Телефон: +7 (383)-312-14-32

Статья опубликована в рамках: XXX Международной научно-практической конференции «Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке» (Россия, г. Новосибирск, 24 декабря 2018 г.)

Наука: Междисциплинарные исследования

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Копаева Е.Ю., Пяк Е.А., Слученкова В.В. [и др.] СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРБИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ЦЕОЛИТОВ ШИВЫРТУЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ, ОБРАБОТАННЫХ СИЛОЙ ТОКА И УЛЬТРАЗВУКОМ // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке: сб. ст. по матер. XXX междунар. науч.-практ. конф. № 21(29). – Новосибирск: СибАК, 2018. – С. 29-35.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРБИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ЦЕОЛИТОВ ШИВЫРТУЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ, ОБРАБОТАННЫХ СИЛОЙ ТОКА И УЛЬТРАЗВУКОМ

Копаева Екатерина Юрьевна

магистрант, Морской Государственный Университет им. адм. Г.И. Невельского,

РФ, г. Владивосток

Пяк Елена Александровна

магистрант, Морской Государственный Университет им. адм. Г.И. Невельского,

РФ, г. Владивосток

Слученкова Виктория Владимировна

магистрант, Морской Государственный Университет им. адм. Г.И. Невельского,

РФ, г. Владивосток

Зацепина Полина Павловна

ст. преподаватель Морской Государственный Университет им. адм. Г.И. Невельского, кафедра "Безопасность в нефтегазовом комплексе",

РФ, г. Владивосток

Одной из главных проблем современного мира является – проблема предотвращения загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами, что связано с активной деятельностью нефтяной промышленности. Разливы нефти и нефтепродуктов наносят весьма значительный урон окружающей среде акватории и прибрежных терри­торий, и именно по этой причине необходимо разработать эффективные мероприятия для их ликвидации.

К настоящему времени уже накоплен богатый опыт предотвра­щения и ликвидации разливов нефтепродуктов различных типов. Для ликвидации разливов углеводородов, особенно тяжелых, хорошо зарекомендовали себя минеральные и природные органические сорбенты. К таковым относятся цеолиты. Они являются природными адсорбентами, которые широко используются в различных отраслях промышленности, начиная от нефтехимии и заканчивая фармацевтической отраслью и сельским хозяйством. Геологи называют цеолит самым интеллекту­альным минералом, что предопределяет возможность их применения для ликвидации разливов нефтепродуктов в окружающей среде.

Для проведения исследования использованы образцы цеолитов, обработанные ультразвуком и силой тока.

Цеолиты, обработанные ультразвуком: Шивыртуйского место­рождения крупностью 1+0,5 и 0,5+0,2 мм, обработанные УЗО: 17*103 Гц и 17*104 Гц.

Ультразвук оказывает воздействие на кинетику протекания сорбционных процессов. Явления, вызываемые ультразвуком опреде­ленной частоты и интенсивности, главным образом кавитация, приводят к более полному раскрытию микропор в зернах сорбента и к полной очистке их поверхности, что неизбежно вызывает заметное увеличение сорбционной емкости сорбента. Ультразвук не только действует на поверхностные слои зерен сорбента, но и изменяет их капиллярную структуру, а также увеличивает компенсированные молекулярные силы на общей поверхности, включая и поверхность, «выстилающую» стенки микро - и макрокапилляров [5]

Цеолиты, обработанные током: Шивыртуйского месторождения крупностью 1+0,5 и 0,5+0,2 мм, обработанные силой: 5A и 7А.

Адсорбционные, ионообменные свойства природного цеолита, способность поглощать электрические заряженные частицы определяют широкий масштаб его использования в научных, технических и техно­логических целях. Установлено, что электроразрядная активация природных цеолитов способствует более эффективному поглощению примесей из воды, цеолиты проявляют барьерную роль в отношении ряда веществ: нефти и нефтепродуктов, бензола, фенола и др. [5]

Таким образом, основная задача эксперимента заключается в сравнении для дальнейшей оценки эффективности цеолитов как сорби­рующих нефтепродукт препаратов.

Существует три основных показателя эффективности сорбентов:

  • сорбирующая способность (нефтеемкость) - способность вещества поглощать своим объемом жидкости и газы;
  • влагоемкость - способность вещества поглощать и удерживать определенное количество влаги;
  • плавучесть- способность вещества оставаться определенное время на плаву [3].

Оценка плавучести сорбента заключается в том, чтобы показать какое максимальное количество времени сорбент способен продер­жаться на поверхности воды. Опытным путем было доказано, что при проведении данных исследований цеолиты не держались на плаву в независимости от вида их обработки. Следовательно, при оценке эффективности цеолитов показателями их плавучести стоит пренебречь.

