Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ, ГЛАВА I.
АКТУАЛЬНОСТЬ, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 4
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭКОЛОГО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 8
АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Основные методы определения, разделения, концентрирования и удаления азотсодержащих органических соединений из объектов окружающей среды Методы определения азотсодержащих органических соединений в объектах окружающей среды Способы удаления ароматических аминов из воды 24
Общая характеристика опок Астраханской области 27
Комплексное изучение опок Астраханской области 29
Химический состав опок 30
Термографические исследования 31
Электронно - микроскопические исследования 32
Рентгено-фазовые исследования 33
Гигиеническая оценка сорбента СВ-4 34
Физико-химическая и токсикологическая характеристика не- которых ароматических аминов Характеристика и канцерогенное действие некоторых азотсодержащих соединений
Нитро- и аминосоединения ароматического ряда и их производные Аминопроизводные углеводородов 41
Аминобензол, фениламин 41
Аминофенолы 46
Аминонитропроизводные 47
СОРБЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ РЯДА АРОМА- 49
ТИЧЕСКИХ АМИНОВ НА СОРБЕНТЕ СВ-4 Методы и объекты исследования 49
Статистическая обработка результатов измерений 50
Алгоритм проведения оперативного контроля качества результатов определений Адсорбция ароматических аминов на сорбенте СВ-4 56
Влияние рН на сорбцию ароматических аминов 56
Изотермы сорбции ароматических аминов сорбентом СВ-4 56
Кинетика сорбции ароматических аминов сорбентом СВ-4 57
Обработка результатов измерений 57
Построение градуировочного графика 57 2.2.4.2. Расчеты термодинамических характеристик сорбции 58
2.2.4.3. Расчеты основных характеристик кинетики сорбции 59
2.2.4.4. Методика сравнения 60
2.3. Результаты и обсуждение 62
2.3.1. Влияние рН на сорбцию ароматических аминов 62
2.3.2. Изотермы сорбции ароматических аминов на сорбенте СВ-4.. 63 -о-. Термодинамические характеристики сорбции ароматических аминов на сорбенте СВ-4
2.3.4. Кинетика сорбции ароматических аминов на сорбенте СВ-4... 71
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПОК АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ 1
3.1. Технология удаления ароматических аминов из воды 77
3.1.1 Адсорбция в динамическом режиме 77
3.1.2, Адсорбция в статическом режиме 80
3.1.3 Сравнение эффективности очистки воды от ароматических 83
аминов различными сорбентами ЗЛА. Сорбционно-фотометрическое определение ряда ароматических аминов в воде Заключение 90
Выводы 91
Список публикаций автора 93
Литература 95
Приложения ПО
Введение к работе
Актуальность проблемы. Основными источником загрязнения гидросферы были и остаются промышленные сточные воды. С ними в водоемы попадает большое количество токсикантов, к которым относятся и ароматические амины. К основным источникам образования и поступления в природные воды ароматических аминов следует отнести: декарбоксилирование при распаде белковых веществ под воздействием ферментов бактерий и грибов, аминирование; атмосферные осадки; сточные воды анилинокрасочных и текстильных предприятий. В воде ароматические амины находятся преимущественно в растворенном и отчасти в сорбированном состоянии.
Ароматические амины обладают мутагенными, канцерогенными и тер-ратогенными свойствами и относятся к вредным веществам II класса опасности. Присутствие ароматических аминов даже в следовых количествах в воде отрицательно влияет на гидробионтов, ухудшает органолептические свойства воды и замедляет процесс самоочищения водоема. Предельно-допустимые концентрации исследуемых ароматических аминов в водоемах санитарно-бытового назначения находятся на уровне 0,01-0,1 мг/дм , для рыбохозяйст-венных водоемов - 0,0001 мг/дм3, но токсическое действие, например, анилина, наблюдается при концентрации 0,008 мг/дм [Грушко, 1972]. Таким образом, необходим строгий контроль за их поступлением и содержанием в объектах окружающей среды.
