Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Очистка сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, плазмообработанными полиакрилонитрильными мембранами

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Очистка сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, плазмообработанными полиакрилонитрильными мембранами"

На правах рукописи

/7/

ДРЯХЛОВ ВЛАДИСЛАВ ОЛЕГОВИЧ

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ЭМУЛЬГИРОВАННЫЕ НЕФТЕПРОДУКТЫ, ПЛАЗМООБРАБОТАННЫМИ ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫМИ МЕМБРАНАМИ

03.02.08 - Экология (в химии и нефтехимии)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

11 АВГ

Казань-2015

005571377

005571377

Работа выполнена на кафедре инженерной экологии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

доктор технических наук, доцент, Шайхиев Ильдар Гильманович Каграманов Георгий Гайкович,

доктор технических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева», заведующий кафедрой мембранной технологии

Мелконян Рубен Гарегннович,

доктор технических наук, профессор, федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет МИСиС», профессор кафедры горнопромышленной экологии

Ведущая орга- федеральное государственное бюджетное образовательное учре-низация: ждение высшего профессионального образования «Белгородский

государственный технологический университет имени В.Г. Шухова», г. Белгород

Защита состоится «30» сентября 2015 г. в 14:00 часов на заседании по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.080.02 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета (А-330).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» и на сайте www.kstu.ru.

Автореферат разослан «28» июля 2015 г.

Ученый секретарь Степанова

диссертационного совета ■ _ Светлана

Д 212.080.02 с-/ Владимировна

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В Республике Татарстан сточные воды, содержащие нефтепродукты (СВСНП), образуются при переработке нефти и использовании её продуктов на предприятиях химического, нефтехимического и машиностроительного профиля в количестве до нескольких десятков тысяч тонн в год. При наличии в составе последних поверхностно-активных веществ (ПАВ), а так же различных эмульгаторов, к которым относятся соли, асфальтены, смолы, нефтерастворимые органические кислоты и мельчайшие примеси, как ил и глина, СВСНП формируют агрегативно-устойчивую многокомпонентную структуру.

Для очистки эмульгированных СВСНП применяются нефтеловушки и пруды дополнительного отстаивания, недостатками которых являются невысокая эффективность, потеря легких фракций нефтепродуктов (НП) при испарении, длительность процесса. Недоочищенные СВСНП подвергаются многократному разбавлению до нормативных требований, либо хранятся в течение длительного времени в резервуарах, хранилищах или нефтяных амбарах, в конечном итоге поступая в водные объекты, что приводит к деградации биоценозов с последующим нарушением физиологической активности и летальным исходом, вызванным внедрением углеводородов в живой организм, а также изменениями физико-химических свойств их ареала.

В настоящее время для очистки водомасляных эмульсий применяются методы мембранного разделения, в частности ультрафильтрация, основными преимуществами которой являются высокая эффективность, отсутствие применения химических реагентов, а так же малая площадь, занимаемая оборудованием. Однако в процессе работы мембран происходит снижение эксплуатационных характеристик последних, вследствие концентрационной поляризации загрязнителя на поверхности фильтрэлемента. В этой связи, с целью интенсификации мембранных процессов, целесообразно применение методов модификации полимерных мембран, в частности плазмой, обоснованной с научной и практической точек зрения.

Цель диссертационной работы заключается в минимизации антропогенного воздействия на окружающую природную среду путем интенсификации улмрафильтрационной очистки эмульгированных СВСНП применением плаз-мообработанных мембран.

На основании вышеизложенной цели сформулированы следующие

задачи:

1. Проведение мониторинга образования СВСНП на примере одного из предприятий Республики Татарстан (ООО «ТатНефтеСервис»),

2. Определение параметров мембранного разделения эмульсии, при которых достигается наиболее оптимальное соотношение производительности и эффективности.

3. Определение режимов гшазмообработки полиакрилонитрильных (ПАН) мембран, при которых достигаются наибольшая эффективность разделения водомасляных эмульсий.

4. Исследование воздействия высокочастотной (ВЧЕ) плазмы на поверхностные и структурные характеристики ПАН мембран.

