враховуючи ступінь концентрування при екстракції). Усі наступні розчини
готувались шляхом розведення вихідного. Оптичну густину розчинів вимірювали на
спектрофотометрі СФ?46 при довжинах хвиль, які відповідають максимумам
поглинання для відповідних екстрагентів, і товщині кювети 1 см. Другий спосіб
полягав у наступному. Наважку нафти 5,0 мг струшували з 0,500 дм3 води протягом
15 хв. При цьому утворювалася стійка емульсія. Розчини для градуювального
графіка отримували розведенням вихідної емульсії, створювали певне значення рН
у діапазоні оптимальних значень, екстрагували і вимірювали світлопоглинання в
умовах першого способу.
Досліджували можливість використання цих градуювальних графіків для визначення
інших нафтопродуктів - як важкої, так і легкої фракцій нафти. Для цього брали
наважки масел моторного марки М-20-Г2 (ГОСТ 17478.1-85) та індустріального
марки И-20А (ГОСТ 20799-75), дизельного палива (ГОСТ 305-82), бензину А-76
(ГОСТ 2084-77) та уайт-спіриту (ГОСТ 3134-78), розчиняли в органічних
розчинниках. Вимірявши їх оптичну густину, за градуювальним графіком,
побудованим для нафти, визначали концентрацію відповідного нафтопродукту.
Результати порівнювали з проведеним гравіметричним визначенням, який прийнято
як арбітражний [7].
2.2. Використання реакцій сульфування та нітрування для визначення
нафтопродуктів у воді
Для приготування нітруючої суміші змішували концентровану H2SO4 і 67%-ну HNO3 у
кількостях 12 і 8 см3 відповідно. Для нітрування готували розчин нафти у
чотирихлористому вуглеці і гексані з концентрацією 100 мг/дм3, що відповідає
вмісту нафти у воді 10 мг/дм3 за умови співвідношення водної та органічної фаз
10:1 при екстракції. Процес нітрування проводили, струшуючи рівні об’єми
розчину нафти і нітруючої суміші протягом 20 хв. Після цього суміші лишали
відстоюватися до повного розділення фаз і знімали спектр поглинання забарвленої
нітруючої суміші на спектрофотометрі СФ-46 в області 300 ч 360 нм в кюветі 1
см. Розчином порівняння була сама нітруюча суміш, якою обробили відповідно
чистий чотирихлористий вуглець або гексан в описаних вище умовах.
Для визначення ефективного співвідношення азотної та сірчаної кислот готували
серію нітруючих сумішей з об’ємною часткою H2SO4 від 50 до 100%. Цими
нітруючими сумішами об’ємом 10 см3 обробляли розчини нафти у гексані такого ж
об’єму з концентрацією 50 мг/дм3, інтенсивно струшуючи протягом 20 хв. Оптичні
густини отриманих кислотних розчинів вимірювали на концентраційному
фотоелектричному колориметрі КФК-2МП з синім світлофільтром з максимумом
пропускання 315 нм, використовуючи в якості розчину порівняння цю саму нітруючу
суміш, якою обробили чистий гексан. Також вимірювали оптичні густини оброблених
розчинів нафти y гексані на спектрофотометрі СФ-46 на довжині хвилі 206 нм, що
відповідає максимуму поглинання нафтопродуктів у цьому розчиннику. Розчином
порівняння був власне оброблений чистий органічний розчинник.
Щоб визначити вплив продуктів нітрування на загальне світлопоглинання кислотної
фази проводили аналогічні досліди, обробляючи розчини наф
- Київ+380960830922