Диплом Изучение влияния рН ливневых сточных вод на образования в них дисперсных систем ГБОУ Гимназия № 000 «Московская городская педагогическая гимназия - лаборатория» (стр. 2 )

Sуд= S1,2/V;                [Sуд] = см-1

[Sуд] = см2∙г-1

Одной их основных классификаций дисперсных систем является классификация по свойству дисперсности.

а) грубодисперсные системы (d ≥ 10-3 см);

б) микрогетерогенные системы (10-5 ≤ d ≤ 10-3 см);

в) коллоидно-дисперсные системы или коллоидные растворы (10-7 ≤ d ≤ 10-5 см);

г) истинные растворы (d  ≤  10-7см).[1]

Другая очень важная классификация дисперсных систем – классификация по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Таблица 1

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды[1]

Агрегатное состояние дисперсной фазы	Агрегатное состояние дисперсионной	Условное обозначение	Название системы
Жидкость	Газ	Ж/Г	Аэрозоли
Твёрдое	Газ	Тв/Г
Жидкость	Жидкость	Ж/Ж	Эмульсии
Газ	Жидкость	Г/Ж	Пены
Твёрдое	Жидкость	Тв/Ж	Суспензии
Газ	Твёрдое	Г/Тв	Твердые пены
Жидкость	Твёрдое	Ж/Тв	Твердые эмульсии
Твёрдое	Твёрдое	Тв/Тв	Твердые золи

История изучения дисперсных систем начинается с древнейших времен. «Многие коллоидные растворы были известны и глубокой древности – в Египте, Греции и Риме. В древнерусской рецептурной литературе встречаются многочисленные указания на применение коллоидов – белков, желчи, различных клеев и красок. Самые первые ремесла имели прямое отношение к объектам коллоидной химии: получение керамики, глазури, выделывание кож.

В XVI-XVII вв. коллоидные растворы применялись как лечебные препараты».[1]

Становление коллоидной химии как самостоятельной науки произошло  в период с 1860-е гг. – XIXв. Основоположником коллоидной химии считают шотландского химика Т. Грэма.  Обнаружив неспособность частиц коллоидных растворов, в отличие от обычных молекулярных растворов, проникать через пористые мембраны, он пришел к выводу, что все вещества делятся на коллоиды ( не проходят мембрану) и кристаллоиды.

       Великий русский химик много внимания уделял коллоидным раствором и в «Основах химии» подробно описал свойства некоторых из них. Менделеев писал, что « вопросы коллоидной химии должно считать передовыми и могущими иметь большое значение во всей физике и химии». [1].

       Наука, изучающая дисперсные системы,  является научной основной многочисленных технологических процессов, включающих использование или образование дисперсных систем. Вследствие большого разнообразия объектов, изучаемых коллоидной химией и решаемых ею задач, происходит обособление некоторых разделов в самостоятельные научные дисциплины, использование ее методов в смежных областях науки. С проблемами свойств ДС связано изучение биологических мембран, биохимия, биофизика и др.

       Большинство дисперсных систем  термодинамическинеустойчивы. Для их приготовления нужно затратить энергию и со временем они должны самопроизвольно разрушиться. Относительная устойчивость разных ДС колеблется в достаточно широких пределах. Это дает возможность утверждать, что существуют определенные причины существования дисперсных систем, несмотря на их термодинамическую неустойчивость. Устойчивость ДС можно разделить на седиментационную и агрегативную.

       «Седиментационная устойчивость – способность ДС сохранять неизменным во времени распределение частиц по объему системы, т. е.способность системы противостоять действию силы тяжести [1].

       Агрегативная устойчивость – способность ДС сохранять неизменной во времени степень  дисперсности, т. е. размеры частиц и их индивидуальность»[1].

       Для стабилизации, то есть для увеличения устойчивости, микрогетерогенных дисперсных систем (суспензий, эмульсий, пен, порошков) используются поверхностно-активные вещества (ПАВы).

Проблема устойчивости дисперсных систем – одна из важнейших проблем коллоидной химии. Изучение устойчивость ДС помогает нам узнать возможность их нахождения в исходном состоянии неопределенно долгое время и использовать результаты в технологических процессах. А так же это поможет решить вопрос очистки ливневых сточных вод?

1.3. Очистные сооружения стока с автодорог, площадок

промышленных предприятий и селитебных территорий

Сбор и последующее отведение дождевых и талых сточных вод могут стать серьезной проблемой для промышленных предприятий, имеющих в собственности или аренде значительные по размеру земельные территории. Для того чтобы осветить проблему подробнее, необходимо разобраться в терминологии. По существующим определениям ливневым стоком называют смешанные городские сточные и поверхностные воды, которые образуются в процессе таяния снега или после сильных дождей.