5. Проведение полупромышленных испытаний очистки реальных эмульгированных СВСНП с последующим определением токсичности с использованием стандартных тест-объектов.

6. Разработка принципиальной технологической схемы очистки СВСНП.

7. Расчёт предотвращенного эколого-экономического ущерба.

Методы исследования, представленные в настоящее работе: потенциометрия для определения показателя ХПК с использованием авто-титратора марки «Т70» фирмы «Mettler Toledo»;

электронная микроскопия на сканирующем зондовом микроскопе марки «MultiMode V» фирмы «VEECO»;

дифрактометрия для выполнения рентгеноструктурного анализа на приборе марки «Rigaku Ultima IV»;

метод растекающейся капли для измерения краевого угла смачивания с помощью аппарата «Kruss DSA 20Е»;

определение размера частиц с помощью анализатора наночастиц марки «Malvem Zetasízer Nano ZS»;

ИК-спектрометрия на базе ИК Фурье-спектрометра «Avatar-360». Научная новизна.

Получены результаты разделения водомасляной эмульсии полиакрило-нитрильными мембранами, обработанными в потоке высокочастотной емкостной низкотемпературной плазмы пониженного давления в газовых средах аргона и азота, аргона и воздуха, аргона и пропана-бутана в соотношении 70:30.

Определены параметры плазмообработки в вышеобозначенных газовых средах, при которых достигаются максимальные значения эффективности и производительности разделения эмульсии.

Инструментальными методами анализа исследовано влияние ВЧЕ плазмы на характеристики ПАН мембран, в результате чего получена зависимость изменения смачиваемости вследствие деформации химической и надмолекулярной структуры последних.

Практическая значимость.

Проведена очистка СВСНП, образующихся на ООО «ТатНефтеСервис» методом ультрафильтрации с дальнейшей доочисткой методом обратного осмо-

са, в результате которой показана высокая эффективность предлагаемых методов очистки - 98,1 и 99 %, соответственно.

Предложена принципиальная технологическая схема очистки СВСНП с дальнейшей утилизацией масляной фазы и возможностью организации частично замкнутого водооборота.

Рассчитан предотвращенный эколого-экономический ущерб от возможного внедрения более эффективных плазмообработанных мембран, который составил 787200 руб/год.

Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач диссертации, проведение экспериментальных работ, обсуждении результатов исследований и формировании выводов совместно с научным руководителем, а так же написании научных работ по теме диссертации, участие в конференциях.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: Всероссийской конференции «Пятые Камские чтения» (г. Набережные Челны, 2013 г.), Международной молодежной научной конференции «Экология и рациональное природопользование агропромышленных регионов» (г. Белгород, 2013 г.), Всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы» (г. Казань, 2014 г.), 4-ой Международной научно-практической конференции «Современные инновации в науке и технике» (г. Курск, 2014'), Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием, состоявшейся в рамках недели науки АФ КНИТУ-КАИ «Актуальные проблемы науки в студенческих исследованиях» (г. Альметьевск, 2014).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены в 12 научных публикациях: 6 тезисов конференций различного уровня и 6 статей, 5 из которых опубликованы в рецензируемых журналах из перечня ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из 5 глав, выводов и приложений, изложена на 137 страницах, включает 16 таблиц, 52 рисунка, список литературы содержит 123 наименований источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность представленной работы, раскрыты научная новизна и её практическая значимость.

Первая глава посвящена аналитическому обзору методов и средств очистки СВСНП, приведена классификация и основные характеристики рассматриваемых СВ, а так же влияние последних на водные экосистемы. Рассмотрены мембранные методы и их применение для разделения эмульгированных сред, в частности СВСНП. Предоставлено теоретическое обоснование плазмо-химической модификации полимерных мембран. Сформированы цели и задачи диссертации.

Во второй главе представлены состав модельной эмульсии и характеристики её компонентов, свойства ПАН мембран, описание лабораторной ультрафильтрационной установки, технические характеристики плазмотрона и режимы плазмообработки, методики определения производительности и эффективности мембранного разделения, статистическая обработка экспериментальных значений, а так же описание инструментальных методов анализа, используемых в настоящей диссертации.

