Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка адсорбционной технологии очистки сточных вод коксохимического производства

ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Разработка адсорбционной технологии очистки сточных вод коксохимического производства"

005049517

На правах рукописи

ГОЛУБЕВА НАДЕЖДА СЕРГЕЕВНА

РАЗРАБОТКА АДСОРБЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

25.00.27 - Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

7 ФЕВ 2013

Барнаул -2013

005049517

Работа выполнена на кафедре аналитической химии и экологии ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор

Краснова Тамара Андреевна

Комарова Лариса Федоровна,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползу-нова», зав. кафедрой химической техники и инженерной экологии

Сколубовнч Юрий Леонидович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет», ректор

ФГБУН Институт угля СО РАН

Защита диссертации состоится «28» февраля 2013 г. в 15—часов на заседании диссертационного совета Д 003.008.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук по адресу: 656038, г. Барнаул, ул. Молодежная, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт водных и экологических проблем СО РАН

Автореферат разослан «£5>> января 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к.г.н., доцент

И.Н. Ротанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Обеспечение экономически эффективного и экологически безопасного водопользования, защита водных ресурсов от истощения, загрязнения и деградации - одна из наиболее важных задач современности. В настоящее время наблюдается высокий уровень загрязнения водных ресурсов Кузбасса, обусловленный хозяйственной деятельностью.

Река Томь - основная водная магистраль Кузбасса. Ее водопотре-бителями являются 37 предприятий городов (Кемерово, Новокузнецк, Междуреченск, Ленинск-Кузнецкий, Мыски, Юрга) и районов.

На территории Кемеровской области ежегодно сброс загрязненных промышленных вод составляет 680-700 млн.м3, при этом 400-450 млн.м из них сбрасывается в водоемы без очистки.

Особую опасность для водных объектов представляют стоки предприятий химической, коксохимической, химико-фармацевтической промышленности, содержащих преимущественно токсичные органические вещества, в том числе фенол и пиридин.

Загрязняющие компоненты сточных вод изменяют химический состав и снижают качество воды, негативно влияют на природные экосистемы, неблагоприятно воздействуют на организм человека. Пиридин и фенол токсичны: влияют на центральную нервную систему, пищеварительный тракт, печень, почки.

Для решения проблемы защиты водных ресурсов необходимо исключить сброс сточных вод и уменьшить забор свежей воды за счет создания экологически безопасных производств с замкнутыми водо-оборотными циклами и утилизацией опасных компонентов.

В связи с этим исследование, направленное на разработку адсорбционной технологии очистки сточных вод от фенола, пиридина и наиболее сложного варианта - сточных вод коксохимического производства, содержащие фенол, пиридин, аммиак, роданиды является актуальным.

Цель работы: разработка адсорбционной технологии очистки малоконцентрированных органоминеральных сточных вод, обеспечивающей защиту водных объектов и ресурсосбережение.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

— провести анализ состояния водно-ресурсного потенциала Кемеровской области;

- изучить адсорбцию пиридина и фенола из индивидуальных растворов и их смеси, а также в присутствии минеральных компонентов;

- установить механизмы адсорбционного взаимодействия исследуемых органических веществ с активным углем из индивидуальных водных и органо-минеральных растворов;

- исследовать кинетику процесса адсорбции смеси органических веществ из водно-солевых растворов на угольном сорбенте; определить лимитирующую стадию массопереноса;

- изучить динамику адсорбции и подтвердить возможность использования фундаментальных уравнений адсорбции для моделирования процесса непрерывной очистки;

-провести оптимизацию параметров сорбционного фильтра и режимов очистки на основе модели слоя равновесной адсорбции;

-предложить способы регенерации отработанных сорбентов, позволяющие осуществлять многократное их использование без снижения адсорбционных свойств;

-на основе результатов исследований разработать адсорбционную технологию очистки сточных вод коксохимических предприятий, обеспечивающую защиту водных ресурсов и ресурсосбережение.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследования равновесия, кинетики, динамики адсорбции органических веществ из индивидуальных растворов и органо-минеральных смесей промышленным активным углем марки СКД-515;

- теоретическое обоснование механизма адсорбционного взаимодействия пиридина и фенола в присутствии солей с поверхностью активного угля;

