Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование биологической активности солей бис (гидроксиметил) фосфиновой кислоты в процессах биоочистки сточных вод Волкова Наталья Валерьяновна

Диссертация - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Волкова Наталья Валерьяновна. Исследование биологической активности солей бис (гидроксиметил) фосфиновой кислоты в процессах биоочистки сточных вод: диссертация ... кандидата Химических наук: 03.02.08 / Волкова Наталья Валерьяновна;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»], 2018

Введение к работе

Актуальность работы. В настоящее время отмечается повышение нагрузки на биологические очистные сооружения в связи с урбанизацией, а также вследствие роста промышленных производств и возникает необходимость интенсификации процесса биологической очистки сточных вод (БОСВ).

Использование биологически активных веществ (БАВ) в процессе БОСВ при помощи микроорганизмов (МО) активного ила (АИ) является перспективным способом интенсификации процесса. Известны такие стимуляторы процесса, как янтарная, салициловая кислоты; меламиновая, N,N’-дифенилгуанидиниевая (ГБФ), 1,2-этилендиаминовая соли бис(гидроксиметил)фосфиновой кислоты (БГМФК) и другие.

Проблемой использования указанных веществ для интенсификации БОСВ является узкий диапазон концентраций, повышающих эффект очистки, что усложняет процесс в случаях изменения расхода сточных вод. Учитывая высокую биологическую активность солей БГМФК, актуальным является синтез новых эффективных стимуляторов процесса БОСВ на базе БГМФК.

Цель диссертационного исследования состояла в изучении биологической активности солей БГМФК при их введении в малых и сверхмалых концентрациях в процессе БОСВ.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

синтез новых активных солей на основе диаминоалканов и рассмотрение их строения с целью использования в качестве интенсификаторов процесса БОСВ;

изучение влияние солей БГМФК на рост и развитие МО АИ в лабораторных условиях, определение токсичности исследуемых солей с целью установления пределов толерантности и оценки устойчивости МО;

определение связи изменения физико-химических (ФХ) показателей воды под действием «неклассических»1 веществ от их концентрации;

1«Неклассические» вещества в низких и сверхнизких концентрациях вызывают образование водных ассоциатов, регистрируется -потенциал, увеличивается электропроводность воды (А.И. Коновалов, Вестник АН. – Т.83. - №12. – 2013)

исследование влияния анаэробных и аэробных условий на степень очистки СВ при введении изучаемых интенсификаторов процесса БО;

изучение суммарного воздействия двух солей БГМФК на процесс БОСВ с целью увеличения степени очистки и снижения влияния флуктуации потока СВ в ходе очистки.

Научная новизна:

Проведён синтез новых солей БГМФК (1,2-диаминопропановой, 1,4-диаминобутановой и 1,6-диаминогексановой) с изучением их характеристик и дальнейшим исследованием на возможность применения в роли интенсификаторов биоочистки.

Осуществлён сравнительный анализ действия синтезированных веществ на интенсификацию БОСВ в аэробных и анаэробных условиях.

Исследовано влияние водных растворов изучаемых активаторов процесса в разных концентрациях на ряд ФХ показателей воды, таких как: окислительно-восстановительный (ОВ) потенциал, рН, поверхностное натяжение, -потенциал, образование ассоциатов, определяющих стимуляцию работы биоценозов.

Впервые исследовано совместное действие двух солей БГМФК на БОСВ с целью повышения степени очистки и снижения влияния флуктуации потока СВ в ходе процесса БО.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в синтезе и исследовании «неклассических» веществ, не уступающих известным аналогам по качественным показателям, а полученные результаты можно считать неотъемлемой частью ФХ обоснования возможности образования ассоциатов в воде при введении синтезированных веществ с высокими степенями разбавления, что немаловажно для объяснения оказываемого эффекта этих растворов на биоценоз АИ в процессе БОСВ. Изучена возможность интенсификации биопроцессов с помощью одновременного действия двух солей БГМФК, и отмечено повышение степени очистки, а также сохранение эффекта солей при флуктуации потока СВ. Рассмотрена зависимость концентрации водных растворов «неклассических» веществ от изменения ФХ показателей, что может служить репером для предварительных оценок возможности интенсификации процесса БОСВ до проведения долгосрочных биологических испытаний.

Методология и методы исследования, применяемые в работе:

определение значений показателя химического потребления кислорода (ХПК) осуществлялось на автоматическом титраторе марки «Т70» фирмы «Mettler Toledo»;

образование ассоциатов и определение их размеров регистрировалось с помощью анализатора динамического светорассеяния в растворах «Malvern Zetasizer Nano - ZS»;

измерение поверхностного натяжения велось полустатическим методом на приборе П.А. Ребиндера;

значения ОВ-потенциала и рН растворов определяли с использованием лабораторного рН-метра ЛП-58;

микроскопирование АИ проводилось на микроскопе марки «Альтами БИО 1»;

-рост и развитие смешанной культуры ила наблюдали посредством измерения оптической плотности культуры на фотометре КФК-3 «ЗОМЗ».

Положения, выносимые на защиту:

- синтез солей на базе БГМФК с основаниями - диаминоалканами;
-интенсификация БО производственных СВ в аэробных и

анаэробных условиях при введении солей БГМФК;

изменение ФХ параметров воды при внесении синтезированных солей;

влияние солей БГМФК на рост МО АИ.

Личный вклад автора заключается в активном участии при постановке цели и задач исследования; аналитическом обзоре литературы по тематике работы; проведении экспериментов и интерпретации полученных результатов исследований; публичном обсуждении и опубликовании результатов работы.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих материалах конференций различного уровня: V международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье» (Белгород, 2013), Всероссийской научной интернет-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии» (Уфа, 2013 и 2017), V Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды»

(Уфа, 2014), VI молодежном конгрессе «Северная Пальмира» (Санкт-
Петербург, 2014), III Международной молодежной научной конференции
«Экология и рациональное природопользование агропромышленных
регионов» (Белгород, 2015), XVI международной научной конференции –
школы «Химия и инженерная экология» (Казань, 2016), всероссийской
научно-практической конференции с международным участием

«Теоретические и практические аспекты разработки инновационных ресурсосберегающих технологий разделения жидких смесей» (Барнаул, 2016), Всероссийской научно-практической конференции «Экология, ресурсосбережениеи охрана окружающей среды на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки» (Нижнекамск, 2017), ежегодных отчетных конференциях ФГБОУ ВО «КНИТУ» с 2013 по 2017 г.г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены в 11 научных публикациях: 3 статьи в рецензируемых журналах из перечня ВАК Минобрнауки РФ и 8 – в материалах конференций различного уровня.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из 6 глав, заключения, изложена на 118 страницах, включает 16 таблиц, 37 рисунков, список литературы содержит 111 наименований источников.