Третья глава посвящена исследованию разделения водомасляной эмульсии, на основе масла марки «И-20А», стабилизированной ПАВ марки «Косин-тол-242», ПАН мембранами, обработанными в потоке низкотемпературной ВЧЕ плазмы пониженного давления в средах аргона и азота, аргона и воздуха, аргона и пропана-бутана (в соотношении 70:30) при значении напряжения на аноде плазматрона иа = 1,5, 3,5, 5,5 и 7,5 кВ и времени обработки т = 1.5, 4 и 7 мин (расход газовой смеси (0-0,04 г/с, сила тока на аноде (1а) - 0,5 А, давление в рабочей камере (Р)-26,6 кПа).

Первоначальным этапом исследования методом динамического рассеяния света получена гистограмма распределения частиц дисперсной фазы применяемой эмульсии, на основании которой выявлен монодисперсный состав исследу-емои среды с размером частиц дисперсной фазы 178,9 нм, что соответствует рабочему диапазону ультрафильтрационных мембран, в связи с чем в дальнейших изысканиях использованы мембраны с массой отсекаемых частиц 10 25 и 60 кДа.

Определены зависимости производительности и эффективности разделения эмульсии от параметров мембранного разделения - значения приложенного к системе давления и массы отсекаемых частиц ПАН мембран.

Анализ данных, представленных в виде графиков зависимостей производительности разделения эмульсии от приложенного давления для мембраны с массой осекаемых частиц 10 кДа (рисунок 1), показывает, что с повышением давления происходит увеличение рассматриваемого параметра, что вполне за-

кономерно. Аналогичные зависимости выявлены и для мембран с массой отсекаемых частиц 25 и 60 кДа.

ё

0,10 МПа 0,15 МПа 0,20 МПа 0,25 МПа 0,30 МПа

о.

С 0

0 10 20 30 40 50

Время процесса, мин

Рисунок 1 - Зависимость производительности разделения эмульсии от значений приложенного к системе давления для мембран с массой отсекаемых частиц 10 кДа

Как следует из приведенных в таблице 1 данных, с увеличением давления с 0,20 до 0,25 МПа происходит резкое увеличение рассматриваемого параметра, в результате чего эффективность процесса снижается. Таким образом, наиболее оптимальным значением давления является 0,20 МПа.

Таблица 1 - Значения ХПК фильтратов, получении к при разделении эмульсии ПАН мембранами с различной массой отсекаемых частиц при раз-

Масса отсекаемых частиц Значение ХПК, мг 02/т*

0,10 МПа 0,15 МПа 0,20МПа 0,25МПа 0,30 МПа

10 к Да 3780 4000 4050 4580 5400

25 кДа 5814 6620 6890 7840 8420

60 кДа 10270 10750 11628 13550 15504

Исходная эмульсия 166550

С целью интенсификации процесса ультрафильтрации эмульсий следующим этапом проведены исследования разделения рассматриваемых сред плаз-мообработанными при вышеназванных условиях ПАН мембранами. Результаты разделения ПАН мембранами с массой отсекаемых частиц 10 кДа представлены в виде графиков на рисунке 2 и в таблице 2. На основании графиков зависимости производительности от времени процесса разделения эмульсии (рисунок 2) выявлено увеличение рассматриваемого параметра при использовании плазмообработанных мембран по сравнению с исходной. Аналогичные зависимости отмечены и в случае применения фильтрэлементов с

массой отсекаемых частиц 10 и 25 кДа, обработанных в других режимах плазмы. Кроме того, необходимо отметить отсутствие процесса разделения эмульсии мембранами, обработанными плазмой в среде аргона и пропана-бутана, в связи с чем соответсвующие эксперементальные данные не представлены.

а) Время процесса, мин

30

Рисунок 2 - Производительность разделения эмульсии ПАН мембранами с массой отсекаемых частиц 10 кДа, обработанных в потоке плазмы при значении анодного напряжении: Ua = 1,5 кВ в газовой среде: а) аргона и азота (70:30), б) аргона и воздуха (70:30)

В результате анализа данных, представленных в таблице 2, выявлено снижение значений ХПК фильтратов, полученных при разделении плазмообра-ботанными мембранами с массой отсекаемых частиц 10 кДа по сравнению с таковыми значениями для исходных мембран в 75 % случаев, что свидетельствует об увеличении эффективности процесса.

