ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  МОРСКОЙ  ВОДЫ  ДЛЯ  ПОВЫШЕНИЯ  ЭФФЕКТИВНОСТИ  ФЛОТАЦИОННОГО  ИЗВЛЕЧЕНИЯ  НЕФТЕПРОДУКТОВ

Еськин  Антон  Андреевич

ассистент  кафедры  Инженерных  систем  зданий  и  сооружений,  ДВФУ,  РФ,  г.  Владивосток

E-mail:  eskin.aa@dvfu.ru

Ткач  Надежда  Сергеевна

магистрант  кафедры  Инженерных  систем  зданий  и  сооружений,  ДВФУ,  РФ,  г.  Владивосток

Слепенчук  Александр  Андреевич

студент  5-ого  курса  кафедры  Инженерных  систем  зданий  и  сооружений,  ДВФУ,  РФ,  г.  Владивосток

USING  SEAWATER  FOR  INCREASING  THE  EFFICIENCY  OF  THE  FLOTATION  EXTRACTION  OF  THE  OIL  PARTICLES.

Eskin  Anton  Andreevich

assistant  lecturer  of  department  Engineering  systems  of  buildings  and  constructions,  FEFU,  Russia  Vladivostok

Tkach  Nadezhda  Sergeevna

master's  degree  student  of  department  Engineering  systems  of  buildings  and  constructions,  FEFU,  Russia  Vladivostok

Slepenchuk  Alexander  Andreevich

student  of  department  Engineering  systems  of  buildings  and  constructions,  FEFU,  Russia  Vladivostok

Исследование  выполнено  при  поддержке  Программы  «Научный  фонд»  ДВФУ,  грант  №  12-08-13023-м-18/13

АННОТАЦИЯ

Рассмотрена  возможность  повышения  эффективности  флотационного  извлечения  нефтесодержащих  частиц  за  счет  увеличения  концентрации  электролита  в  очищаемой  жидкости.  Произведена  оценка  возможности  повышения  концентрации  электролита  за  счет  добавления  к  загрязненным  сточным  водам  морской  воды.

ABSTRACT

The  ability  of  increasing  the  efficiency  of  the  flotation  extraction  of  the  oil  particles  by  increasing  the  concentration  of  the  electrolyte  in  the  purified  liquid  is  considered.  The  assessment  of  the  ability  of  increasing  the  concentration  of  the  electrolyte  by  adding  seawater  to  the  polluted  wastewater  is  carried  out.

Ключевые  слова:  нефтесодержащие  сточные  воды;  флотация;  солесодержание;  ζ-потенциал;  пузырек.

Keywords:  flotation;  electrolyte;  salinity;  zeta  potential;  bubble.

Введение

В  настоящее  время  для  повышения  эффективности  флотационного  извлечения  нефтесодержащих  частиц  широко  применяются  различные  специальные  реагенты,  однако  их  применение  увеличивает  стоимость  очистки  нефтесодержащих  вод  и  ограничивается  требованиями  к  конечному  составу  очищаемой  жидкости.  В  связи  с  этим  оказывается  актуальной  задача  поиска  более  приемлемых  способов  повышения  эффективности  флотационной  очистки. 

Влияние  концентрации  электролита  на  эффективность  флотационного  извлечения.

Степень  извлечения  нефтепродуктов  можно  повысить  за  счет  роста  солесодержания  —  путем  введения  индифферентных  электролитов  [4].  Характер  влияния  электролитов  на  процесс  флотационного  выделения  из  воды  тонкодисперсных  нефтяных  частиц  определяется,  в  основном,  их  влиянием  на  величину  и  знак  заряда  как  частицы,  так  и  пузырька,  а  так  же  на  толщину  двойных  электрических  слоев,  определяемую  значением  ζ-потенциалов.  Толщина  двойных  электрических  слоев  при  введении  индифферентных  электролитов  (не  способных  достраивать  кристаллическую  решетку  коллоидной  частицы)  снижается,  при  этом  уменьшается  и  ζ-потенциал  (рис.  1).  С  увеличением  количества  введенных  электролитов  коллоидная  система  может  перейти  в  изоэлектрическое  состояние  (ζ=0),  при  таком  условии  суммарная  сила  притяжения  между  частицей  и  пузырьком  способна  принимать  положительные  значения,  а  вероятность  гетрокоагуляции  максимальна. 

Рисунок  1.  Зависимость  ζ–потенциала  пузырька  от  солесодержания  [5]

В  работе  [4]  изучена  стабильность  нефтепродуктов  в  воде  при  добавлении  различных  веществ.  Показано,  что  эффективность  очистки  быстро  возрастает  после  того,  как  концентрация  Na₂CO₃  в  воде  превышает  10  000  мг/л  (рис.  2).

Рисунок  2.  Зависимость  степени  отчистки  воды  от  концентрации  Na₂CO₃  с  течением  времени  при  температуре  окружающей  среды  25  °C  [4]

Исследование  влияния  хлорида  кальция  и  различных  коагулянтов  на  эффективность  очистки  нефтесодержащей  жидкости  представлено  в  работе  [8].  Выявлено,  что  увеличение  концентрации  хлорида  калия  способно  повысить  скорость  извлечения  нефтепродуктов  до  уровня  соответствующего  применению  специальных  флокулянтов  (рис.  3).  Минимальная  концентрация  электролитов,  при  которой  наблюдается  резкий  рост  степени  очистки,  составляет  600  мг/л.

