Диссертация (1141579), страница 11
Текст из файла (страница 11)
ГОСТ 4147-74МедьCuCl2 х 2Н2О ч.д.а. ГОСТ 4167-74СвинецPb(NO3)2 х.ч. ГОСТ 4236-77ЦинкZnSO4 х 7Н2О ч.д.а. ГОСТ 4174-77АлюминийAl2(SO4)3 х.ч. ГОСТ 12966-85НефтепродуктыКонтрользасодержаниемнефтепродуктовКонцентрация, мг/л3050доипослесорбцииосуществляли гравиметрическим методом по ПНД Ф 14.1:2.116-97 путемэкстракции НП четыреххлористым углеродом с последующим удалением59полярных углеводородов через колонку с AI2O3. Содержание тяжелых металловопределялось фотометрическим способом на приборе Spectroquant NOVA 60.Сорбционная емкость сорбента A вычислялась по формуле: =()·(1),где С0 – исходная концентрация в растворе, мг/л; Ср – равновеснаяконцентрация, мг/л; V – объем раствора, л; m – масса навески сорбента, г.Кинетические кривые процессов сорбции тяжелых металлов на торфе иСорбционная емкость, А мг/гцеолите в статических условиях представлены на рисунках 11- 14 .25Zn20Fe15Cu10Pb5Al0050100150200Время контакта tконт, мин250300Сорбционная емкость А, мг/гРисунок 11– Кинетические кривые сорбции металлов на торфе129630050100150200Время контакта tконт, мин250300Рисунок 12 – Кинетические кривые сорбции нефтепродуктов на торфе60Сорбционная емкость А мг/г8Zn76Fe5Cu43Pb21Al0050100150200250Время контакта tконт, мин300Сорбционная емкость А, мг/гРисунок 13 – Кинетические кривые сорбции металлов на цеолите1,20,90,60,30050100150200Время контакта tконт, мин250300Рисунок 14 – Кинетические кривые сорбции нефтепродуктов на цеолитеАнализ кинетических кривых показывает, что равновесные коцентрациитяжелых металлов и нефтепродуктов на торфе и цеолите устанавливаются через30-60 минут.Для построения изотерм сорбции тяжелых металлов и нефтепродуктов наторфе и цеолите использовался метод постоянных навесок и переменныхконцентраций.
Масса навески адсорбента (торфа или цеолита) составляла 1 г,концентрации тяжелых металлов 5-125 мг/л, нефтепродуктов — 5-300 мг/л.Отношение твердой фазы к жидкой составляло 1:500. Время установления61сорбционного равновесия, при котором происходит стабилизация остаточныхконцентраций ТМ и НП, определено на основании кинетических кривых сорбциии составляло 60 мин.Изотермы сорбции тяжелых металлов и нефтепродуктов на торфе и цеолитеСорбционная емкость А мг/гприведены на рисунках 15 - 18.45Fe4035Pb3025Cu2015Zn105Al0020406080100Равновесная концентрация Сравн, мг/лРисунок 15 – Изотерма сорбции тяжелых металлов на торфеСорбционная емкость А, мг/г9075604530150020406080100120Равновесная концентрация Сравн, мг/лРисунок 16 – Изотерма сорбции нефтепродуктов на торфе14062Сорбционная емкость А мг/г9Pb87Fe65Cu43Zn21Al0020406080Равновесная концентрация Сравн, мг/л100Сорбционная емкость А,мг/гРисунок 17 – Изотерма сорбции тяжелых металлов на цеолите32,521,510,50050100150200Равновесная концентрация Сравн, мг/л250300Рисунок 18 – Изотерма сорбции нефтепродуктов на цеолитеОбработкаэкспериментальныхданныхиопределениезначенийсорбционных параметров сорбентов производились с использовнием теориимономолекулярной сорбции Фрейндлиха и Ленгмюра, хорошо описывающихизотермы L-типа.Уравнение Ленгмюра имеет вид:∙=где A – удельная адсорбция, мг/г; константаадсорбционногоадсорбтива, мг/л.равновесия;∙(2),– предельная адсорбция мг/г, KL –C–равновеснаяконцентрация63Для вычисления значения предельной адсорбции и константыадсорбционного равновесия KL выражение (2) было представлено в виделинейного уравнения:=+∙(3)∙Линейная форма уравнения Ленгмюра (3) позволяет графически (поизотерме сорбции в координатах С/А - С) и аналитически определить константыуравнения и KL.