Значение ХПК эмульсии составляет 166550 мг 02/дм\ для фильтрата, полученного при использовании исходной мембраны и мембраны, обработанной в среде аргона и азота при Ua = 5,5 кВ и т = 4 мин - 5050 и 1950 мг 02/дм3, соответственно. Таким образом, плазмообработка при указанных условиях приводит к снижению рассматриваемого параметра в 2,6 раза.

Таблица 2 - ХПК фильтратов, полученных при разделении эмульсии плазмооб-

работанными ПАН мембранами с массой отсекаемых частиц 10 кДа

Газовая среда U., кВ Время плазмообработки, мин

1,5 4 7

Значение ХПК, мг 02/дм3

Аргон азот 1.5 3480 2970 2390

3.5 3470 4260 4710

5.5 4140 1950 2750

7.5 2000 2470 2440

Аргон воздух 1.5 2580 3110 5280

3.5 2600 1980 3360

5.5 2300 6950 5190

7.5 5720 6110 7760

Фильтрат исходной мембраны 5050

Исходная эмульсия 166550

При использовании мембран с массой отсекаемых частиц 25 кДа наименьшее значение ХПК = 4610 мг 02/дм3 достигнуто в результате плазмооб-работки в среде аргона и воздуха при Ua = 7,5 кВ и т = 7 мин. ХПК фильтрата исходного фильтрэлемента - 7050 мг 02/дм3. Таким образом, плазмообработка при указанных условиях приводит к снижению рассматриваемого параметра в 1,5 раза.

Значение ХПК фильтрата исходной мембраны с массой отсекаемых частиц 60 кДа и минимальное значение ХПК соответствующей плазмообработан-ной мембраны при Ua = 3,5 кВ и т = 4 мин в среде аргона и азота составили -12100 и 2700 мг 02/дм3, при этом снижение рассматриваемого параметра происходит в 4,5 раза.

В подтверждение вышеизложенных обстоятельств, а так же с целью выявления закономерностей, при которых происходит интенсификация разделения эмульсии в результате плазмообработки мембран, инструментальными методами проведены исследования структурных и поверхностных характеристик исходных и плазмообработанных ПАН мембран с массой отсекаемых частиц 25 кДа в средах аргона и азота, аргона и воздуха, аргона и пропана-бутана в соотношении 70:30 при Ua = 5,5 кВ и т = 4 мин (1а = 0,5 A, G = 0,04 г/сек, Р = 26,6 Па).

Наиболее важным в практическом отношении результатом воздействия низкотемпературной плазмы на полимерные материалы является изменение их адгезионных характеристик. Под воздействием плгдмы поверхность полимера может становиться, как более гидрофильной, так и более гидрофобной. В этой связи, методом растекающейся капли выявлено, что в результате плазмообра-

9

ботки исходной ПАН мембраны, значение краевого угла смачивания которой составило а = 34,3 в среде аргона и азота происходит снижение рассматриваемого параметра до а = 31,4 в среде аргона и воздуха - до а = 12,2 поверхность становится более гидрофильной, а в случае воздействия аргона и пропана-бутана, поверхность проявляет более гидрофобный характер, краевой угол увеличивается до а = 74,5

Известно, что изменение смачиваемости поверхности полимера в результате плазмообработки в среде инертных неполимеризующихся газов является следствием образования на поверхности последнего функциональных групп различной химической природы.

С целью идентификации изменений химической структуры ПАН мембран в результате плазмообработки при вышеобозначенных условиях проведены исследования последних методом ИК-спектрометрии, на основании чего выявлено, что наибольшее различие полос поглощения спектров между исходной и плазмообработанной ПАН мембраной в гидрофильных средах аргона и азота, аргона и воздуха наблюдается в области 1000-1200 см'1, характерной для -С-б валентного колебания в -С-О-С- и -С-ОН группах. Подтверждением образования -ОН групп, в частности, служит увеличение интенсивности широкой полосы в области 3300 см"1.