- способы повышения адсорбционной емкости методами реа-гентного модифицирования;

- возможность оптимизации параметров адсорбционного фильтра и режима очистки органоминеральных сточных вод коксохимического производства путем математического моделирования;

- адсорбционная технология очистки органоминеральных сточных вод от фенола и пиридина, обеспечивающая защиту водных объектов от загрязнения токсичными веществами, сохранение качества воды и ресурсосбережение.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые установлены закономерности и особенности адсорбции пиридина и фенола из органо-минерального раствора активным углём;

- установлены особенности механизма адсорбции смеси на активных углях;

- выявлено, что механизм адсорбции пиридина, фенола и их смеси из органо-минеральных растворов носит конкурентный характер и определяется, в основном, физической адсорбцией, обусловленной

неспецифическим и специфическим взаимодействиями органических компонентов с поверхностью активного угля. Неспецифическое взаимодействие характерно для фенола, тогда как пиридин адсорбируется преимущественно за счёт специфического взаимодействия с кислородсодержащими поверхностными группами адсорбента;

- выявлено, что предельная адсорбционная емкость активного угля марки СКД-515 по отношению к органическим компонентам при адсорбции из индивидуальных растворов различного минерального состава изменяется в ряду:

для пиридина - + К5СЫ> ЫН4С1 > К5СЫ>Н20,

для фенола - Н20 > КБСМ> ЫН4С1 + К£СИ> ЫН4С1,

что обусловлено различным влиянием минеральной составляющей раствора на структуру водных ассоциатов;

- разработаны способы повышения адсорбционной способности по пиридину и фенолу путём химического модифицирования с учётом свойств сорбента;

- разработана технология адсорбционной очистки органомине-ральных сточных вод коксохимических предприятий активными углями;

- предложен эффективный способ регенерации активного угля потоком воздуха при 300°С в течение 4 часов.

Методы исследования. В работе использовались следующие методы анализа: фотоколориметрия, порометрия, потенциометрия, термографический анализ и спектроскопия - в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях спектра.

Достоверность и обоснованность научных положений подтверждаются использованием современных методов анализа, аттестованных метрологической службой измерительных приборов, применением фундаментальных уравнений, описывающих сорбционные процессы.

Практическая значимость:

- разработана адсорбционная технология очистки водных растворов, содержащих пиридин, фенол, ионы аммония, роданида, которая может быть использована для очистки сточных вод коксохимического производства, а также химической и фармацевтической промышленности;

- предложены способы регенерации отработанных сорбентов, обеспечивающие их многократное использование;

Реализация результатов работы:

- адсорбционная технология очистки от фенолов внедрена на предприятии МУП ЖКХ п.г.т. Белогорск;

- результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах: физической и коллоидной химии, аналитической химии и экологии.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международной научно-практической конференции «Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность» (Кемерово, 2005-2008, 2010, 2011); Международном конгрессе «ЭКВАТЕК - 2006. Вода: экология и технология» (Москва, 2006); III Международной научно-практической конференции «Технологии очистки воды. Техновод-2006» (Кисловодск, 2006); VII Международной научно-практической конференции «Состояние биосферы и здоровье людей» (Пенза, 2007); Международной научно-практической конференции "Современное состояние и перспективы развития науки, образования в центральном Казахстане" (РК, Караганда, 2008); Международном форуме по проблемам науки, техники и образования "III тысячелетие - новый мир" (Москва, 2008); Международной научно-практической конференции "Инженерные системы - 2009" (Москва, 2009); Международной научно-практической конференции "Чистая вода" (Кемерово, 2009); VII Международной научно-практической конференции "Наука и её роль в современном мире" (Караганды, 2010), Международной научно-практической конференции (Прага, 2011); II Международной Казах-стано-Российской конференции "Химия и химическая технология" (Караганды, 2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликована 31 научная работа, в том числе: 1 монография и 10 статей в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), экспериментальной части (главы 2-4), выводов, списка литературы, включающего 139 библиографических ссылок и приложений. Работа изложена на 167 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц и 58 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации и сформулированы цель и задачи работы.

В первой главе представлен анализ состояния водно-ресурсного потенциала Кемеровской области. Приведены основные физико-химические свойства пиридина, фенола и их токсическое действие на человека и экосистемы. Показаны существующие методы очистки от пиридина и фенола. Рассмотрены закономерности, определяющие процесс адсорбции органических веществ из водных растворов: влияние природы сорбтива, растворителя, сорбента; основные теории, описывающие процесс адсорбции.

Во второй главе приведены основные характеристики объектов исследования: сточные воды коксохимического производства, актив-

ных углей марок СКД-515 и АГ-ОВ-1. Содержатся методики определения пиридина, фенола в индивидуальных растворах и их смеси, изучения равновесия, кинетики и динамики сорбционного процесса, модифицирования и исследования физико-химических свойств сорбентов.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования равновесия, кинетики и динамики адсорбции органических соединений из индивидуальных растворов и их смесей в присутствии минеральных солей промышленными сорбентами, структурных характеристик и состояния поверхности активных углей до и после адсорбции, термогравиметрического анализа.

Исследование равновесия адсорбции органических компонентов и их смесей из водных и водно-солевых растворов проводилось в интервале концентраций пиридина и фенола 0,01 - 5,00 г/дм3 и 0,01 -1,00 г/дм3, соответственно.

Полученные результаты (рис. 1) показывают, что при совместной адсорбции органических компонентов из водных растворов изменяется форма изотермы пиридина, также увеличивается его адсорбция, а фенола — уменьшается. Подобное поведение может свидетельствовать об усилении взаимодействия между адсорбированными молекулами, ослаблении связей растворенное вещество — адсорбент, а также повышении конкуренции каждого из веществ за адсорбционные центры. Экспериментальные данные позволяют предположить физический характер адсорбции. Введение минеральных компонентов в смесь не приводит к изменению адсорбции пиридина, при этом уменьшается адсорбция фенола.

Рисунок 1 - Изотермы адсорбции пиридина (а) и фенола (б) на АУ марки СКД-515 из водных (1-3) и органоминерального (4) растворов: индивидуального (1); при соотношении органических компонентов 5:1 (2,4); при соотношении 1: 1(3).

Для полной характеристики сорбента и расчета адсорбционных параметров были использованы теории: мономолекулярной адсорбции (уравнение Ленгмюра) и объемного заполнения микропор (уравнение

Дубинина-Радушкевича, модифицированное для случая адсорбции из водного раствора (фенол) и абсолютно смешивающих растворов (пиридин)). Для расчетов параметров адсорбции фенола также использовалась теория полимолекулярной адсорбции (уравнение БЭТ).

Значения энергии Гиббса адсорбции и теплоты адсорбции органических компонентов из водных растворов сопоставимы с энергией водородной связи (табл. 1). Суммарная величина предельного адсорбционного объема (УУ0), занимаемого компонентами при адсорбции из водных растворов смесей и органо-минерального раствора, близка к значению суммы IV0, рассчитанных для адсорбции фенола и пиридина из индивидуальных водных и водно-солевого растворов. Значение среднего размера полуширины щелевидных пор (х), заполняемых пиридином при адсорбции из смесей с фенолом, отличается от аналогичной величины для чистого компонента и сопоставим с размерами молекулы. Полученные данные свидетельствуют об адсорбции обоих компонентов в доступных по размерам микропорах.

С целью уточнения механизма адсорбции пиридина и фенола при совместном присутствии были изучены ИК- спектры активного угля до и после адсорбции органических веществ из водного раствора (рис. 2).

Рисунок 2 - ИК ДОФП - спектры АУ марки СКД-515 после адсорбции пиридина (1), фенола (2) и смеси пиридина и фенола из водного (3) и водно-солевого (4) растворов. Приведены спектры АУ после адсорбции органического вещества за вычетом спектра исходного адсорбента.

Совокупность полученных результатов позволила выявить следующее. При адсорбции пиридина из индивидуальных водных растворов определяющим является специфическое взаимодействие с активными центрами углеродной поверхности, в качестве которых могут

Таблица 1 - Адсорбционные характеристики АУ марки СКД-515

'Состав раствора Среда Параметры адсорбции, рассчитанные по .уравнению

Ленгмюра Дубишша-Радушксвнча

Г, г/г -/Юадс, КДЖ'МОЛЬ "Я л?/г ? Денгм< м"/г Гц, г'г ¡Го, см3/г К кДж/моль X.«•« ? К* см3/г

пиридин

I Н:0 0,03 30.29 105 0.07 0,07 21,99 0.56 -

I Л7Ш 0.06 31.26 174 - 0.17 0.17 20.17 0.59

I АЖЛ' 0,03 30,53 81.4 - 0.12 0.12 17,57 0,68 -

I МН4а+КБСХ 0.06 30.87 165 - 0,17 0,17 19.07 0.63

П ню 0,06 28,52 174 383 0,17 0.17 18.32 0,66 0,37

Ш Н20 0,06 26.47 232 338 0.17 0,17 16,33 0.74 0,32

ш 0.09 24.48 265 450 0,18 0,18 18.04 0,67 0.31

фенол

I Н<0 0,18 27.78 464 - 0,27 0,25 16.27 0.74 -

I ж4а 0,07 34,61 175 - 0,15 0,14 16.03 0,80

I К8СЫ 0,08 32.85 197 - 0.24 0.23 13.78 0.87 -

I ж^а+кБсм 0.08 32.51 207 - 0,20 0,19 14,70 0.82 -

II #20 0.08 32,00 209 383 0,21 0,20 13,77 0,89 0.37

III НтО 0,06 32.27 157 338 0,16 0,15 15,75 0.76 0.32

III 0.08 31,15 201 450 0,13 0.12 16.52 0.72 0,31

• *1 - индивидуальный компонент; II - смесь пиридин : фенол при соотношении 1:1; III - смесь пиридин : фенол при соотношении 5:1;

• "с учетом величины молекулярной посадочной площадки в заполненном монослое, равной для пиридина 0,386 им2, фенола 0,404 нм2

выступать кислородсодержащие функциональные группы (КФГ) различного типа. С кислотными группами (фенольные и карбоксильные) пиридин может образовывать водородную связь различной силы (вплоть до солеподобного соединения пиридиния типа [C5H5NH]+ "ООС-поверхность угля), с КФГ основного типа - комплексы с переносом заряда. Для фенола определяющим является дисперсионное взаимодействие с поверхностью активного угля.

Изменение адсорбционного поведения пиридина и фенола в смеси при совместном присутствии, вероятно, связано со способностью данных веществ изменять кластерную структуру водной матрицы. При этом для пиридина характерна её деструкция, а для фенола - структурирование. В связи с чем повышается доля адсорбированного пиридина за счет неспецифического взаимодействия. При совместной адсорбции пиридина и фенола, возможно, также проявляется эффект образования водородной связи между этими соединениями, что снижает долю хемосорбированного пиридина. Присутствие минеральных солей приводит, очевидно, к аналогичному эффекту. На оснований статических исследований получены параметры необходимые для инженерных расчетов.

Была изучена возможность повышения адсорбционной ёмкости активных углей путём модифицирования NH4CI и HCl. Изучено влияние предварительной обработки активного угля NH4C1 на адсорбцию пиридина из водных растворов. Концентрация растворов модификатора 0,04-400 мг/дм3. Установлено, что предварительная обработка адсорбента растворами соли приводит к значительному росту адсорбции пиридина (рис. 3 а). Наибольший прирост адсорбции наблюдается в интервале концентраций модификатора 0,15 — 0,40 мг/дм3.

Для повышения адсорбционной емкости сорбентов в качестве модификатора также был использован раствор HCl с концентрацией 2 моль/дм . Учитывая, что в практике в качестве адсорбента используется АГ-ОВ-1, провели также его модифицирование (рис 3 б). Совокупность полученных результатов позволяет сделать вывод, что модифицирование кислотой активных углей повышает адсорбцию как пиридина, так и фенола.

Кинетические исследования проводили на моделях, органо-минеральный состав которых соответствует реальным стокам коксохимического производства. Данные кинетических исследований показали, что при совместном присутствии органических компонентов адсорбционное равновесие достигается для пиридина 1,5 ч, для фенола 3 ч на АУ СКД-515. Коэффициенты внешнего массопереноса, представлены в табл.2.

Рисунок За — Изотермы адсорбции пиридина АУ марки СКД-515 из водного раствора исходным (1); модифицированным КН4С1 с различной концентрацией (мг/дм3): 0,15 (2); 0,4 (3); 5,0 (4); 100 (5); исходным АУ из раствора с концентрацией МН4С1 400 мг/дм3 (6)

0|-,-,-,-,-,-,

О 100 200 300 400 500 Ср, мг/дм3

Рисунок 3 б- Изотермы адсорбции фенола из органо-минеральной смеси АУ: АГ-ОВ-1 (1); СКД-515 (2); АГ-ОВ-1На (3); СКД-515Нс1 (4)

Таблица 2 - Коэффициенты внешнедиффузионного массопереноса (Д мин"1) органических веществ из водных растворов_

компонент среда

/ II III IV

пиридин 0,0057 0,019 0,030 0,150

фенол 0,018 0,027 0,023 0,024

I - индивидуальный компонент, водный раствор; II — индивидуальный компонент в присутствии NH4C1 и KSCN; III - смесь пиридин : фенол; IV - смесь пиридин : фенол в присутствии NH4CI и KSCN.

Из представленных в таблице 2 данных следует, что состав компонентов раствора оказывает значительное влияние на скорость массопереноса, а наблюдающееся изменение, очевидно, связано со структурными преобразованиями, происходящими в растворе. Взаимное увеличение скорости внешнего массопереноса органических веществ из водного раствора их смеси связано, вероятно, с возможностью неспецифического взаимодействия пиридина и фенола за счет функциональных групп, приводящего к уменьшению гидратации молекул органических веществ. Это обеспечивает увеличение подвижности образующегося комплекса пиридин — фенол. На вероятность такого процесса указывает близость коэффициентов массопереноса пиридина в присутствии фенола и фенола в присутствии пиридина для исследованных в работе растворов.

Из полученных результатов следует важное с практической точки зрения заключение: присутствие в растворе неорганических электролитов

увеличивает скорость процесса массопереноса фенола и пиридина. При адсорбции из водного раствора их смеси скорость процесса массопереноса также возрастает, что способствует интенсификации процесса очистки сточных вод. На основании исследований кинетики получены параметры, необходимые для инженерных расчетов.

Экспериментальное изучение динамики сорбционного процесса предполагает последовательный подбор параметров (длина неподвижного слоя, скорость потока, производительность колонны и другие). Расчет параметров динамики, осуществленный методом математического моделирования на основе теоретических зависимостей, описывающих массопере-нос, значительно сокращает объем экспериментальных исследований.

Моделирование выполнено для активного угля марки СКД-515 и раствора пиридина в присутствии фенола и минеральных солей в концентрациях, соответствующих содержанию органоминеральных веществ в стоках коксохимического производства.

Расчеты динамики адсорбции проводились на основе фундаментального уравнения динамики адсорбции для случая линейной изотермы с использованием адсорбционных констант уравнения Дубинина - Радушкеви-ча и кинетических данных.

По результатам моделирования получены динамические характеристики процесса адсорбции: длина рабочего слоя, длина неиспользованного слоя, коэффициент защитного действия, продолжительность работы колонны и количество очищаемой воды в зависимости от параметров колонны и режима непрерывной очистки сточных вод. Показана адекватность модели. На основании теоретических и экспериментальных исследований для очистки сточных вод коксохимического производства можно рекомендовать фильтры, загруженные активным углем СКД-515 имеющие диаметр - 3 м, высоту слоя загрузки 2,5 м, скорость фильтрации - 8-10 м/ч.

В четвертой главе приведены результаты исследований регенерации отработанных адсорбентов и предлагаемая на основании теоретических и экспериментальных исследований сорбционная технология очистки сточных вод коксохимического производства, содержащих пиридин, фенол, соли аммония, роданида.

Эффективность адсорбционной технологии зависит от возможности многократного использования сорбентов. С целью выяснения подбора диапазона температур термической регенерации АУ после адсорбции смеси пиридина и фенола в присутствии минеральных солей был проведен термогравиметрический анализ в окислительной (кислородно-гелиевая смесь с содержанием кислорода 21% об., имитация воздуха) (рис.4) и инертной (гелий) атмосферах (рис. 5).

Ш&ж) Ш

Ш 411 4.П •О 4.25-

ш ш ж т ш зя т

ТтряшкХ

и ■и

■I!

л Лч-У

I

(-: I I

а

\

» л» а» » ш ¡я ш

ТапрегешнХ

Рисунок 5 - Дифференциальные кривые потери массы активного угля марки СКД-515 (1,3) и после адсорбции пиридина и фенола из органоминеральной смеси (2, 4): в инертной атмосфере (1, 2); в атмосфере воздуха (3,4)

Рисунок 4 — Дифференциальные кривые потери массы исходного активного угля марки СКД-515 (1) в атмосфере воздуха после адсорбции: фенола (2); пиридина (3); смеси пиридина и фенола из водных растворов (4); смеси пиридина и фенола из органоминеральных растворов (5)

Анализ дериватограмм позволил выбрать температурные условия для проведения термической регенерации: в инертной среде - 300 - 350°С, воздухом — 270 - 300°С. Для выбора оптимального способа восстановления адсорбционной емкости активного угля после адсорбции органоминеральной смеси в лабораторных условиях была изучена регенерация сорбентов с использованием следующих способов: азотом при температуре 350°С, воздухом при 300°С и паром при 180°С. В ходе исследования установлено, что наиболее эффективным способом является регенерация потоком воздуха при 300°С в течение 4 часов.

Для повышения экологической безопасности и ресурсосбережения коксохимического производства нами предлагается в существующую технологическую смеху биохимической очистки сточных вод коксохимических предприятий добавить адсорбционные фильтры (рис. 6). Цикл работы предлагаемой адсорбционной установки включает стадии адсорбции и регенерации.

Очищенная вода возвращается в производственный цикл, её можно использовать вместо технической воды для пополнения оборотных систем водяного охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры и систем испарительного охлаждения горячих газов (на стадию мокрого тушения кокса). Продукты регенерации, содержащие смесь фенола и пиридина с водой, можно вернуть на стадию охлаждения коксового газа.

СВ п «ммтпп отделен«*

Рисунок 6 - Технологическая схема очистки сточных вод коксохимического предприятия: 1 - накопительный резервуар; - 2 -отстойник; 3 - маслоотделитель; 4 -флотатор; 5 - усреднитель; 6, 6' - вторичные отстойники; 7 - аэротенк; 8 - адсорбционные фильтры; 9 -насос; 10- циклон; 11- конденсатор; 12 - калорифер; 13 -сборник смолы и масел, 14-вентилятор

ВЫВОДЫ

1. Установлены закономерности, особенности и механизм процесса адсорбции смеси органических веществ и минеральных компонентов. Показано химическое поведение молекул фенола и пиридина в водных растворах при совместном присутствии и его роль в адсорбции данных органических соединений на АУ.

2. Выявлено, что использование модифицирования АУ раствором МН4С1 в диапазоне концентраций 0,15-5,00 мг/дм3 приводит к увеличению адсорбционной емкости активного угля по отношению к пиридину в 2,5 раза. Эффект модифицирования раствором НС1 зависит от свойств адсорбентов. Адсорбция пиридина увеличивается в 1,3 раза, а фенола в ~2 раза.

3. Установлено, что лимитирующая стадия при адсорбции смеси пиридина и фенола в присутствии минеральных солей на активном угле СКД-515 определяется внешней диффузией. Рассчитаны коэффициенты внеш-недиффузинного массопереноса.

4. Проведена оптимизация параметров фильтров и режима непрерывного процесса сорбционной очистки органо-минеральных сточных вод на основании уравнения внешнедиффузионной динамики адсорбции для случая линейной изотермы с использованием констант уравнения Дубинина-Радушкевича и кинетических данных.

5. Предложен метод регенерации отработанных сорбентов. Регенерацию рекомендуется проводить потоком воздуха при 300°С в течение 4 часов.

6. С целью обеспечения экономически эффективного и экологически безопасного водопользования и водопотребления разработана технология очистки сточных вод коксохимического производства, позволяющая исключить загрязнение водных объектов сточными водами, снизить водопо-требление за счет организации замкнутых водооборотных циклов. Ожидаемый эколого-экономический эффект предотвращения сброса органоми-неральных компонентов, содержащихся в сточных водах коксохимического производства составил 2,373 млн. руб./год.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

1. Голубева, Н.С. Очистка промышленных сточных вод от азотсодержащих органических соединений: монография / Т.А. Краснова, О.В. Беляева, Н.С. Голубева. - Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2011. — 146 с.

В изданиях, рекомендованных ВАК

2. Голубева, Н.С. Очистка сточных вод от органических компонентов коксохимического производства/ Т.А. Краснова, Н.С. Голубева //Экология и промышленность России. - 2008. - июль. - С. 44-45.

3. Голубева, Н.С. Кинетика адсорбции фенола и пиридина из водных растворов в присутствии неорганических электролитов/ Т.А.Краснова, Н.С. Голубева, М.П.Кирсанов //Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2008. - т. 51. - № 12. - С. 36-39.

4. Голубева, Н.С. Разработка технологии регенерации активных углей после адсорбции пиридина из сточных вод/ О.В.Беляева, Н.С. Голубева, Т.А. Краснова, А.В.Якушева // Химия в интересах устойчивого развития. -2009.-№3.т-С. 251-255.

5. Голубева, Н.С. О возможности многократного использования активного угля при очистке сточных вод от органических компонентов коксохимического производства / Т.А. Краснова, О.В. Беляева, Н.С. Голубева // Экология и промышленность России. - 2010. - июнь. - С. 41-43.

6. Голубева, Н.С. Изучение состояния поверхности активных углей после адсорбции фенола и формальдегида / И.В.Тимощук, Н.С. Голубева, Т.А. Краснова // Экология и промышленность России. - 2010. - октябрь. - С. 58-59.

7. Голубева, Н.С. Изучение состояния поверхности активных углей после адсорбции органических соединений / Т.А.Краснова, О.В.Беляева, Н.С. Голубева // Химическая промышленность сегодня. - 2010. -№ 12. - С. 43-46.

8. Голубева, Н.С. Адсорбция пиридина и фенола из органо-минеральной смеси модифицированных кислотой активными углями/

О.В.Беляева, Н.С. Голубева, Т.А.Краснова//Вестник РУДН. Серия Инженерные исследования. - 2011. -№ 2. - С. 144-148.

9. Голубева, Н.С. Использование новых углеродных адсорбентов для очистки воды от фенола/ О.В. Беляева, Н.С. Голубева, Е.С. Великанова, Н.В.Гора //Техника и технология пищевых производств. -2012. -№ 1. - С. 143-145.

10. Голубева, Н.С. Кинетика извлечения фенола из водных сред углеродными адсорбентами / Н.С. Голубева, О.В. Беляева, Е.С. Великанова, Н.В. Гора //Техника и технология пищевых производств. - 2012. - № 2. - С. 155-158.

11. Голубева, Н.С. Исследование состояния поверхности термически окисленных активных углей/ О.В.Беляева, Т.А.Краснова, Н.С. Голубева // Вода: химия и экология. -2012. - №5. - С. 81-84.

В других изданиях, в том числе в трудах конференций

12. Голубева, Н.С. Адсорбция фенола и пиридина активными углями из водных растворов при совместном присутствии/Г.А. Краснова, О.В. Беляева, Н.С. Голубева // Естественные и технические науки. -2006. - № 3. - С.235-236.

13. Голубева, Н.С. Извлечение фенола из органоминеральных смесей/ Т.А.Краснова, О.В.Беляева, Н.С. Голубева // Актуальные проблемы современности. - 2006. -№ 4. - С. 137-138.

14. Голубева, Н.С. Адсорбция пиридина из малоконцентрированных сточных вод коксохимического производства / Н.С. Голубева, О.В.Беляева, М.П.Кирсанов//ЭКВАТЭК - 2006. Вода: экология и технология: Сборник докладов VII Международного конгресса. Часть П.-Москва.-2006.-С. 603.

15. Голубева, Н.С. Исследование адсорбции пиридина и фенола в присутствии минеральных компонентов //Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность. Труды XI Международной научно-практической конференции. Кемерово. - 2008. - С. 164-165.

16. Голубева, Н.С. Адсорбция смеси пиридин - фенол из водных растворов / Т.А. Краснова, О.В.Беляева, Н.С. Голубева // VII Mezinarodni vedecko-prakticka konference Aktualni vymozenosti vedy. - Praha.-2011 .-C. 55-57.

Подписано в печать 23.01.2013 Формат 60x84 1/16 Печать — офсетная. Усл.п.л. 0,93 Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии КемТИПП, 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 7 тел.: (8-3842) 39-68-67