Под городскими сточными водами понимают те смешанные по происхождению воды (как бытовые, так и промышленные), которые поступают в городскую канализацию.

Поверхностный сток с автодорог, площадок промышленных предприятий и селитебных территорий является интенсивным источником загрязнения окружающей среды. В них присутствуют примеси техногенного и природного характера. «Водным законодательством запрещается выброс в воду неочищенных до принятых нормативов талых, дождевых и поливомоечных вод, которые отводятся с автохозяйств, строительных площадок, промышленных зон и загрязненных участков, расположенных на селитебных территориях населенных пунктов. Для отведения, сбора и очистки подобных стоков перед попаданием в водоёмы необходима ливневая канализация, отвечающая всем требованиям законодательныхактов». [5]

1.3.1. Формирование стока с автодорог

На территории России не были  проведены  исследования сточных вод с автодорог и  всесторонняя оценка работоспособности систем очистки стоков. Это и послужила причиной затруднения разработки и реализации проектов очистных сооружений стока с автодорог.

По статистике начала 2000-х годов выхлопные газы от работающего автотранспорта составляли более 80% всех свинцовых выбросов, более 40% всех выбросов оксида азота и более 20% выбросов всех летучих органических соединений.

В развитых странах постоянно ищутся новые пути снижения негативного воздействия автотранспорта, чаще всего эти меры относятся к уменьшению выброса вредных веществ автомобилей в атмосферу.

Чтобы провести объективные исследования состава сточных вод, необходимо прямо на месте подготовить исследовательскую аппаратуру и измерить концентрации веществ в ливневых стоках во время дождя. После нескольких практических измерений, было выявлено, что концентрации нефтепродуктов находятся в диапазоне 0,2 - 15,0 мг/л с медианой для ряда наблюдений, составляющей 2 мг/л.

Интенсивность дождя является фактором, оказывающим влияние на концентрации загрязняющих веществ. Продолжительность периода без дождя, величина транспортного потока на дороге, периодичность уборки улицы также имеют большое значение на концентрацию загрязняющих веществ.

Другой причиной загрязнения ливневых сточных вод являются противогололедные смеси. Основными компонентами этих смесей являются соли: хлорид натрия или хлорид кальция. В процессе таяния снега соляные компоненты попадают в поверхностные талые воды и в грунт придорожной полосы. Засаливание почвенного покрова может приводить к гибели придорожных растений и лесистых насаждений.

Очистка сточных вод с поверхности автодорог от хлоридов на практике не всегда возможна. Поэтому единственный доступный способ снизить концентрации солей в сточных водах — использовать метод разбавления концентрированных стоков с незагрязненными природными поверхностными водами.[5].

1.3.2. Состав сточных вод с автомобильной дороги

В результате выпадения осадков или таяния снега образуются значительные объемы поверхностных сточных вод. Они стекают с водонепроницаемого асфальтового полотна на прилегающую территорию, просачиваются в грунт и попадают в водоемы с поверхностными водами.

Эти стоки сильно загрязнены веществами, концентрации которых во много раз превышают допустимые показатели.

Углеводородные соединения (бензол, стирол, ксилол, толуол, бензапирен) в составе нефтепродуктов обладают самостоятельными токсичными эффектами на живые организмы. Попадая в водоемы, нефтепродукты образуют поверхностную пленку, препятствующую проникновению кислорода и вызывая гибель водных организмов.

Противогололедные реагентымогут содержать в себе соли (хлорид натрия, соединения калия или кальция), карбамид, гипс, цианиды и другие вещества. «Зарубежные исследования показывают, что хлориды в составе реагентов способны воздействовать на химические показатели прилегающих грунтов, изменять кислотный показатель почвы и пагубно влиять на состав растительности.

Отечественные исследования снежного покрова вблизи автодорог с интенсивным движением транспорта обнаружили в снегу повышенное содержание тяжелых металлов — свинца, меди, марганца, алюминия, никеля, ванадия, молибдена и титана».[6]

Моторные масла и смазки могут быть еще более ядовиты, чем нефтепродукты. От эксплуатации транспорта зачастую образуются опасные отходы, которые не утилизируются должным образом. Смывы с отходов просачиваются в грунт и загрязняют почву, подземные воды и поверхностные водоемы. [6].

1.3.3. Очистка сточных водсавтомагистралей

«К наиболее загрязненной части сточных вод с поверхности дорог относят дождевой сток, талый сток, сточные воды от мойки дорожных покрытий. Эти воды составляют до 70% годового объема стока и должны направляться на очистные сооружения автомагистрали.