Одним из перспективных способов удаления ароматических аминов является сорбционный метод. Для очистки небольших объемов воды, в частности для нужд индивидуального потребления, разработан ряд синтетических сорбентов, характеризующихся высокой селективностью. Использование этих сорбентов для очистки больших объемов воды в большинстве случаев становится экономически нецелесообразным. Существенным преимуществом перед синтетическими сорбентами имеют сорбенты природные, обладающие достаточно высокими сорбционными характеристиками. Природные сорбенты, в основном, доступны и это позволяет рекомендовать использовать данные сорбенты, полученные на основе местного минерального сырья в природоохранных и хозяйственно-бытовых целях.
Целью работы явилась разработка способа сорбционной очистки природных вод от ароматических аминов с использованием опок Астраханской области.
В задачи исследования входило:
S определить основные условия, при которых протекает сорбция ряда ароматических аминов на сорбенте СВ-4 (область рН, температура);
V на основе анализа изотерм установить закономерности и рассчитать основные термодинамические параметры (изменение энтальпии, энтропии и изобарно-изотермического потенциала) статической сорбции ряда ароматических аминов на сорбенте СВ-4;
исследовать кинетику сорбции ряда ароматических аминов на сорбенте СВ-4 и рассчитать основные характеристики образования активированных адсорбционных комплексов;
S на основании проведенных исследований разработать методику сорбционного удаления ряда ароматических аминов из природных вод.
Научная новизна и теоретическая значимость работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено, что кластеры сорбентов - опок Астраханской области, образуют в водных растворах прочные адсорбционные комплексы с ароматическими аминами, что явилось основой создания методики удаления последних из воды различных источников.
Практическая значимость работы.
S факт образования прочных адсорбционных комплексов ароматических аминов с опоками дает основание считать, что не только опоки Астраханской области, но и опоки других регионов России и ближнего зарубежья могут быть использованы для удаления ароматических аминов из воды;
S материалы диссертации внедрены в учебный процесс Астраханского государственного университета и используются студентами отделения «Химия» по направлению «Естественнонаучное образование» при чтении лекции и выполнения лабораторных работ по дисциплине «Средства и методы оценки качества гидросферы», а также при подготовке бакалаврских и дипломных работ.
Положения, выносимые на защиту:
S основные характеристики термодинамики и кинетики сорбции ряда ароматических аминов на сорбенте СВ-4 из водных растворов;
S механизмы образования адсорбционных комплексов ароматических аминов с кластерами опок - природных алюмосиликатов;
S способ сорбционной очистки природных и сточных вод с использованием опок Астраханской области от исследуемых ароматических аминов;
Апробация работы. Основные результаты работы представлены и доложены на международных, всероссийских и региональных конференциях, среди которых; V Всероссийская конференция «Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия (Астрахань, 2002), VII Международная научная конференция «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря (Астрахань, 2004), 15-я Всероссийская конференция по проблемам математики, информатики, физики и химии (Москва, РУДН, 2004 ) итоговые научные конференции Астраханского государственного университета (2002 - 2005), V окружная конференция молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут СГУ ХМАО, 2004), конференция «Средства и методы обеспечения экологической безопасности (Астрахань, АГУ, 2005 г.). В целом материалы диссертации доложены и обсуждены на расширенном научном семинаре кафедры аналитической и физической химии Астраханского государственного университета (Астрахань, 2006).
Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положения и выводы основаны на большом экспериментальном материале, с использованием потенциометрического и сорбционно-фотометрического методов, полученном с применением современного науч но-исследовательского оборудования. Обработка результатов проведена с использованием статистических методов и компьютерной техники, что дела t ет положения диссертации достоверными.
Личный вклад автора. Систематизация и анализ литературных данных, выполнение эксперимента, статистическая обработка результатов наблюдений и расчетов, их обобщение и формулирование выводов на их основе проведены лично автором. Соавторами работы являются научный руководитель Н.М. Алыков и сотрудники кафедры аналитической и физической химии АГУ, которым автор приносит свою благодарность.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 8 статей в журналах, 2 тезиса докладов в материалах международных и Российских конференций.
Объем и структура диссертации: работа изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка и 31 таблицу. Диссертация со стоит из введения, 3 глав, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 149 ссылок.
