3235
.pdf3.Комаров Ю.А. Обоснование технологии высотного складирования пород-отходов при разработке месторождения хлористого калия: дис. … канд. техн. наук. – Санкт-Петербург. – 2015. – 162 с.
4.Пат. 2039718 Российская Федерация, МПК 6 С 04 В 28/04,
С04 В 22:06, С 04 В 24:18. Комплексная добавка для бетонной смеси / Якимович Е.Т., Левина Т.А., Рыжсковский Н.Д., Кутень И.И., Рушке-
вич А.А., Подлузская Г.И.; заявитель и патентообладатель Якимович Е.Т., Левина Т.А., Рыжсковский Н.Д., Кутень И.И., Рушкевич А.А., Подлузская Г.И. – № 5025628/05; заяв. 24.12.1991; опубл. 07.20.1995, Бюл. № 20.
5.Пат. 2132397 Российская Федерация, МПК 6 С 22 В 7/00, С 22
В11/00. Способ переработки шламов калийного производства / Папу-
лов Л.М., |
Николаев А.С., Белкин В.В. Заболоцкий А.И., Кузне- |
цов Н.В.; |
заявитель и патентообладатель ОАО «Уралкалий». – |
№98105492/02; заяв. 19.03.1998; опубл. 27.06.1999, Бюл. № 18.
6.Пат. 200701953 Российская Федерация, МПК С 05 D 1/00, B 01 D 21/01. Способ переработки глинисто-солевых шламов, образующихся при производстве калийных удобрений / Воробьева Е.В., Крутько Н.П. Чередниченко Д.В., Воробьев П.Д., Ктртенко В.М., Любущенко А.Д., Пастухов А.В., Гончар Н.В., Варава М.М., Лобанов Ф.И., Воробьев Д.Н.; заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение «Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси», республиканское унитарное предприятие «Производственное объединение «Беларуськалий». – заяв. 06.07.2007; опубл.
27.02.2009.
7.Наркевич И.П., Печковский В.В. Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ. – М: Химия, 1984. – 240 с.
8.Пат. 2208058 Российская Федерация, МПК 7 С 22 В 11/00, С 22 В 7/00. Способ переработки глинисто-солевых шламов производства хлоридных солей / Танутров И.Н., Свиридова М.Н., Макарова Н.М.; заявитель и патентообладатель Государственное учреждение «Институт металлургии Уральского отделения РАН». – № 2001134490/02; заяв. 17.12.2001; опубл. 17.12.2001.
21
Сведения об авторах
Сабиров Дмитрий Олегович – магистрант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, sabirov.dima59rus@yandex.ru.
Калинина Елена Васильевна – канд. техн. наук, доцент кафед-
ры Охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, kalininaelena1@ramler.ru.
22
УДК 574.032.32
А.В. Мясникова, Е.Е. Гарибзянова, А.К. Шутова, И.С. Глушанкова
ПРИМЕНЕНИЕ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ГРАФИТОВОЙ ФОЛЬГИ НА ОСНОВЕ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА
ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Исследована возможность применения отходов графитовой фольги, полученной методом вальцевания терморасширенного графита, в качестве сорбционного материала для очистки сточных вод. Исследована микроскопическими методами морфология поверхности отхода, определены его основные физико-химические и сорбционные свойства. Сорбционная активность отхода графитовой фольги исследовалась на модельных растворах в сравнении с образцами терморасширенного графита. Установлена возможность использования отхода для очистки воды от нефтепродуктов и красителей.
Ключевые слова: терморасширенный графит, отход графитовой фольги, сорбция, сорбционная емкость, нефтепродукты, красители.
A.V. Myasnikova, E.E. Garibzanova, A.K. Shutova, I.S. Glushankova
APPLICATION OF THE WASTE OF EXPANDED GRAPHITE
FOR WASTEWATER TREATMENT
Investigated the possibility using expanded graphite waste as a sorption material for wastewater treatment. Microscopic techniques the surface morphology of the waste, to determine its main physical-chemical and sorption properties. The sorption activity of waste graphite foil was studied on model solutions compared with the samples of expanded graphite. The possibility of using waste water purification from petroleum products and dyes.
Keywords: expanded graphite waste, sorption, petroleum product, dyes.
Терморасширенный графит (ТРГ) представляет собой легкий пухообразный материал, получаемый при резком нагревании в пределах температур 900–1200 °С интеркалированного графита (ИГ). Интеркалированный графит образуется путем внедрения различных химических соединений в межслоевые пространства графитовой матри-
23
цы. Введение атомов или молекул в межслоевое пространство графита может быть осуществлено несколькими ступенями, каждая из которых характеризует периодичность расположения внедренного соединения
(рис. 1).
