Russian Federation
Russian Federation
Studies of leaf litter as a sorption material with respect to oil at various temperatures have been carried out. It has been revealed that with process temperature increasing, the samples sorption capacity decreases. The oil sorption mechanism has been studied. It has been shown that the active sorption time was in the interval from 60 to 600 seconds. It has been proved that at the time of oil and sorption material contact for more than 600 seconds, the desorption process began. Kinetic dependencies of oil absorption by the proposed sorption material have been constructed and analyzed. The reaction order determination by a graphic method has showed that obtained functions with a high degree of correlation can be attributed to first-order heterogeneous reactions. Have been calculated thermodynamic parameters confirming the absence of a chemical reaction between oil and leaf litter. The carried out researches determine the most acceptable parameters of oil sorption by material based on leaf litter.
sorption, sorption material, oil, oil pollution, leaf litter.
1. Введение
В настоящее время невозможно представить современное общество без интенсивного развития нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности. Объем транспортируемой нефти постоянно увеличивается. Основная доля транспорта нефти приходится на трубопроводы и перевозку баржами. При этом нефть может попадать в водные объекты, как правило, при авариях или промывке танкеров и трубопроводов. Нефтяное загрязнение нарушает естественные процессы и взаимосвязи в живой природе, что в случае отсутствия соответствующих мер его ликвидации может привести к биодеградации всего водоема. Разливы нефти и нефтепродуктов классифицируются как чрезвычайные ситуации и ликвидируются в соответствии с законодательством Российской Федерации. Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение комплекса задач,
реализацию различных методов и использование технических средств [1], что сопровождается значительными экономическими затратами. В связи с этим, актуальным становится вопрос о поиске эффективных и экономически доступных способов ликвидации последствий нефтяных разливов на водной поверхности. Сорбционный метод очистки воды от нефти давно зарекомендовал себя как наиболее эффективный. Рынок сорбентов весьма разнообразен. Однако выбор среди сорбентов с высокой эффективностью и низкой стоимостью ограничен. В этой связи изучение листового опада как экологичного природного сорбционного материала является актуальной задачей.
2. Материалы и методы исследования
Для изучения процесса сорбции выбран смешанный листовой опад, в котором содержатся листья березы, тополя, липы, клена и т. д. Он образуется при уборке городских территорий, является отходом V класса опасности и ежегодно вывозится на полигоны ТБО. В качестве сорбата использовалась девонская нефть Тумутукского месторождения, добытая нефтегазодобывающим управлением (НГДУ) «Татнефтьгеология». Определение основных сорбционных характеристик проводилось по стандартным методикам [3; 4]. Для построения кинетических зависимостей определялась сорбционная емкость по отношению к нефти при различных температурах. Стакан, в котором содержалось 50 см3 нефти, помещался на водяную баню. Исследуемый образец массой 1 г в коробе из латунной сетки погружался в стакан. Время контакта листового опада с нефтью составляло 5, 15, 30, 45, 60 мин. Затем короб с образцом снимался, стекала некоторая часть нефти, образец взвешивался на лабораторных весах. Эксперимент проводился при температурах нефти 0–60 °C интервалом 10 °C. Нефтеемкость определялась отношением массы поглощенной нефти к начальной массе сорбционного материала.
1. Neotlojnyie meryi i metodyi likvidatsii avariynyih razlivov nefti. Spravka [Urgent measures and methods of liquidation of oil spills. reference] Available at: https://ria.ru/eco/20090714/177333106.html (accessed 10 May 2018). (in Russian)
2. Alekseeva A. A. Primenenie listovogo opada v kachestve sorbtsionnogo materiala pri likvidatsii avariynyih razlivov nefti s poverhnosti vodyi. Kand. Diss [Application of leaf litter as a sorption material in the event of liquidation of oil spills from the water surface. Cand, Diss]. Kazan, 2017. 159 p. (in Russian)
3. Smirnov A. D. Sorbtsionnaya ochistka vodyi [Sorption purification of water]. Leningrad, Himiya Publ., 1982. 168 p. (in Russian)
4. Lurie U. U. Analiticheskaya khimiya promyshlennykh stochnykh vod [Analytical chemistry of industrial wastewater]. Moscow, Himiya Publ., 1984. 448 pp. (in Russian)
5. Ahrens V. Z. Oil sorbents: advertizing illusions and real prospects / V. Z. Ahrens, O. M. Gridin, A. O. Gridin, V. M. Kondrasheko. Obolensk.: Science, 2010. 203 pp.
6. Alekseeva A. A. Stepanova S. V. Primenenie listovogo opada v kachestve sorbtsionnogo materiala dlya likvidatsii avariynykh neftyanykh razlivov [Application of leaf litter as a sorption material for liquidation of emergency oil spills]. Zashchita okruzhayushchey sredy v neftegazovom komplekse [Environmental protection in the oil and gas sector]. 2015, I. 7, pp. 9-13. (in Russian)
7. Elektronnyy uchebnik dlya kursa «Khimicheskaya kinetika i kataliz» [Electronic textbook for the course «Chemical kinetics and catalysis»]. Available at: http://thermo.itcwin. com/pdf/kinetics.pdf (accessed 11 May 2018). (in Russian)
8. Khuramshina I. Z., Nikiforov A. F., Kutergin A. S. Kinetika sorbtsii medi (Cu2+) iz vodnykh sistem modifitsirovannymi alyumosilikatami [Kinetics of sorption of copper (Cu2 +) from aqueous systems by modified aluminosilicates]. Vodnoye khozyaystvo Rossii [Water management in Russia]. 2012, I. 3, pp. 99-110. (in Russian)
9. Alekseeva A. A. Stepanova S. V. Izuchenie fiziko-khimicheskikh osnov protsessa sorbtsii plenki nefti s poverkhnosti vody smeshannym listovym opadom [The study of the physicochemical principles of the process of sorption of a film of oil from the water surface by mixed leaf litter]. Voda: Khimiya i ekologiya [Water: Chemistry and Ecology]. 2015, I. 4, pp. 87-90. (in Russian)
10. Buinovsky AS, Bezrukova SA, Lazarchuk V. V. Skorost’ khimicheskikh reaktsiy i khimicheskoye ravnovesiye: prakticheskoye rukovodstvo [The speed of chemical reactions and chemical equilibrium: a practical guide]. Seversk, STI NNIU MEPhI Publ., 2010. 39 p. (in Russian)
11. Kalinina M.D, Nikolaev N. I. Zavisimost’ diffuzii protivoionov v ionitakh ot temperatury [Dependence of diffusion of counterions in ionites on temperature]. Zhurnal fizicheskoy khimii [Journal of Physical Chemistry]. 1971, I. 9, pp. 2284-2287. (in Russian)