Оценка нефтеемкости проводилась на основе стандартной мето­дики, суть которой заключается в следующем. На вырезанные из кальки прокладки ( ) поместили навеску цеолита ( ), после чего взвесили на весах и погрузили в нефтепродукт (мазут), выдержали 10…15 минут, затем взвесили ( ). После чего избыток нефти стек естественным путем, а остаток взвешен ( ).

Тогда масса собранного мазута = -  -  характеризует массу нефти, поглощенной цеолитом.

Сорбционная способность рассчитывалась по формуле (1) согласно стандартной методике:

Сорбционная способность рассчитывалась по формуле (1):

 

                                                             (1)

 

где:   С – сорбционная способность, %;

Мн ср – масса нефтепродукта, поглощённая сорбентом (средняя), г;

Мс – масса сорбента, г.

Для проведения опыта цеолиты определённой массы, засыпались в чашки Петри на 10 минут, затем поднимались и взвешивались.

В результате измерений было установлено, что масса мазута ( ), поглощенной цеолитом Шивыртуйского месторождения, обработан­ного с силой тока: 5А и крупностью: 1+0,5 мм равна 6,4 грамм, Шивыртуйского месторождения, обработанного с силой тока: 5А и крупностью: 0,5+0,2 мм равна 9,8 грамм, Шивыртуйского месторожде­ния, обработанного с силой тока: 7А, крупностью: 1+0,5 мм – 5,6 грамм, Шивыртуйского месторождения, обработанного с силой тока: 7А, круп­ностью: 0,5+0,2 мм – 5 грамм; масса мазута (М_н), поглощенной цеолитом Шивыртуйского месторождения, обработанного ультразвуком: 17*103 и крупностью: 1+0,5 мм равна 11 грамм, Шивыртуйского месторождения, обработанного ультразвуком: 17*103 и крупностью: 0,5+0,2 мм равна 12,8 грамм, Шивыртуйского месторождения, обработан­ного ультразвуком: 17*104, крупностью: 1+0,5 мм – 11,2 грамм, Шивыртуйского месторождения, обработанного ультразвуком: 17*104, крупностью: 0,5+0,2 мм – 2,1 грамм.

В процессе испытаний разных видов сорбентов с использованием мазута получены следующие результаты:

Шивыртуйское месторождение 5А

Нефтеемкость цеолита крупностью: 1+0,5 мм: С = 6,4/5 * 100% = 128%;

Нефтеемкость цеолита крупностью: 0,5+0,2 мм: С = 9,8/5 * 100% = 196%;

Шивыртуйское месторождение 7А

Нефтеемкость цеолита крупностью: 1+0,5 мм: С = 5,6/5 * 100% = 112%;

Нефтеемкость цеолита крупностью: 0,5+0,2 мм: С = 5/5 * 100% = 100%;

Шивыртуйское месторождение 17*103

Нефтеемкость цеолита крупностью: 1+0,5 мм: С = 11/5 * 100% = 220%;

Нефтеемкость цеолита крупностью: 0,5+0,2 мм: С = 12,8/5 * 100% = 256%.

Шивыртуйское месторождение 17*104

Нефтеемкость цеолита крупностью: 1+0,5 мм: С = 11,2/5 * 100% = 224%;

Нефтеемкость цеолита крупностью: 0,5+0,2 мм: С = 2,1/5 * 100% = 42%.

По расчетным данным можно сделать вывод, что сорбционная спо­собность цеолитов Шивыртуйского месторождения крупность 0,5+0,2 мм обработки ультразвуком 17*104 оказалась выше материалов, участвую­щих в эксперименте, и составила 1:2,56. Сорбенты Шивыртуйского месторождения крупностью 0,5+0,2 мм обработки током 7А и обработки ультразвуком17*104 показали наименьшую эффективность, их сорбцион­ная способность оказалась не более 1:1 и 1:0,42 соответственно.

Оценка влагоемкости также проводилась на основе стандартной методики: навески цеолита весом по 15 г помещены в чашки разного диаметра, заполненные водой таким образом, чтобы в чашке самого большого диаметра слой цеолита составлял 3…5 мм. В следующих, с последовательно уменьшающимся диаметром, слой цеолита составил 5…7 мм, 10 мм, 20 мм, 30 мм соответственно.

Через три часа материалы извлечены из чашек и помещены в предварительно взвешенные на аналитических весах стаканы, что позволило оценить массу сырого цеолита.

