У В О Д Целта на пречистването на отпадъчни води е опазване на водните ресурси от замърсявне, затова това един от най-сериозните проблеми за решаване. Те биват замърсявани с различни опасни вещества с органичен и неорганичен състав. Премахването на замърсители от водните разтвори е важен проблем не само от екологична, но също така и от икономическа гледна точка. Голям е проблем с устойчивите токсични съединения в отпадъчните води от текстилната индустрия. Текстилната промишленост е на първо място по употреба на багрила и отпадъчните води, изхвърляни от текстилното производство са оцветени и нанасят сериозни вреди на околната среда дори и с минимални количества. Багрилата са синтетични ароматни съединения с различен милекулен състав и имат широко приложение в индустриалния сектор като оцветяващ материал. Устойчивостта, не биоразградимостта и токсичността са една от причините багрилата да имат вредно влияние върху водите и почвата в околната среда. 6
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
У В О Д
Целта на пречистването на отпадъчни води е опазване на водните
ресурси от замърсявне, затова това един от най-сериозните проблеми за
решаване. Те биват замърсявани с различни опасни вещества с органичен и
неорганичен състав. Премахването на замърсители от водните разтвори е
важен проблем не само от екологична, но също така и от икономическа
гледна точка. Голям е проблем с устойчивите токсични съединения в
отпадъчните води от текстилната индустрия. Текстилната промишленост е
на първо място по употреба на багрила и отпадъчните води, изхвърляни от
текстилното производство са оцветени и нанасят сериозни вреди на
околната среда дори и с минимални количества. Багрилата са синтетични
ароматни съединения с различен милекулен състав и имат широко
приложение в индустриалния сектор като оцветяващ материал.
Устойчивостта, не биоразградимостта и токсичността са една от
причините багрилата да имат вредно влияние върху водите и почвата в
околната среда.
Факта, че багрилата заемат една голяма част от нашето ежедневие и
имат вредно влияние не само върху околната среда, но и върху човека,
налага провеждане на проучвания и изследвания за тяхното отстраняване
от водните разтвори. Един от методите за пречистване на отпадъчни води
от багрила е адсорбцията с природни материали, които биват по-евтини и
по лесно достъпни.
6
І. ТЕОРИТИЧНА ЧАСТ
1. Литературен обзор по поставения проблем
Отпадъчните води от промишлености като текстилна, кожарска,
хартиено-целулозна и други съдържат разнообразнни класове багрила.
Необходимосттта от отстраняване на багрилата от потоците е
продиктувана от факта, че те са токсични за водната флора и фауна и
малки количества от тях води до висока степен на оцветяване на водата.
Сред най-често използваните в практиката са химическите, физическите и
биохимически методи за пречистването на отпадъчни води. Най-
ефективния метод за отстраняване на багрила е адсорбцията.
Т. Валац прави изледвания за влиянието на способността на
анаеробни и аеробни биологични тини да намалят и да стабилизират
компоненти на азобагрилата в промишлените текстилни води [1].
Докато преподаватели от катердра “Химично инжинерство” от
техническия колеж в Шенай, Индия провеждат редица експерименти на
биосорбция за премахване на метиленово синьо от водните разтвори,
използвайки pithophоra sp-сладководно водорасло като адсорбент.
Резултатите показват,че сорбционната способност на адсорбента са
много добри [2].
Mahmut O’zacar и I. Avhan от университета Sanarya в Турция
използват широко разпространения и евтин алумит като потенциален
адсорбент за отстраняване на багрила.
Адсорбцията на багрилата е проведена спрямо няколком параметъра:
време, температура, размер на частиците, рН, време за разбъркване и
концентрация на багрилото [3].
7
Учените от националния технически институт Лиен Хо в Тайван
провеждат серия от експерименти –адсорбция на реактивни багрила
схитасанови зърна с омрежена структура. Изледванията са били спрямо
размера на зарнта, температурата, концентрацията на багрилото и рН.
Увеличаването на концентрацията на багрилото се отразява в
нарастване на адсорбционната способност, която също се повишава с
понижаване на рН [4].
Б. Куманова и Б. Ачова са направили редица експерименти за
пречистване на багрила от отпадъчни води. Опитите са правени с различни
начални концентрации, с различно количество адсорбент –kudzu и с
различна скорост на разбъркване. Резултатите показват 93% пречистване
на водния разтвор [5].
От националния институт за напреднала индустриална наука и
технологии изучават премахването на метиленово синьо от водните
разтвори ралични видве coal fly ash(пепе от кмени въглища). Резултатите
показват, че адсорбционния капацитет зависят от химическите и
физическите характеристики на пепелт [6].
За извличането на астразоново синьо, Гордан МаКой използва кварц
[7].
През 2000 год Г. Уеукар прави изседвания за способността на
активния въглен за пречистване на багрила от текстилната промишленост.
Използвания от него сорбенент е зърнес активен въглен [8]. Друг учен
занимаващ се с сорбционните качества на активния въглен е В. Мохан от
Индииския институт по химични технологии [9].
Използването на природни материали за сорбенти е една все
позавлавяваща идея. Мд. Алам работи над използването на растението
Biosolids, за извличане на багрила от водни разтвори. Адсорбцията на
багрилата е проведена спрямо няколком параметъра: време, температура,
обороти на разбъркване, рН, време за разбъркване[10].