Необходимо отметить, что помимо изменения химического строения в результате воздействия плазмы, деформации подвержена так же структура и поверхность плазмообработанных мембран. В этой связи методом растровой электронной микроскопии получены микрофотографии поверхности мембран, обработанных ВЧЕ плазмой при вышеобозначенных режимах, представленные на рисунке 3.

На основании представленных изображений очевидно наличие поверхностных изменений плазмообработанных мембран (рисунок Зб-r) по сравнению с исходной (рисунок За). Данное обстоятельство является следствием протекания в процессе плазмообработки на поверхности полимера физико-химических процессов, среди которых наиболее вероятны травление, окисление, деструкция и сшивание, разрыва связей с образованием функциональных групп различной природы при взаимодействии с газовой фазой плазмы.

Так же методом электронной микроскопии выявлено, что выступы на поверхности немодифицированной мембраны имеют размер 120-125 нм, на поверхности мембран, обработанных в газовых средах аргона и азота, аргона и воздуха - 65-70 нм, на поверхности мембран, обработанных в среде аргона и прапана с бутаном - 105-110 нм.

J0

Рисунок 3 - Изображения поверхностей ПАН мембран: а) немодифицированная;

б) обработанная в среде аргона и азота; в) обработанная в среде аргона и воздуха г) обработанная в среде аргона и пропана-бутана

Известно, что степень кристалличности полимера, на основе которого изготовлена мембрана, оказывает влияние на транспортные характеристики последней. В этой связи, проведен рентгеноструктурный анализ, на основании которого выявлено, что в результате плазмообработки исходной ПАН мембраны, значение степени кристалличности которой составило у = 0,33, в среде аргона и азота происходит снижение рассматриваемого параметра до у = 0,23, в среде аргона и воздуха - до у = 0,17, а в случае воздействия аргона и пропана-бутана у = 0,58.

Из литературных источников известно, что увеличение сопротивления массопереносу через мембрану происходит с увеличением степени кристалличности вследствие предпочтительного массопереноса потока разделяемой смеси через аморфные области полимера по сравнению с кристаллическими.

Вышеобозначенное обстоятельство подтверждается экспериментальными данными - ПАН мембраны, обработанные плазмой в среде аргона и азота, аргона и воздуха, обладая меньшей степенью кристалличности по сравнению с исходным фильтрэлементом, способствуют меньшему сопротивлению массопере-

носу и проявляют большую производительность относительно эмульсий, в то время как ПАН мембраны, обработанные плазмой в среде аргона и пропана-бутана, обладая большей степенью кристалличности, способствуют увеличению сопротивления массопереносу.

Таким образом, в результате плазмообработки в среде аргона и азота, аргона и воздуха выявлено снижение краевого угла смачивания ПАН мембран дистиллированной водой вследствие увеличения гидрофильности и смачиваемости последних, что способствует проникновению молекул воды в поры мембраны и отталкиванию гидрофобных молекул масла поверхностью. Данное обстоятельство является причиной вышеобозначенного эффекта увеличения эффективности разделения водомасляной эмульсии с использованием плазмообра-ботанных мембран.

В четвертой главе первоначально приведен объём образования СВСНП на территории ООО «ТатНефтеСервис» - 450 до 500 м3/год с 2010 по 2014 год.

Поступление вышеобозначенных сточных вод в водные экосистемы даже при многократном разбавлении будет способствовать деградации последних. В связи с вышеизложенным, в завершение исследования проведены полупромышленные испытания очистки СВСНП ООО «ТатНефтеСервис» методом ультрафильтрации с использованием исходной и плазмообработанной мембраны в среде аргона и азота при иа = 5,5 кВ и т = 4 мин (площадь фильтрации - 1 м2, тип мембранного элемента - рулонный). В результате ультрафильтрации с использованием исходной и плазмообработанной мембраны, при начальной и конечных концентрациях НП в исследуемых стоках 16450, 312 и 202 мг/ дм3, соответственно, при этом снижение рассматриваемого показателя происходит в 1,5 раза. Тем не менее, полученный фильтрат не является пригодным даже для оборотного водоснабжения, для которого содержание НП должно быть менее 5 мг/дм3 согласно ВУТП - 97. В этой связи, методом обратного осмоса (площадь фильтрации - 1 м , тип мембранного элемента - рулонный) проведена доочистка полученного ультрафильтрата, в результате чего концентрация НП в фильтрате обратного осмоса снизилась до 2,12 мг/ дм3, что делает его пригодным для оборотного водоснабжения.