Для расчета влагоемкость использована формула (2):

 

                                                       (2)

где:   С – сорбционная способность, %;

М – масса сорбента, г;

Мс – масса сырого сорбента, г.

Результаты измерений определения влагоемкости:

  1. Шивыртуйское месторождение 5А

Влагоемкость цеолита крупностью: 1+0,5 мм: W = (9,5-5)/5 * 100% = 90%;

Влагоемкость цеолита крупностью: 0,5+0,2 мм: W = (9,1-5)/5 * 100% = 82%.

  1. Шивыртуйское месторождение 7А

Влагоемкость цеолита крупностью: 1+0,5 мм: W = (8,1-5)/5 * 100% = 62%;

Влагоемкость цеолита крупностью: 0,5+0,2 мм: W = (9,4-5)/5 * 100% = 88%.

  1. Шивыртуйское месторождение 17*103

Нефтеемкость цеолита крупностью: 1+0,5 мм: W = (11,5-5)/5 * 100% = 130%;

Нефтеемкость цеолита крупностью: 0,5+0,2 мм: W = (12-5)/5 * 100% = 140%.

  1. Шивыртуйское месторождение 17*104

Нефтеемкость цеолита крупностью: 1+0,5 мм: W = (9,4-5)/5 * 100% = 88%;

Нефтеемкость цеолита крупностью: 0,5+0,2 мм: W = (12,1-5)/5 * 100% = 142%.

Сводные данные расчетов сорбционной емкости представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристика результатов исследования

Вид сорбента

С, %

W, %

Шивыртуйское месторождение, сила тока: 5А, крупность :1+0,5 мм

128

90

Шивыртуйское месторождение, сила тока : 5А, крупность: 0,5 + 0,2мм

196

82

Шивыртуйское месторождение, сила тока : 7А, крупность : 1+0,5 мм

112

62

Шивыртуйское месторождение, сила тока :7А, крупность: 0,5 + 0,2мм

100

88

Шивыртуйское месторождение, УЗО : 17*103, крупность :1+0,5 мм

220

130

Шивыртуйское месторождение, УЗО :17*103, крупность: 0,5 + 0,2мм

256

140

Шивыртуйское месторождение, УЗО: 17*104, крупность :1+0,5 мм

224

88

Шивыртуйское месторождение, УЗО: 17*104, крупность: 0,5 + 0,2мм

42

142

 

Таким образом, из представленных видов цеолитов самыми влагоемкими оказались Шивыртуйское месторождение, УЗО: 17*103, крупность: 0,5+0,2 мм и Шивыртуйское месторождение, УЗО: 17*104, крупность: 0,5 + 0,2 мм, их показатель равен 1:1,4 и 1:1,42 соответ­ственно.

 

Рисунок 1. Сравнение нефтеемкости и влагоемкости цеолитов крупностью 1+0,5 и 0,5+0,2, обработанных ультразвуком и силой тока

 

Опытным путем доказано, что плавучесть у цеолитов отсутствует.

Таким образом, результаты лабораторного эксперимента дока­зывают, что образцы Шивыртуйского месторождения, обработанные ультразвуком эффективнее, обработанных силой тока.

Исходя из полученных данных по основным параметрам эффективности, можно сделать вывод, что лучшим образцом при сравнении 2 видов обработки является Шивыртуйское месторождение крупностью 0,5+0,2 мм, обработанное частотой 17*103.

 

Список литературы:

  1. Каменщиков Ф.А. Удаление нефтепродуктов с водной поверхности и грунта / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. - М. – Ижевск. Институт компьютерных исследований, 2006. – 528 с.
  2. Курносов А.Д. Защита внутренних водных путей и прибрежного шельфа морей от загрязнения нефтью и нефтепродуктами / А.Д. Курносов. – Новосибирск. Сибирское соглашение, 2005. – С. 94 – 104.
  3. Каменщиков Ф.А. Нефтяные сорбенты / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. – М. – Ижевск. Институт компьютерных исследований, 2003. – 268 с.
  4. Горожанкина Г.И. Сорбенты для сбора нефти: сравнительные характе­ристики и особенности применения / Г.И. Горожанкина, Л.И. Пинчукова. – М. Трубопроводный транспорт нефти, 2000. – С. 12–17.
  5. Акишина С.С. Сравнительная характеристика сорбирующих свойств цеолитов разного вида обработки (сила тока, ультразвук) на примере образцов шивыртуйского месторождения. [Текст]: выпускная квалифика­ционная работа студента: защищена 11/07/2018/ Акишина Светлана Сергеевна. – Владивосток, 2018. –55 с.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом