Диссертация (1141478), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Основными загрязняющими веществами оборотной воды в системахрыборазведения являются остатки корма, аммиак и фекалии: NH3/ NH4 + (N) (0 – 5мг/л) , нитрит (0 – 5 мг/л), нитрат до 200 мг/л , БПК ( 2 – 20 мг/л).4. Для очистки оборотной воды в системах рыборазведения применяюткомбинированные физические и биологические методы очистки зависимости оттипа выращиваемых рыб климатических условия и расходов сточных воды приэтом основными сооружениями для механической очистки воды являются сетчатиефильтры, для биологической – биофильтры.5.
Метод сорбции не применяется для удаления азота аммонийного ввидудороговизныадсорбентовисложностивосстановленияихсорбционнойспособности. Поэтому важной задачей является разработка новых сорбентов издешевого сырья, что позволит снизить капитальные и эксплуатационные затраты иизбежать недостатков биологических методов очистки воды.412 Глава 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ2.1Рассмотрение теоретических основ процесса адсорбцииАдсорбционные процессы широко используются в водообработке. Таблица2.1 дает обзор типичных областей применения и целей очистки. В зависимости оттипа применяемого адсорбента органические вещества, а также неорганическиеионы могут быть удалены из водной фазы.
Активированный уголь являетсянаиболее важным инженерным адсорбентом, применяемым при очистке воды. Оншироко используется для удаления органических веществ из различных типовводы, таких как питьевая вода, сточные воды, грунтовые воды, сточные воды, водаиз бассейнов и вода в аквариуме. Другие адсорбенты применяются реже [102].Их применение ограничено специальными адсорбатами или типами воды.Таблица 2.1- Адсорбционные процессы в очистке водыОбласть примененияЦелевойАдсорбентУдаление растворенногоАктивированный угольорганического веществаОбработка питьевойУдаление органическихводымикрозагрязнителейУдаление мышьякаАктивированный угольОксид алюминия,гидроксид железаУдаление фосфатагидроксид железаОчистка городскихсточных водОксид алюминия,УдалениемикрозагрязнителейАктивированный уголь42Очистка промышленныхУдаление или повторноеАктивированный уголь,сточных водиспользованиеполимерные адсорбентыконкретных химическихвеществОбработка воды вУдаление органическихбассейневеществВосстановлениеУдаление органическихподземных водвеществОбработка инфильтратаУдаление органическихполигонов отходоввеществОбработка воды вУдаление органическихаквариумевеществАктивированный угольАктивированный угольАктивированный угольАктивированный угольВ течение почти 100 лет адсорбционные процессы с активированным углем вкачестве адсорбента использовались при обработке питьевой воды для удаленияорганических растворенных веществ [103 ].Обычный процесс очистки сточных вод включает механическую ибиологическую очистку (первичную и вторичную очистку).
Чтобы еще большеповысить качество и защитить принимающую среду, все чаще и чаще вводяттретичную ступень очистки. Основной целью третичной обработки являетсяудаление питательных веществ, которые ответственны за эвтрофикацию озер и рек.Для удаления проблемного фосфата используется ряд различных процессов(например, биологические процессы и процессы осаждения). Адсорбция фосфатана гидроксид трехвалентного железа или оксид алюминия является перспетивнойальтернативой, в частности, для небольших децентрализованных очистныхсооружений.
Еще одним аспектом является то, что адсорбция позволяетрециркулировать фосфат, который является ценным сырьем, например, дляпроизводства удобрений [104].Впоследниегодыосновноевниманиеуделялосьстойкиммикропоглощающим веществам, которые не разлагаются во время процесса с43активным илом. Чтобы избежать их попадания в водоемы, рассматриваютсядополнительные этапы очистки, а в некоторых случаях они уже реализованы.Помимо мембранных и окислительных процессов, адсорбция на активированномугле считается многообещающим дополнительным процессом очистки, посколькуего пригодность для удаления органических веществ хорошо известна приобработке питьевой воды. Как и в случае обработки питьевой воды, на адсорбциюмикрозагрязнителей влияют эффекты конкуренции, в данном случае междумикрозагрязнителями и сточными органическими веществами [105].При очистке промышленных сточных вод адсорбционные процессы такжеявляютсяальтернативой, в частности, для удаления или рециркуляцииорганических веществ.
Если целью обработки является только удалениеорганических веществ из сточных вод, активированный уголь являетсяподходящим адсорбентом. С другой стороны, если основное внимание уделяетсярециркуляцииценныххимическихвеществ,могутбытьиспользованыальтернативные адсорбенты (например, биоугли и полимерные адсорбенты),которые обеспечивают более легкую десорбцию (например, растворителями).Сорбционные процессы (адсорбция, абсорбция, ионный обмен) могутпроисходить во многих природных системах. В принципе, сорбция может иметьместо на всех поверхностях раздела, где водная фаза находится в контакте сприродным твердым материалом [106].2.2Оценка способов активации рисовой соломы для применения вкачестве сорбентаАктивированный уголь обладает уникальной способностью адсорбироватьширокий спектр соединений как из жидкой, так и из газовой фазы.