[210].Уравнение Фрейндлиха имеет вид:(4) =∙Линейная форма уравнения (4) представляет собой линейную зависимостьlgA от lgC и позволяет графически и аналитически определить параметры β и 1/n(5) = + С,где А – удельная адсорбция, мг/г, β, n – константы адсорбции; С –равновесная концентрация адсорбтива, мг/л.Изотермы сорбции нефтепродуктов и тяжелых металлов на торфе ицеолите, построенные в координатах лиинейных форм уравнений Ленгмюра иФрейндлиха приведены на рисунках - 26.Fe y = 0,0227x + 0,1771R² = 0,98735,0C/A4,0Pb y = 0,0217x + 0,1224R² = 0,9963,02,0Cu y = 0,0258x + 0,1929R² = 0,98731,0Zn0,00204060C80100y= 0,0424x + 0,2083R² = 0,9998Al y = 0,0453x + 0,3625R² = 0,9983Рисунок 19 - Изотерма сорбции тяжелых металлов на торфе в координатах уравненияЛенгмюраlgA642Fey = 0,5194x + 0,8069R² = 0,88461,5Pby= 0,4636x + 0,9409R² = 0,9188Cuy= 0,4589x + 0,8113R² = 0,9354Zny= 0,5187x + 0,4618R² = 0,8731Aly = 0,3993x + 0,7069R² = 0,899810,5000,51lgC1,52Рисунок 20 – Изотерма сорбции тяжелых металлов на торфе в координатах уравненияФрейндлиха2,0C/A1,51,0y = 0,002x + 1,147R² = 0,55370,50,00204060C80100120140Рисунок 21 – Изотерма сорбции нефтепродуктов на торфе в координатах уравнения Ленгмюра2,52lgA1,5y = 0,9772x - 0,067R² = 0,985310,5000,51lgC1,522,5Рисунок 22 – Изотерма сорбции нефтепродуктов на торфе в координатах уравненияФрейндлихаC/A6540Fe y = 0,3087x + 6,7179R² = 0,98930Pby = 0,112x + 1,1009R² = 1Cuy = 0,3182x + 2,5645R² = 0,999Zny = 0,1607x + 0,496R² = 0,9996Aly = 0,1641x + 0,7558R² = 0,999320100020406080100CРисунок 23 – Изотерма сорбции тяжелых металлов на цеолите в координатах уравненияЛенгмюра1Fey = 0,5528x - 0,601R² = 0,96560,8Pb y = 0,3337x + 0,2916R² = 0,9309lgA0,60,40,20-0,200,511,5-0,4lgC22,5Cuy = 0,3201x - 0,1177R² = 0,9425Zny = 0,257x + 0,3184R² = 0,9251Al y = 0,2361x + 0,3874R² = 0,8711Рисунок 24 – Изотерма сорбции тяжелых металлов на цеолите в координатах уравненияФрейндлиха120100C/E80y = 0,2634x + 21,716R² = 0,94276040200050100150200250300CРисунок 25 – Изотерма сорбции нефтепродуктов на цеолите в координатах уравненияЛенгмюра660,90,60,3LgA9E-16y = 0,712x - 1,1224R² = 0,9222-0,3-0,6-0,900,51lgC1,522,5Рисунок 26 – Изотерма сорбции нефтепродуктов на цеолите в координатах уравненияФрейндлихаЗначениякоэффициентоввуравненияхЛенгмюраиФрейндлих,определенные по полученным изотермам сорбции приведены в таблице 15.Таблица 15 – Значения коэффицентов уравнения Ленгмюра и Фрейндлиха при сорбциинефтепродуктов и тяжелых металлов торфом и цеолитомМодель ЛенгмюраМодель ФрейндлихаА∞KLЦеолитβnНП3,800,010,081,40Pb8,930,101,963,00Cu3,140,120,763,12Zn6,090,222,083,89Fe3,240,050,251,81Al6,240,312,424,22ТорфНП500,000,010,861,02Pb46,080,184,992,32Cu38,760,136,482,18Zn26,600,174,842,19Fe44,050,136,411,93Al22,080,122,901,93Полученные закономерности показывают, что торф и цеолит проявляютсорбционную способность по тяжелым металлам и нефтепродуктов, при этом67сорбционная емкость торфа по отношению ко всем исследованным веществамвыше, чем у цеолита.3.2 Определение гранулометрического состава и гидравлическиххарактеристик многокомпонентной фильтрующей загрузки дляфитофильтровПомимо сорбционных характеристик важным параметром фильтрующейзагрузкиявляетсяеёпропускнаяспособность,определяющаяскоростьфильтрования при заданном давлении.
На основании анализа зарубежного опытапроектирования и эксплуатации фитофильтров, проведенного в главе 2,оптимальной скоростью фильтрования поверхностного стока является 0,3 м/ч приуровне жидкости над загрузкой 300 мм. При этом накопленный слой жидкостинад поверхностью фитофильтра должен быть сработан не более чем за 24 часа,таким образом, минимальная скорость фильтрования составляет 12,5 мм/ч.Пропускная способность определяется гранулометрическим составомфильтрующейзагрузки.Рекомендуемыйгранулометрическийсоставдлядостижения указанной пропускной способности показан на рисунке 9.
Цельюнастоящего эксперимента являлось определение соотношения составляющихмногокомпонентной фильтрующей загрузки: цеолита, торфа и песка дляполучения рекомендуемого гранулометрического состава, а следовательно,заданной пропускной способности.Для моделирования гранулометрического состава фильтрующей загрузки сразличным соотношением компонентов (торфа, песка и цеолита) было проведеноопределение гранулометрического состава каждого из них. Определениегранулометрического состава производилось ситовым методом в соответствии сГОСТ Р 51641-2000 с использованием сит ГОСТ 6613-86 с ячейками 7; 3; 2; 1,25;0,9; 0,63; 0,35; 0,14 и 0,071 мм.На основании полученных результатов было выполнено моделированиегранулометрического состава многокомпонентной загрузки при смешиваниисоставляющихсизвестнымгранулометрическимсоставомвразличных68пропорциях.
Смоделированный гранулометрический состав сравнивался срекомендациями зарубежных исследований и руководств по проектированиюфитофильтров.Послепредварительногоопределенияоптимальныхсоставовмногокомпонентной загрузки на основании моделирования гранулометрическогосостава производилось их приготовление и экспериментальное определениескорости фильтрования воды при заданных условиях: высота фильтрующейколонки - 600 мм, высота столба жидкости над загрузкой – 300 мм, диаметрфильтрующей колонки - 50 мм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
