Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Процессы адсорбции широко используются в различных областях химической промышленности, причем сфера их применения постоянно расширяется Важное значение адсорбционные процессы имеют для разработки методов инженерной защиты окружающей среды Развитию сорб-ционной технологии способствует постоянное создание новых типов адсорбционных материалов, в качестве которых используют твердые вещества с большей удельной поверхностью и, как правило, пористой структурой Несмотря на разнообразие применяемых адсорбентов, многие из них не удовлетворяют всему комплексу требований, предъявляемых к материалам подобного типа Главным недостатком большинства применяемых адсорбентов, особенно ионообменных смол, является их высокая стоимость Вместе с тем для разработки достаточно дешевых адсорбентов весьма перспективным является использование отходов производства, в частности отходов электроэнергетики и химической промышленности Угольная энергетика порождает образование огромного количества зольных отходов, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды Образующиеся в ходе сгорания угля золошлаковые отходы представляют собой конгломераты, которые формируются при высокой температуре и по этой причине содержат большое количество дефектов кристаллической структуры, а, следовательно, активных центров для адсорбции Имеющиеся в литературе немногочисленные данные показывают возможность использования золы для очистки сточных вод от некоторых органических примесей Тем не менее, более привлекательным выглядит использование золошлаковых материалов для извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод
Хорошо известно, что ионы тяжелых металлов образуют комплексы с серо-органическими соединениями, в том числе, с серосодержащими полимерами Однако, производимые в промышленности серосодержащие полимеры - тиоколы являются каучукоподобными материалами, а специально получаемые твердые полимеры достаточно дороги Вместе с тем, для получения твердых серосодержащих полимеров могут быть использованы отходы хлорорганических производств, в частности, отходы производства эпихлоргидрина
Применение сорбционной технологии с предлагаемыми сорбентами, которые являются вторичным ресурсом Ново-Иркутской ТЭЦ, для доочистки сточных вод позволит, во-первых, использовать очищенную воду в оборотном водоснабжении производств, а также сброс в водоем I категории водопользования Во-вторых, применение данной технологии решит задачу по использованию многотоннажных отходов теплоэнергетической и химической промышленностей В результате чего, будет наблюдаться улучшение экологической ситуации, снижение антропогенной нагрузки на территорию примыкающей к полигону отходов, а также на поверхностные и подземные воды
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью диссертационной работы является создание и разработка технологии получения новых типов адсорбентов для солей тяжелых металлов на основе использования золошлакового материала Ново-Иркутской ТЭЦ и отходов производства эпихлоргидрина
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи
- проведение комплексной оценки состояния окружающей среды от ста
ционарного источника загрязнений золоотвала Ново-Иркутской ТЭЦ,
изучение элементного и компонентного состава золошлакового материала,
выявление возможности использования золошлакового материала для извлечения тяжелых металлов из сточных вод,
разработка технологии получения серосодержащего сорбента на основе золошлакового материала и отходов производства эпихлоргидрина,
изучение механизма сорбции ионов тяжелых металлов на золошлаковом материале и серосодержащем сорбенте;
выявление оптимальных условий сорбционного извлечения с использованием исследуемых сорбентов
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. В работе для решения поставленных задач изучены теоретические и экспериментальные работы отечественных и зарубежных исследователей в данной области, проведены натуральные наблюдения и эксперименты, использованы физико-химические методы- 1) фотоколориметрия, 2) ИК — спектроскопия, 3) потенциометрия; 4) метод прямого титрования; 5) фронтальная хроматография; а также статические, термодинамические и кинетические методы исследования сорбционных процессов
Впервые исследована возможность использования в качестве сорбента золошлакового материала Ново-Иркутской ТЭЦ который показал высокую сорбци-онную эффективность по ионам тяжелых металлов
Разработан способ получения серосодержащего сорбента путем поликонденсации хлорорганических отходов производства эпихлоргидрина с полисульфидом натрия на поверхности золошлаковых частиц ТЭЦ в системе водный гидразин - щелочь
Исследованы сорбционные параметры серосодержащего сорбента и золошлакового материала Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность их эффективного использования для очистки сточных вод от тяжелых металлов.
Обоснован и экспериментально показан механизм сорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов на примере Zn Показана принципиальная возможность сорбции других металлов, таких как Hg, Си, РЬ.
Доказана эколого-экономическая целесообразность природоохранного мероприятия по использованию отходов тепло-энергетического комплекса для получения сорбентов, включение исследуемых сорбционных материалов в технологический цикл по очистке сточных вод
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработана технология получения эффективных серосодержащих сорбентов на основе золошлакового материала Ново-Иркутской ТЭЦ и отходов хлорной промышленности Разработанная технология получения серосодержащего сорбента позволяет утилизировать два вида отходов, тем самым решает проблемы рационального использования вторичных ресурсов, и уменьшения негативного воздействия на окружающую среду
Исследуемые сорбционные материалы позволяют добиться высокой степени очистки сточных вод Технология очистки металлсодержащих сточных вод апробирована на примере сточных вод локомотивного депо станции Иркутск - Сортировочный (ТЧ-6) Разработанная ресурсосберегающая технология извлечения ионов металлов может быть рекомендована для очистки сточных вод от тяжелых металлов металлодобывающих и металлообрабатывающих предприятий
Величина предотвращенного экологического ущерба в результате внедрения технологии составила около 15 млн руб/год