Эта функцияадсорбции отвечает за удаление загрязнений из воды и других веществ, в которыедобавлен материал адсорбента.Коммерчески активированный уголь производится из каменного или бурого44угля. Долгосрочная доступность угля, воздействие на окружающую среду ипотенциальнорастущиезатратыпобудилиисследователейнайтидругиеальтернативы, которые могут быть эффективными и в равной степенипотенциальными. Активированный уголь - это форма углерода, которая былаобработана, чтобы сделать его чрезвычайно пористым и, таким образом, иметьочень большую площадь поверхности, доступную для адсорбции или химическихреакций. Он может быть получен из углеродистых исходных материалов, таких какореховые скорлупы, торф, древесина, койра, лигнит, уголь и нефтяная смола, однимиз следующих процессов.(а) Физическая реактивация с использованием одной или комбинациикарбонизации и активации / окисления.(б)Химическаяхимическимиактивация:веществами,азатемсырьепропитываетсякарбонизируетсяприопределеннымиболеенизкихтемпературах.
боиуголь может быть изготовлен из любого материала, которыйимеет разумное содержание элементарного углерода. Любой лигноцеллюлозныйматериал можно превратить в активированный уголь. В литературе упоминаетсямного прекурсоров для активированного угля, таких как утильные шины [107, 108],опилки [109], миндаль, пекан, английский грецкий орех, черный орех, орехмакадамия [110], скорлупа фисташковых орехов [111], фундук [112], рисоваяшелуха [113], рисовые отруби [114] и початки кукурузы [115] и т.
Д.В последние годы большое внимание привлекло использование дешевыхотходов, особенно сельскохозяйственных побочных продуктов, в качествепрекурсора для приготовления активированных углей.В последние 30 лет несколько исследователей начали заниматься разработкойпористых активированных углей из рисовой соломы для удаления загрязняющихвеществ из сточных вод.
Еще в 1991 году Ким и Липриняли химическуюактивацию с ZnCl2, Ca3(Po4)2, K2S и Na3Po4 в качестве активирующего агента дляполучения порошкообразных активированных углей из рисовой соломы дляочистки воды [116]. Тоже Баста и др. (2009) применили двухэтапный процесскарбонизации с последующей активацией КОН для приготовления активированных45углей из рисовой соломы [117].Кен-Лин и др.
обнаружили, что доступность и пригодность для производствауглеродистых адсорбентов из биомассы рисовой соломы делает его одним изматериалов, которые можно использовать для удаления карбофурана из воднойсреды [118]. В (2011) Chang и др применили процесс активации на рисовой соломыдля адсорбции карбофурана в три этапа получения: термическая - при 450 °С,затем химическая астивация с КОН и далее - термическая активация при 850 °С.Рунг и др. проводили термическую активацию рисовой соломы при 400 и 700 °Сдля удаления 2-хлорфенол [119].Nasr и др.
в 2017г адсорбировали кадмий на рисовой соломыпослефизической активации через осушение при 60 °С в течение 24 ч [120].Недавно Defu и др. ( 2019 г) оценили термическую активацию рисовойсоломы при 300, 500 и 700 °С для полученияе биоугл [121]. Также в 2019г Abaideи др. обработали рисовую солому гидролизом воды при температуре 25 и 35 и 45°С для адсорбция 2-хлорфенол [122].Анализируя данные, мы можем сделать вывод, что на активацию рисовойсоломы влияют параметры процесса, а также температура термическогоразложения, и что выбор типа активации зависит, прежде всего, от составазагрязняющих веществ, которые необходимо адсорбировать.Активизация рисовой соломы по-прежнему находится в центре вниманияисследований, направленных на создание новых и эффективных методов активациидля максимального использования и удаления других загрязняющих веществ.2.3Экспериментальные исследования активации рисовой соломы(методика проведения экспериментов, проведение, оборудование, приборы)2.3.1Определение состава и свойств рисовой соломы46Для оценки возможности применения рисовой соломы в процессах очисткиоборотной воды в установках рыборазведения необходимо определить ее состав иосновные характеристики.Исследования проводились в Донском государственном техническомуниверситете (ДГТУ), г.
Ростов-на-Дону, Россия.В качестве сырья применялась рисовая солома, привезенная из города Кафрэль-Шейха (Республика Египет), на рисунке 2.1 приведены ее фотографии.Рисунок 2.1 – Фотографии исходной рисовой соломыПри определении свойств натуральных волокон следует иметь в виду, чтоони меняются в зависимости от условий среды произрастания: температуры,влажности, состава почвы, воздуха.
Возраст и тело растения влияют на высоту,плотность и прочность его волокон. Способ сбора и обработки растений такжеприводит к изменению характеристик волокон. Химический состав и свойстварисовой соломы зависят от времени посадки, типа риса, климата, источника водыи географических условий.Для изучения состава отхода был применен метод энергодисперсионнойрентгеновской спектроскопии.Элементныйсоставрисовойсоломыиосновныехарактеристики,полученные с помощью данного метода на растровом электронном микроскопе,показаны на рисунке 2.2 и в таблице 2.3.47Рисунок 2.2 – EDX-спектр рисовой соломыТаблица 2.3 – Элементный состав исходной рисовой соломыЭлемент CO2Na2O MgO Al2O3 SiO2P2O5 SO3 Cl2O K2O CaO ∑Wt, %69,52 1,490,780,2620,78 0,36 0,62 2,512,5At, %76,75 1,170,940,1316,81,29 1,03 1000,12 0,38 1,41,18 100Примечание: Wt – весовой процент; Аt – аналитический процент.По составу, приведенному в таблице 2.3, рисовая солома отличается отсоломы других злаковых культур большим содержанием кремния в видеаморфного диоксида кремния.Аморфный диоксид кремния является химически активным веществом, принеобходимости его легко можно перевести в кристаллическую форму нагреванием48до температуры свыше 800 ºС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