На основании литературного обзора, а так же экспериментальных данных настоящей диссертации, разработана принципиальная технологическая схема очистки СВСНП, представленная на рисунке 4.

Водомасляная фаза из отстойника-сепаратора 3 направляется на ультрафильтрацию 4, исследуемую в настоящей диссертации. С целью дальнейшей доочистки, на основании экспериментальных данных, а так же данных полупромышленных испытаний предлагается основной вариант с использованием нанофильтра 5а с возможностью организации частично замкнутого водооборота, в качестве альтернативного варианта предлагается адсорбционный метод 56 с использованием дешевых природных сорбентов, в частности диатомита.

Рисунок 4 - Принципиальная технологическая схема очистки СВСНП: 1 - отстойник, 2 - фильтр, 3 - отстойник-сепаратор, 4 - ультрафильтр, 5а- нанофильтр; 56 - адсорбер; 6 - усреднитель, 7 - камерная печь, 8 - скруббер, 9 - циклон, 10 - дымовая труба, 11 - бункер для золы, 12-насосы

Так же проведены тестирования исследуемых СВСНП на биообъектах -микроорганизмах вида СегЫарИта а£1т.ч, на основании которых токсичность исходных СВСНП по показателю ЛК50 составила 0,18 мг/дм3, а фильтратов, полученных при использовании исходной и вышеобозначенной плазмообработан-ной ПАН мембраны с массой отсекаемых частиц 10 кДа - 1,38 и 7,90 мг/дм , соответственно. Таким образом, эффективность по снижению токсичности для исходной и плазмообработанной мембраны составили 86,9 и 97,7 %, соответственно.

В пятой главе представлен расчет величины предотвращенного ущерба от сброса в водоём загрязняющих веществ за счет ультрафильтрационной очистки СВСНП ООО «ТатНефтеСервис» с использованием плазменно-обработанной мембраны в среде аргона и азота при иа= 5,5 кВ и т = 4 мин с массой отсекаемых частиц 10 кДа, который составил 787200 руб./год.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Приведен мониторинг образования СВСНП на предприятии ООО «ТатНефтеСервис», по результатам которого показано образование рассматриваемых стоков в пределах 500 м3/год с концентрацией нефтепродуктов 18100 мг/дм3.

Установлены значения рабочего давления и массы отсекаемых частиц ПАН мембран - 10, 25 и 60 кДа и 2 МПа, соответственно, при которых достигается наиболее оптимальное соотношение производительности и эффективности мембранного разделения эмульсии.

Определены следующие режимы плазмообработки: аргон и азот, иа = 5,5 кВ, т = 4 мин; аргон и воздух, иа = 7,5 кВ, т = 7 мин; аргон и азот, иа = 5,5 кВ,' т - 4 мин, при которых происходит увеличение эффективности с 97, 96 и 93 % до 99, 97 и 98 % для ПАН мембран с массой пропускаемых частиц 10, 25, 60 кДа, соответственно. В результате плазмообработки ПАН мембран в среде аргона и пропана-бутана разделение эмульсии не происходит. Исследовано влияние ВЧЕ плазмы пониженного давления на ПАН мембраны, на основании которого показано увеличение гидрофильности и снижение степени кристалличности после обработки в среде аргона и азота, аргона и воздуха с 34,3 ° и 0,33 до 31,4 0 и 0,23, 12,2 0 и 0,17, соответственно, и увеличение гидрофобности и степени кристалличности после обработки в среде аргона и пропана-бутана до 74,5 ° и 0,58, соответственно, в результате химической и поверхностно-структурной деформации плазмообработанных фильтров.

