РОЗДІЛ 2
Об’єкти та методи дослідження
2.1. Особливості та доцільність вибору об’єктів дослідження сорбційної та
біодеструктивної дії біосорбенту
Об’єктами дослідження було обрано різноманітні модифікації піролізату
деревинної тирси та деревини різних порід дерев (сосна, дуб, береза). Піроліз
вихідної сировини здійснювали в безкисневій атмосфері в металевій камері з
постійною наважкою вихідної сировини, яка розміщувалася в муфельній печі.
Температуру піролізу підтримували від 2000С до 6000С.
В промислових умовах піроліз здійснювали у спеціально розробленій печі типу
труба в трубі з загрузкою вихідної сировини 50 кг. Наробку промислових партій
більше 1 тонни піролізату здійснювали в промислових ретортних печах.
Сорбційні властивості піролізату-носія та біоактивованого НОМ, деструктивну
здатність біосорбенту досліджували на зразках нафти сирої з об’ємною густиною
d=0,81г/см3, d=0,91г/см3 Качанівського та Бугруватівського нафтових родовищ,
нафтової плівки (окислена, вивітрена нафта нафтошламонакопичувачів), дизпалива,
масла відпрацьованого, гудрону та мазуту Дрогобицького нафтопереробного заводу
(табл. 2.1).
Виділення нафтоокислюючої біоти здійснювали із зразків грунту різних родовищ,
які постійно находилися під нафтозабрудненням; осадів нафтошламонакопичувачів
та очисних споруд промислових нафтових об’єктів; осадів амбарів-накопичувачів
відпрацьованих глинистих бурових розчинів. Виділення та подальша селекція НОМ
велася в розбавленому агаризованому живильному середовищі з вмістом в якості
постачальника вуглецю - нафти (нафтопродуктів) та мінеральних поживних речовин,
що вміщали азот, фосфор, кальцій, магній, бор та інші.
Вибір цих об’єктів був визначений тим, що на сьогодні велика увага приділяється
розробці нових методів очищення природного середовища, які були б екологічно
чисті, технологічні, не вносили б в довкілля додаткове забруднення та
максимально були б наближені до промислових умов.
Таблиця 2.1
Ґруповий склад нафти та нафтопродуктів різного типу.
Назва продукту
Груповий склад нафтопродукту, %
Метано-нафтенові вуглеводні
Нафтено-ароматичні вуглеводні
Смоли
Асфальтени
Нафта
d = 0,81 г/см3
37,7
17,8
20,7
23,8
Нафтошлам
d = 0,91 г/см3
20,2
42,8
24,2
12,8
Дизпаливо
d = 0,74 г/см3
42,1
44,8
10,2
2,9
Масло
d = 0,82 г/см3
49,1
42,6
7,09
1,21
Мазут
d = 0,90 г/см3
10,12
26,4
31,7
31,78
Гудрон (окислений)
d = 0,98 г/см3
0,08
14,6
42,4
42,92
Нафта окислена-плівка d=0,91г/см3
12,1
18,6
26,4
42,9
2.2. Адаптація та удосконалення методик для дослідження впливу структури та
поверхневих особливостей сорбенту на його сорбційну здатність
Гранулометричний склад та параметри пористої структури визначали згідно
[99-101]. Піролізат деревинної тирси являє собою сферичні частинки розміром від
0,01 до 2,0-2,5 мм в діаметрі. Фракційний склад піролізату залежить від
фракційного складу вихідної сировини. При піролізі частинок тирси розміром 0,5
мм в діаметрі одержана вуглецева частинка 0,1-0,15 мм, а якщо сировина з
діаметром частинок 5 мм одержано вуглецевий матеріал з розміром частинок 2-2,5
мм в діаметрі.
Питому поверхню отриманих сорбентів визначали експрес-методом за тепловою
десорбцією аргону [102-104], використовуючи установку на основі газового
хроматографу „Цвет”. Питому поверхню обчислювали за формулою:
Sпит= К А/mс ;
де: S пит –питома поверхня, м2 /г;
К – константа установки (за еталонним зразком);
А – площа хроматографічного піку;
mc – маса сорбенту, г.
Статистичну обмінну ємність (СОЄ) визначали шляхом обробки (струшування) 0,25 г
сорбенту з 25 см3 0,1 – Н розчину NaOH, Na2CO3, NaHCO3 з подальшим титруванням
соляною кислотою [104].
Сорбційний об’єм пор зразків сорбенту визначали ексикаторним методом за
сорбцією парів бензолу [103]. Наважка сорбенту складала біля 0,2 г, зважування
проводили на аналітичних терезах, обчислювали за формулою:
де: Vs – сорбційний об’єм пор, см3/г;
– приріст маси сорбенту, г;
g0 – вихідна маса сорбенту, г;
p6 – густина бензолу при t=200С (0,875 г/см3).
Вивчення фазового складу вихідної сировини та одержаного піролізату при різних
режимах піролізу проводили методом рентгенофазового аналізу. Дослідження
виконувались на рентгенівському дифрактометрі ДРОН УМ-1 з СО- та Сu-Kaср. –
випромінюванням при швидкості зйомки 10/хв..Ідентифікацію фазового складу
зразків проводили згідно з USA-картотекою ASTM та керівництвом [105-106].
ІЧ спектри зразків на основі вихідної сорбційної матриці та біомодифікованого
сорбенту були отримані за допомогою спектрофотометрів Specord М 80 (4000-400
см-1) та IFS-88 (500-100см-1) при кімнатній температурі згідно з методиками
[108-109].
Сорбційну ємність відносно нафти визначали ваговим методом. На водну поверхню
наносили визначену кількість нафти (від 1 до 5 г), а потім на поверхню нафти
наносили наважку сорбенту до повного поглинання нафти. Насичений нафтою сорбент
висушували при t=1000С для видалення поглинутої води. Кількість поглинутої
нафти визначали по різниці ваги насиченого і вихідного сорбенту [110].
Критерії ефективності нафтопоглинаючого біосорбенту визначали згідно з
методикою [52]. На поверхню води наносили певну кількість (5-20мл) нафти або
нафтопродукту. Після рівномірного розподілення нафти по поверхні наносили
наважку (500мг) біосорбенту. Через 5-10 хвилин біосорбент з поглинутою нафтою
вилучався та зважувався. Різниця між gc та gp дає загальну кількість поглинутої
біосорбентом рідини, тобто нафти та води:
Gp=gн + gв.
Потім сорбент з рідиною переносився у пробірку з сітчатим дном та
центрифугувався. Віджатий сорбент зважувався для визначення залишкової рідини
на сорбенті. Рідина, віджата від со
- Киев+380960830922