Рисунок  3.  Зависимость  скорости  извлечения  нефтепродуктов  от  концентрации  хлорида  кальция  в  очищаемой  жидкости  [8]

Сила  действия  электролитов  возрастает  в  ряду  NaNO₃<NaCl<CaCl₂<AlCl₃  [2],  что  согласуется  с  представленными  данными.

Влияние  электролита  на  устойчивость  пузырька  к  коалесценции  представлено  в  работе  [7].  Экспериментально  установлено,  что  введение  в  систему  NaCl  снижает  размер  пузырьков  и  уменьшает  коалесценцию.

Возможность  использования  морской  воды  как  источника  электролитов.

Если  рассматривать  в  качестве  основы  очищаемых  нефтесодержащих  стоков,  водопроводную  воду  г.  Владивостока,  то  ее  среднее  солесодержание  составляет  0,5  мг/л  [3].  Солесодержание  морской  воды  Японского  моря  лежит  в  пределах  33700—34300  мг/литр.  Как  известно  около  85  %  всего  солевого  состава  морской  воды  составляют  ионы  Na  и  Cl  [1],  следовательно,  минимальная  концентрация  данного  электролита,  необходимая  для  повышения  эффективности  флотационного  извлечения,  должна  быть  на  уровне  10000  мг/л.  Решая  задачу  на  приготовление  раствора  получаем,  что  для  достижения  заданной  концентрации  к  1  литру  очищаемой  пресной  воды  необходимо  добавить  около  0,4  л  морской  воды.

Вывод

Согласно  проведенному  анализу  работ,  установлено,  что  с  ростом  солесодержания  очищаемой  жидкости  уменьшается  ζ–потенциал  частицы  и  возрастает  ζ–потенциал  пузырька,  снижается  размер  зародышевых  пузырьков  и  увеличивается  их  устойчивость  к  коалесценции.  Сочетание  этих  факторов  приводит  к  росту  эффективных  актов  гетерокоагуляции.  Таким  образом,  индифферентные  электролиты  возможно  использовать  в  качестве  реагентов,  повышающих  степень  очистки  нефтесодержащих  вод.  Показано,  что  в  качестве  электролита  можно  использовать  морскую  воду,  при  этом  ее  количество,  которое  необходимо  добавить  к  очищаемой  жидкости,  составляет  около  400  мл/л.  Кроме  этого  в  качестве  дешевого  источника  электролитов  можно  применять  рассол,  полученный  при  опреснении  морской  воды.

Список  литературы:

1.Алекин  А.О.  Химия  океана  /  О.А.  Алекин,  Ю.И.  Ляхин  //  Л.:  Гидрометеоиздат,  1984.  —  344  с.

2.Еськин  А.А.  Влияние  концентрации  электролита  на  эффективность  флотационного  извлечения.  Обзор  работ.  /  Еськин  А.А.,  Ткач  Н.С.,  Амёхина  А.В.,  Слепенчук  А.А.  //  Международный  научно-исследовательский  журнал  (Research  Journal  of  International  Studies).  —  2013.  —  №  6-1  (13).  —  С.  56—60.

3.Стахов  Е.А.  Очистка  нефтесодержащих  сточных  вод  предприятий  хранения  и  транспорта  нефтепродуктов.  М.  Недра,  1983.  —  263  с. 

4.Трунова  И.Е.  Гигиеническая  оценка  качества  питьевой  воды  во  Владивостоке  /  И.Е.  Трунова,  С.В.  Зарецкая  //  Pacific  Medical  Journal,  —  2006,  №  3,  —  p.  64—66.

5.Ashrafizadeh  S.N.  Emulsification  of  heavy  crude  oil  in  water  by  natural  surfactants  /  S.N.  Ashrafizadeh,  E.  Motaee,  V.  Hoshyargar  //  Journal  of  Petroleum  Science  and  Engineering.  Volumes  86—87,  May  2012,  Pages  137—143.

6.Najafi  A.S.  A  novel  method  of  measuring  electrophoretic  mobility  of  gas  bubbles  /  A.S.  Najafi,  J.  Drelich,  A.  Yeung,  Z.  Xu,  J.  Masliyah  //  Journal  of  Colloid  and  Interface  Science,  Volume  308,  Issue  2,  15  April  2007.  —  P.  344—350.

7.Nguyen  T.P.  The  influence  of  gas  velocity,  salt  type  and  concentration  on  transition  concentration  for  bubble  coalescence  inhibition  and  gas  holdup  /  M.A.  Hampton,  A.V.  Nguyen,  G.R.  Birkett  //  Chemical  Engineering  Research  and  Design,  Volume  90,  Issue  1,  January  2012,  Pages  33—39.

8.Tong  K.  Evaluation  of  calcium  chloride  for  synergistic  demulsification  of  super  heavy  oil  wastewater  /  K.  Tong,  Y.  Zhang,  P.K.  Chu  //  Colloids  and  Surfaces  A:  Physicochemical  and  Engineering  Aspects,  Volume  419,  20  February  2013,  —  P.  46—52.