– соединение, внедренное в графит
– слой графита
Первая ступень Вторая ступень |
Третья ступень |
Рис. 1. Строение ИГ
В промышленности чаще всего такими соединениями являются концентрированные кислоты, в частности азотная и серная, а соединения графита с ними – бинарными. Процесс интеркалирования можно осуществлять химическим способом путем совместных реакций сопряжения и внедрения в слои графита и электрохимическим, в котором графит является анодом, а электролитом – раствор интеркалата [1]. Далее ИГ подвергают резкому нагреванию (термоудару), что способствует выделению газообразных продуктов термического распада внедренного соединения, либо происходит его переход в газообразное состояние, что расширяет слои графита. При резком нагревании ИГ, полученного обоими способами, происходит расширение слоев графита в 200–300 раз с получением легких червеобразных частиц.
Микроструктура ТРГ, полученная с использованием сканирующего микроскопа с разрешением Х500, представлена на рис. 2.
Высокое значение степени расширения (220–280) ТРГ, низкое значение насыпной плотности – 2–5 г/дм3, низкая зольность – 0,5– 1,5 % и образование плотных и устойчивых материалов при прокатке определили его применение при производстве уплотнительных материалов, обладающих высокой коррозионной стойкостью.
На основе ТРГ методом прокатки получают графитовую фольгу (ГФ) и материал графитовый листовой (МГЛ), которые различаются между собой плотностью графитовой составляющей.
24
На одном из предприятий г. Перми организовано производство графитовой фольги на основе ТРГ, полученного путем термического расширения интеркалированного крупночешуйчатого природного графита (ИГ), образованного химическим интеркалированием концентрированной серной кислотой, с последующей отмывкой от непрореагировавшей кислоты и сушкой.
Рис. 2. Морфология строения ТРГ, ×500
При производстве графитовой фольги образуются отходы – обрезки листов ГФ, которые содержат около 99,0–99,5 % чистого графита, утилизация которых на предприятии не решена.
Известна возможность применения терморасширенного графита в качестве сорбционного материала. Благодаря уникальному строению ТРГ обладает высокой влагоемкостью и поглощающей способностью. Однако низкая плотность материала, высокая летучесть затрудняет его использование в качестве сорбента.
ТРГ обладает низкой селективностью и его наиболее целесообразно использовать для очистки высококонцентрированных растворов или водных эмульсий нефтепродуктов [2–4].
Целью настоящей работы являлось исследование возможности использования отходов ГФ в качестве сорбентов для очистки сточных вод.
Исследовались отходы ГФ, измельченные на универсальной мельнице до размеров 56 мкм – 2024 мкм. Микроскопическое исследование отхода ТРГ осуществлялось с использованием комплекса для анализа микроструктуры поверхности тел Axio Lab.1 с микроскопом Carl Zeiss. Микроструктура и морфология отходов представлены на рис. 3.
25
Насыпная плотность отхода ГФ (ОГФ) составляет 0,14– 0,16 г/см3, pH водной вытяжки равна 7,9 ед.
Для сравнения исследовались также сорбционные свойства ТРГ. Сорбционную активность отходов ГФ и ТРГ изучали на модельных растворах, в качестве которых были выбраны растворы красителей – метиленовый голубой, метиловый красный и ряд нефтепро-
дуктов: нефть, моторное масло, керосин, бензин марки 92. Определялась сорбционная емкость ОГФ и ТРГ в статических
условиях.
а |
б |
в
Рис. 3. Морфология поверхности образцов отхода ГФ: а – ×1; б – ×5, в – ×10
В таблице представлены результаты исследования сорбционной активности ТРГ и отхода ГФ.
Анализ полученных результатов показывает, что ТРГ обладает высокой сорбционной емкостью по исследованным растворам красителей и нефтепродуктам. Его сорбционная активность по отношению к нефтепродуктам значительно превышает емкость известных нефтесорбентов. К примеру, Сорбойл А имеет значение нефтеемкости 50 г/г, КПФ-сорбент – 40 г/г, Peat-Sorb 50 г/г.
26
Сорбционная емкость ТРГ и отходов ГФ
Адсорбат |
Сорбционная емкость Е, г/г |
||
ТРГ |
ОГФ |
||
|
|||
Вода |
40,62 |
4,85 |
|
Метиленовый голубой, 1500 мг/л |
51,75 |
4,90 |
|
Метиловый красный, 1000 мг/л |
49,15 |
4,30 |
|
Керосин (водная эмульсия, 1500 мг/л) |
49,20 |
3,73 |
|
Бензин 92 (водная эмульсия, 1500 мг/л) |
43,50 |
3,98 |
|
Бензол (водная эмульсия, 1500 мг/л) |
70,95 |
6,95 |
|
Нефть (Пермский край) (водная эмульсия, |
69,78 |
7,16 |
|
1500 мг/л) |
|||
|
|
||
Моторное масло (водная эмульсия, 1500 мг/л) |
76,47 |
6,97 |
|
Как видно из представленных результатов проведенных экспериментов, емкость ОГФ по исследуемым адсорбатам значительно ниже, однако сравнима и превышает эти величины для известных нефтесорбентов.