8
2. Основни методи за пречистване на отпадъчни води
Главната цел на пречистването на водите е опазване на водните
ресурси от замърсяване. Пречистените води мога да бъдат използвани за
гасене на пожари, за оборотни води в предприятията, в селското
стопанство и др. Основните методи за пречистване се разделят на
механични, физикохимични, химични и биологични.
2.1. Механично пречистване
Чрез този метод се задържат и отстраняват по-голяма част от
неразтворените вещества, а замарсяването с органични вещества се
намалява с 15 да 35 %.
Процесите, които се използват, са: прецеждане, утаяване и
филтруване, а съоръженията са от типа решетки и сита.
Суспендираните частици, които са по-тежки от водата, се отделят в
пясакозадаржатели, които могат да бъдат хоризонтални, вертикални и
радиални.
Фино суспендираните вещества се отстраняват при необходимост
чрез филтруване или центрофугиране.
Плаващите замърсители, като масла, нефт, смоли, се отделят чрез
механично изгребване в съоражения наречени нефтоуловители.
2.2. Физикохимично пречистване
9
Физикохимичните методи са : коагулация, електро-коагулация,
флотация, сорбция, йонообмен и др. Те се прилагат най-често за
промишлени отпадъчни води.
Поради необходимостта от използване на реагенти при
физикохимичните методи се налага използването на допълнителни
съоръжения за съхранение на реагентите.
2.3. Химични пречистване
Химичните методи за пречистване се прилагат главно за
промишлени отпадъчни води, които най-често се характеризират със
специфичен състав на замърсителите. Непосредственото включване на
такива води в обществената канализация не се разрешава поради
евентуалното има разрушително действие върху съораженията и върху
биологичните процеси на самопречистване. Затова е много случаи
химичните методи се прилагат преди биологичните и физикохимичните.
То може да се използва самостоятелно , например в система за оборотно
водоснабдяване или локална пречиствателна станция, а също така за
обязцветяване и дезинфекция.
2.4. Биологично (биохимично) пречистван
Биологичното пречистване се основава на обстоятелството, че при
своята жизнена дейност много микроорганизми замърсяващи вещества.
Малка част от усвоените вещества служи за изграждане на биомаса, по-
голямата част служи за енергетичните им нужди и се превръща в
неорганични съединения (предимно Н2О и СО2).
10
Размножавайки се във водата, микрооргнизмите образъват колонии с
парцалести форми. Тези образувания се наричат активна биомаса, активна
утайка или активна тиня.
За да могат да се пречистват промишлени отпадъчни води трябва
концентрацията на замърсителя да варира в определени граници. При
превишаване на горната граница замърсителите стават токсични за
микроорганизмие, а при понижаване на долната граница започва
измирането на микроорганизмите, поради липса на хранителни вещества.
3. Адсорбция
За отстраняване на устойчиви органични вещества, неразградими по
биохимичен път –танини, протеини, пестициди, багрила и др се прилагат
сорбционните методи за пречистване на флуиди.
Един от основните методи за отстраняване на замърсители от
отпадъчни води е адсорбцията. Тя е икономически изгоден и ефективен
метод на пречистване и предизвиква изключително внимание за
премахване на багрила от отпадъчни води.
Различава се адсорбция в статични условия и адсорбция в динамични
условия. Адсорбционната способност на данен сорбент в динамични
условия е винаги по малка от тези в статични условия.
Процесът на адсорбция се провежда с различни по вид и състав
адсорбенти. Най-често използван е активния въглен. Предпочитани са
адсорбентите с голяма специфична повърхност. Най-важните показатели
са тяхната порестост, структура на порите и химичният им състав [1].
Интересът към природните материали ка адсорбенти за премахване
на багрила постепенно нараства, тъй като те са икономически изгодни и
11
ефективни. Перлит, зеолит, бентонит, природни глини, активна утайка и
редуца други все повече предизвикват интерес.
За адсорбционните качества на сорбента се съди по адсорбционната
му изотерма, която представлява графично изображение на динамичното
равновесие между количеството сорбат, сорбирано върху единица маса от
сорбента, и равновесната му концентрация във водата. Често за
математичното му описание се използва емпиричното уравнение на
Фройндлих [2].
12
II. ЕКСПЕРИМЕНТАЛНА ЧАСТ
1. Характеристика на замърсителя
1.1. Общо характеристики
Багрилата са синтетични ароматни съединения с различен милекулен
състав и имат широко приложение в индустриалния сектор като оцветяващ
материал. Те са трудно биоразградими и са с висока степен на оцетяване,
забавят фотосинтеза в течащите води и могат дълго време да не се
разградят.
1.2. Азо багрила
Азо багрилата са съставен клас и обхваща 60 - 70 % от всички бои.
Те съдържат азо група, - N = N -, кой свързва два атома на въглерод на sp
хибидизацията. Често, тези въглерод е част на ароматни системи, но това
не винаги е така. Повечето азо багрила съдържат само една азо група, но
някои съдържат две (DISAZO), три (TRISAZO) или повече.
Докато другите класове багрила стават по малко приложими от
екологични и икономически причини, азо багрилата стават все по