2.2.1. Приготовление дисперсной системы «дизельное топливо/вода»

В градуированную пробирку помещали 5 мл раствора водной фазы, с различным рН и 5 мл дизельного топлива. Пробирку закрывали крышкой и энергично встряхивали до образования однородной массы. Затем наблюдали расслаивание дисперсных систем, рассчитывалидолю объема отслоившихся фаз в процентах. На рис. 5,  на рис. 6 (а, б, в) и рис. 7 представлены стадии расслаивания дисперсной системы (эмульсии) «дизельное топливо/вода». На рис. 1 (начало процесса расслаивания) видно, что отслоилось приблизительно 0,8 мл органической фазы. Это составляет:

0,8 : 5 · 100% = 16%,

так как объем органической фазы равен 5 мл.

Рис 5. Начало расслаивания дисперсной системы

На рис. 6б видно, что отслоилось приблизительно 1,8 мл органической фазы (1,8 : 5 · 100% = 36%) и 2,4 мл водной фазы (2,4 : 5 · 100% = 48%)

а)

б)

в)

Рис. 6. Процесс расслаивания дисперсной системы

По результатам наблюдения за процессом расслаивания составили таблицу (Таблица 3) и построили график зависимости доли отслоившихся органической и водной фаз дисперсной системы (эмульсии) от времени.

Рис. 7.Окончание процесса расслаивания дисперсной системы. Эмульсия

расслоилась на 2 фазы: органическую и водную.

Таблица 3

Зависимость доли объема отслоившихся фаз эмульсии от времени


Время

Доля отслоившейся органической фазы

Доля отслоившейся водной фазы

0 мин

0%

0%

1 мин

16%

0%

2 мин

20%

0%

3 мин

40%

0%

4 мин

60%

0%

5 мин

80%

4%

6 мин

88%

8%

7 мин

100%

10%

8 мин

100%

20%

9 мин

100%

24%

10 мин

100%

29%

11 мин

100%

34%

12 мин

100%

39%

13 мин

100%

43%

14 мин

100%

48%

15 мин

100%

52%

16 мин

100%

57%

17 мин

100%

62%

18 мин

100%

69%

19 мин

100%

75%

20 мин

100%

80%

21 мин

100%

84%

22 мин

100%

91%

23 мин

100%

96%

24 мин

100%

100%


НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Рис. 7. Зависимость доли объема отслоившихся органической и водной фаз дисперсной системы (рН водной фазы – 5,65)без добавления глиныот времени

Аналогично обрабатывали результаты наблюдений за процессом расслаивания других дисперсных систем. Графики их расслаивания приведены в Приложении 1.

2.2.2. Приготовление дисперсной системы

«дизельное топливо/глина/вода»

В градуированную пробирку помещали0,025 г глины, 5 мл раствора водной фазы с различным рН и 5 мл дизельного топлива. Пробирку закрывали крышкой и энергично встряхивали до образования однородной массы. Затем наблюдали расслаивание дисперсных систем, рассчитывали процент расслоившихся фаз. По результатам наблюдения построили графики зависимости доли отслоившейся органической и водной фаз от времени.

Рис. 8. Зависимость доли объема отслоившихся органической и водной фаз  дисперсной системы (рН водной фазы – 5,65) с добавлением глиныот времени

Аналогично обрабатывали результаты наблюдений за процессом расслаивания других дисперсных систем, содержащих добавки глины. Графики их расслаивания приведены в Приложении 2.

2.3. Обсуждение результатов

Используя данные графиков расслаивания дисперсных систем, составили таблицу.

Таблица 4

Время полуотслаивания фаз (Т 50%) и полного расслаивания (Т 100%) дисперсных систем с различным рН водной фазы, содержащих и не содержащих добавки глины



рН

водной фазы

Водная фаза

Органическая фаза

Т 50%

Т 100%

Т 50%

Т 100%

Без глины

С глиной

Без глины

С глиной

Без глины

С глиной

Без глины

С глиной

1,68

2 мин 35 сек

60 сек

3 мин 40 сек

180 сек

30 сек

2 сек

45 сек

5 сек

2,01

6 мин

70 сек

12 мин

150 сек

45 сек

3 сек

78,5 сек

90 сек

5,65

15 мин

30 сек

24 мин

120 сек

3,5 мин

13 сек

7,5 мин

60 сек

8,01

50 мин

257 сек

900 мин

360 сек

38 мин

65 сек

900 мин

180 сек

10,03

2 мин

194 сек

6 мин

360 сек

3 мин

54 сек

6 мин

150 сек

На рис. 10а и 10б  приведены диаграммы зависимости времениполуотслаиванияводной и органической фаз дисперсных систем «Дизельное топливо/вода» без добавок и с добавками глины.

Рис. 9а. Время полуотслаивания водной фазы дисперсных систем «Дизельное топливо / вода» сдобавками и без добавок глины

Рис. 9б. Время полуотслаиванияорганической фазы дисперсных систем «Дизельное топливо / вода» с добавками и без добавок глины

       Как видно из данных, приведённых в таблице 4 и на рис. 10-11 зависимость устойчивости эмульсий от рН водной фазы проходит через максимум. Наиболее устойчивы дисперсные системы, не содержащие глины, с рН водной фазы 8,1. Это подтверждает зависимость времени полного расслаивания дисперсных систем от рН водной фазы (рис. 12). Известно, что водонефтяные эмульсии более устойчивы, если рН водной фазы высокий.

Рис. 10. Время полного расслаивания дисперсных систем «Дизельное топливо / вода» с добавками и без добавок глины

На устойчивость дисперсных систем оказывает влияние не только рН водной фазы, который зависит от её состава, но и состав органической фазы. Состав органической фазы во всех исследуемых дисперсных системах был одинаковый (дизельное топливо). Поэтому можно предположить, что в состав дизельного топлива входят поверхностно-активные вещества (ПАВы), активность которых незначительна при высоких и низких значениях рН. Для подтверждения этого факта нужны дополнительные исследования.

По данным таблицы 4, рис. 10 и рис. 11 видно, что процесс расслаивания проходит значительно быстрее в дисперсной системе «дизельное топливо/глина/вода», т. е. частицы глины способствуют разрушению дисперсных систем «нефтепродукт – вода».

Однако при этом частицы глины могут концентрироваться на границе раздела фаз при расслаивании дисперсной системы (рис. 12)

Рис. 11. Дисперсная система «дизельное топливо/глина/вода» после

расслаивания

Выводы


      Основным источником формирования ливневых сточных вод являются атмосферные осадки.  Одна часть атмосферных осадков создает поверхностный сток, непосредственно стекающий в ливневую канализацию и в открытые водотоки. Другая часть атмосферных осадков  инфильтруется в грунты и затем дренируется линевой канализацией. Большую часть поверхностного стока в Москве составляют атмосферные осадки холодного периода. Важная характеристика жидких дисперсных систем – их устойчивость, которая зависит от составов водной и органической фаз. Для стабилизации дисперсных систем используют поверхностно-активные вещества. Изучение влияния рН на образование дисперсных систем в ливневых сточных водах на примере модельных систем «дизельное топливо – водный раствор» показало, что максимальной устойчивостью характеризуются дисперсные системы с рН водной фазы 8,01. Системы с более низким или более высоким значением рН водной фазы менее устойчивы. Добавки глины вызывают значительное снижение устойчивости дисперсных систем. Частицы глины концентрируются на границе раздела фаз дисперсной системы после расслаивания. В состав очистных сооружений ливневого стока входят аппараты: пескоуловитель и нефтеуловитель. Образование дисперсной системы «дизельное топливо / вода» может повлиять на работу нефтеуловителя так как отделить нефтепродукт, входящий в состав дисперсной системы, значительно сложнее, чем нефтепродукт, находящийся на поверхности воды. Концентрация частиц глины на границе раздела фаз дисперсной системы после расслаивания может повлиять на работу пескоуловителя, так как частицы глины не будут оседать.


Заключение

Данное исследование может быть полезно дляповышения эффективности процесса очистки ливневых сточных вод. Чтобы образование дисперсных систем «нефтепродукт – вода» не влияли на работу нефтеуловителя и пескоуловителя, необходимо регулярно определять рН ливневых сточных вод и при необходимости снижать рН до значения 5,65 (рН чистых атмосферных осадков) добавлением раствора соляной кислоты. При этом будут образовываться соли соляной кислоты – хлориды. Концентрацию хлоридов в сточных водах снижают разбавлением поверхностными водами с низкой минерализацией. Снижение рН ниже нейтрального не рекомендуется, так как неизвестно, может ли оборудование на ливневых очистных сооружениях работать при низком значении рН очищаемой воды. Кроме того, результаты работы показывают, что присутствиевзвешенных частиц глины тоже приводит к разрушению водонефтяных дисперсных систем. Поэтому при необходимости концентрацию взвешенных частиц в сточных водах можно увеличить на входе в очистные сооружения, а затем воды будут очищены от взвешенных веществ в пескоуловителе. Для принятия конкретных технологических решений необходимо периодически проводить физико-химический анализ очищаемых ливневых сточных вод.

Список литературы

Текстовые источники


, , / Коллоидная химия.2-е изд., стер. - Спб.: Издательство "Лань", 2004. - 336с: ил. - (Учебники для вузов. Специальная литература).
, , /Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы.; Под ред. . – М.: Социально-экологический Союз, 2000. – 148с.
, , ; отв. ред. . /Экологические решения в Московском мегаполисе  - Смоленск: Манджента, 2004.-576 с.-2 п. л. билл.

Электронные ресурсы

Википедия. Сточные воды. http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%8B
Статьи об очистке воды  // http://www. vo-da. ru/articles/ochistnyie-soorujeniya-dlya-avtodorog/proekt-ochistnyh-soorujeniy
Ливневая канализация, очистные сооружения ливневых стоков //http://aquakrat. ru/products/ochistnye_sooruzheniya_livnevyh_stochnyh_vod/livnevaya_kanalizaciya_ochistnye_sooruzheniya_livnevyh_stokov/
Ливневые очистные сооружения

//http://www. standartpark. ru/catalog/livnevye-ochistnye-sooruzheniya/

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ГРАФИКИ РАССЛАИВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

«ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО / ВОДНАЯ ФАЗА» С РАЗНЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ рН ВОДНОЙ ФАЗЫ БЕЗ ДОБАВЛЕНИЯ ГЛИНЫ

Рис. П.1.1. рН водной фазы =1,68

Рис. П.1.2. рН водной фазы = 2,01

Рис. П.1.3. рН водной фазы =5,65

Рис. П.1.4. рН водной фазы = 8,01

Рис. П.1.5. рН водной фазы = 10,03

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ГРАФИКИ РАССЛАИВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

«ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО/ ГЛИНА/ ВОДНАЯ ФАЗА»

С РАЗНЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ рН ВОДНОЙ ФАЗЫ

Рис. П.2.1. рН водной фазы = 1,68

Рис. П.2.2. рН водной фазы = 2,01

Рис. П.2.3. рН водной фазы = 5,65

Рис. П.2.4. рН водной фазы = 8,01

Рис. П.2.5. рН водной фазы =10,03

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4