Например, емкость по нефтепродуктам мезопористых АУ марки МАУ составляет 1,0–1,5 г/г, эковаты – 4–5 г/г. Снижение сорбционной активности ОГФ можно объяснить его более высокой насыпной плотностью, так как отходы представляют собой прессованный ТРГ. Несмотря на снижение сорбционной активности ОГФ по сравнению с ТРГ, он обладает более высокими эксплуатационными характеристиками – низкой летучестью и большей плотностью.
Полученные результаты позволяют полагать, что сорбционная активность ТРГ и ОГФ обусловлена возможностью внедрения сорбируемых молекул в образующееся пространство между расширенными слоями графита и их объемного поглощения.
Для повышения селективности сорбента на основе ОГФ, формирования его микропористой структуры в дальнейшей работе предполагается проведение исследований, направленных на получение сорбционного материала на основе ТГГ и ОГФ и связующего – термопластичного полимера.
27
Список литературы
1. Композиционные наноматериалы на основе интеркалированного графита: учеб. пособие / Н.Е. Сорокина, В.В. Авдеев, А.С. Тихомиров, М.А. Лутфуллин, М.И. Саидаминов. – М., 2010.
2.Studies of Exfoliated Graphite (EG) for Heavy Oil Sorption / B. Tryba, R.J. Kalenczuk, F. Kang, M. Inagaki, A.W. Morawski // Md. Cryst. and Lty. Cryt. – 2000. – Vol. 340. – pp. 113–119.
3.Новые углеродные материалы для ликвидации разливов нефти / Б.А. Темирханов, З.Х. Султыгов, А.Х. Саламов, А.М. Нальгиева // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 6(2). – С. 471–475.
4.Особенности очистки воды от нефтепродуктов с использованием нефтяных сорбентов, фильтрующих материалов и активных углей / Е.В. Веприкова, Е.А. Терещенко, Н. В. Чесноков, М.Л. Щипкова и др. // Журнал Сибирского федерального университета. Химия.–
2010. – № 3(3). – С. 285–304.
Об авторах
Мясникова Анна Владимировна – магистр кафедры Охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: m1k1@bk.ru.
Гарибзянова Екатерина Емельяновна – магистр кафедры Охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: garibzyanova.ekaterina@gmail.com.
Шутова Анастасия Константиновна – магистр кафедры Охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: ak.shutova@mail.ru.
Глушанкова Ирина Самуиловна – канд. техн. наук, профессор кафедры Охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет e-mail: irina_chem@mail.ru.
28
УДК 625.856
М.А. Идогова, А.М. Бургонутдинов
НАЗНАЧЕНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ УЧАСТНИКОВ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
Рассмотрено состояние улично-дорожной сети Ленинского района города Перми, условия повышения безопасности дорожного движения. Представлены первоочередные мероприятия по улучшению организации движения.
Ключевые слова: аварийность, улично-дорожная сеть, очаг аварийности, дорожно-транспортные происшествия.
M.A. Idogowa, A.M. Burgonutdinov
THE PURPOSE OF THE MEASURES TO IMPROVE USERS
THE SAFETY OF ROAD
The state of the road network of Leninsky district of Perm city, in terms of improving road safety. Presents the priority activities to improve traffic management.
Keywords: accident rate, road network, source of accidents, road traffic ac-
cident.
В системе В-А-Д-С существует тесная взаимосвязь между ее компонентами. Положение автомобиля (А) относительно дороги (Д) является переменным, где водитель является регулятором, а сам автомобиль регулируемым объектом [1, 2]. При этом каждый элемент данной системы оказывает влияние на возникновение дорожнотранспортного происшествия (ДТП).
На основании анализа аварийности за 2015 г. и проведений полевых исследований на улично-дорожной сети Ленинского района г. Перми летом 2016 г. были выявлены очаги аварийности и назначены мероприятий для понижения уровня опасности участка [3].
Самыми аварийно опасными участками Ленинского района г. Перми являются ул. Екатерининская, 75 (16 ДТП); ул. Ленина, 74 (14 ДТП); ул. Революция, 68 (32 ДТП); ул. Луначарского, 69 (26 ДТП); ул. Луначарского, 66 (14 ДТП); ул. Куйбышева, 16 (22 ДТП); ул. Попо-
29
ва,22 (17 ДТП); ул. Петропавловская, 38 (16 ДТП); ул. Попова, 16 (15 ДТП); ул. Екатерининская, 33 (15 ДТП); ул. Попова, 9 (14 ДТП); Комсомольский проспект, 11 (14 ДТП); транспортный узел «Сосновый бор» (19 ДТП) (рис. 1).
Рис. 1. Очаги аварийности на исследуемой территории Ленинского района
На основании полученных данных основными видами ДТП являются: столкновение, наезд на пешехода, наезд на препятствие.
Для детального рассмотрения был выбран участок ул. Революции, 68, поскольку он является самым аварийно опасным.
Анализ аварийности по времени суток показал, что наибольшее число ДТП было совершенно в утренний час пик (8.00–9.00), также в дневной час пик (15.00–16.00) (рис. 2).
Анализ аварийности по дням недели показал, что большее количество ДТП было совершенно в среду (рис. 2) с 8.00 до 9.00 (рис. 3).
30