Проведены полупромышленные испытания очистки эмульгированных СВСНП с использованием исходной и плазмообработанной мембраны, эффективность по удалению нефтепродуктов которых составила 98 и 99 %, с последующим определением токсичности с использованием стандартных тест объектов, на основании которого эффективность по снижению токсичности для исходной и плазмообработанной мембраны составили 86,9 и 97,7 %, соответственно.

Представлена принципиальная технологическая схема очистки СВСНП с возможностью организации замкнутого водооборота и утилизацией масляной фазы.

Рассчитана величина предотвращенного ущерба от сброса в водоём СВСНП ООО «ТатНефтеСервис» за счет внедрения ультрафильтрационной очистки с использованием плазменно-обработанной мембраны, которая составила 787200 руб./год.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК РФ:

1. Дряхлов В.О. Интенсификация очистки водомасляных эмульсий плаз-менно-модифицированными полиакрилонитрильными мембранами /

B.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, И.Ш. Абдуллин, B.C. Бонев, A.M. Гумеров // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 3. -

C. 148-150.

2. Б.С. Бонев. Применение мембран для обработки флуидов (потоков) 1. Морфология полимерных мембран / Б.С. Бонев, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов // Вестник Казанского технологического университета. -2013.-№ 8.-С. 178-180.

3. Б.С. Бонев. Применение мембран для обработки флуидов (потоков) 2. Морфология полимерных цепей / Б.С. Бонев, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов // Вестник Казанского технологического университета. -2013.-№ 10.-С. 158-162.

4. Дряхлов В.О. Влияние параметров плазмы пониженного давления на эффективность мембранного разделения водомасляных эмульсий / В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, И.Ш. Абдуллин, Б.С. Бонев И Вода: химия и экология,- 2015. -№ 2. -С. 25-30.

5. Дряхлов В.О. Очистка водомасляных эмульсий комбинированным методом с использованием мембранных и сорбционных технологий / В.О. Дряхлов, И.Г. Шайхиев, И.Ш. Абдуллин, A.B. Федотова // Экспозиция Нефть Газ. - 2015. - № 2. - С. 62-65.

Прочие публикации:

6. Дряхлов В.О. Разделение эмульсии с использованием мембран, обработанных в плазме / В.О. Дряхлов, В.М. Ахметов // Сборник статей «Пятые Камские чтения». - Набережные Челны. - 2013. - С. 70-74.

7. Dryahlov V.O. Oily wastewater treatment using membranes modified by plasma / V.O. Dryahlov, I.G. Shaihiev, B.S. Bonev, I.Sh. Abdullin, V.A. Nenov // Energy and Environmental Engineering. - 2013. - Vol. 1(3). -P. 105-110.

8. Дряхлов В.О. Морфология мембран / B.S. Bonev, И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов // Сборник докладов международной молодежной научной конференции «Экология и рациональное природопользование агропромышленных регионов». - Белгород. - 2013. - С. 174-177

9. Дряхлов В.О. Интенсификация очистки СОЖ-содержащих сточных вод мембранами методом плазмохимической модификации / В.О. Дряхлов,

И.Г. Шайхиев // Сборник докладов международной молодежной научной конференции «Экология и рациональное природопользование агропромышленных регионов». - Белгород. -2013. - С. 257-259.

Ю.Дряхлов В.О. Разделение эмульсии плазменно-модифицированными мембранами / В.О. Дряхлов, И.Ш. Абдуллин, И.Г. Шайхиев // Сборник докладов всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы». - Казань. - 2014. - С. 35-38.

11. Дряхлов В.О. Плазмохимия мембран/ И.Г. Шайхиев, В.О. Дряхлов // Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции «Современные инновации в науке и технике». - Курск. -2014.-С. 346-349.

12. Дряхлов В.О. Очистка эмульгированных сточных вод плазменно-модифицированными мембранами / В.О. Дряхлов, A.B. Федотова// Материалы Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием, состоявшейся в рамках недели науки АФ КНИТУ-КАИ «Актуальные проблемы науки в студенческих исследованиях». - Альметьевск. - 2014. - С. 33-35.

Заказ № ■/01_ _Тираж 100 экз.

Офсетная лаборатория Казанского национального исследовательского технологического университета 420015, г. Казань, ул.К. Маркса, 68