Оригинальные способы очистки воды от нефти. Реферат.

для питья. Регулярное употребление деминерализованной воды с содержанием

солей менее 0,1 г/л обуславливает физиологический дефицит полезных микро-

и ультрамикроэлементов, что отрицательно сказывается на состоянии здоровья

населения некоторых регионов с низкоминерализованной водой и у полярников,

пьющих снеговую воду. В соответствии с ГОСТ 2874-82 минерализация питьевой

воды не должна превышать 1,0 г/л. Во многих городах России минерализация

питьевой воды 0,2 - 0,5 г/л, после очистки ее методом обратного осмоса или

ультрафильтрации потребитель получит воду с концентрацией солей 0,01 -

0,05 г/л. Следовательно, существующие системы мембранных водоочистителей,

которые пропускают \"только воду\", создают риск патологии, связанной с

потреблением чрезмерно обессоленной воды.

Дефицит микро - и ультрамикроэлементов в организме может быть

скорректирован специальной диетой. Однако некоторые микро- и

ультрамикроэлементы воды практически незаменимы.

При работе с водой минерализацией 0,1 - 0,5 г/л через электрохимический

реактор установки \"Изумруд\" проходит ток силой 0,3 - 0,4 А. В этом случае

общая минерализация обработанной воды почти не меняется, ионы тяжелых

металлов переходят в форму нетоксичных и труднорастворимых гидроксидов и

гидроксидоксидов, микробы, находящиеся в воде, разрушаются, органические

вещества, а также неорганические токсические соединения (в том числе

нитраты и нитриты) подвергаются анодной окислительной деструкции. Сильные

неорганические окислители (в том числе хлор) и сверхактивные радикальные

частицы инактивируются в реакционно-вихревой и каталитической камерах.

Эффективность удаления активного хлора и хлор содержащих окислителей в

установках \"Изумруд\" не менее 90 %.

Некоторые покупатели жалуются на присутствие запаха хлора в воде,

прошедшей через установку. На самом деле это запах летучих сильных

окислителей, который воспринимается как запах хлора. Период жизни этих

соединений не превышает нескольких десятков минут, а концентрация их очень

мала и не создает токсикологического риска. Водоочистители \"Изумруд\" не

всегда устраняют присутствующие в воде запахи. Однако в этих случаях

интенсивность запаха свидетельствует, что постороннее газообразное

вещество улетучивается. Достаточно подвергнуть очищенную воду выстаиванию

в обычной посуде в течение нескольких часов и посторонние запахи исчезнут.

В зависимости от типа установки очищенная вода меняет величину ОВП, при

этом кислотно-щелочные характеристики очищенной воды близки к нейтральным

значениям (рН = 7). Высокий ОВП и ряд других физико-химических условий в

анодной камере электрохимического реактора исключают образование

токсических хлорорганических веществ и обеспечивают полную окислительную

деструкцию диоксинов, если они содержатся в водопроводной воде.

Физиологически полезные микро- и ультрамикроэлементы (кальций, калий,

магний, литий, фтор и другие) не образуют под влиянием электрохимической

обработки нерастворимых соединений и остаются в составе питьевой воды. По

данным лаборатории фирмы Oaklend Calvert Consaltants, Ltd (Engl.) при

содержании в исходной воде ионов серебра 68 мкг/л в очищенной воде

содержание ионов серебра составило 56 мкг/л, то есть потерь серебра не

было. В то же время токсичные ионы металлов (меди, железа, олова,

алюминия, ртути, цинка, хрома удалялись на 85-99,9%.

Присутствующие в воде радионуклиды также превращаются в формы

нерастворимых соединений, которые частично оседают на катоде и удаляются

при промывании установки. Если эти соединения попадают с водой в

желудочно-кишечный тракт, то они не всасываются в кровь и удаляются из

кишечника естественным путем. Естественное свойство полезных для организма

микро- и ультрамикроэлементов состоит в том, что в результате

окислительно-восстановительных реакций они не участвуют в образовании

труднорастворимых или нерастворимых комплексов. Это увеличивает

вероятность участия этих элементов в биохимических реакциях и делает их

совместимыми с организмом. По этой же причине полезные элементы не

образуют нерастворимых комплексов при электрохимической обработке и

сохраняются в очищенной воде в ионизированной форме. В то же время

элементы легко вступают в химические комплексы, в том числе с белковыми

соединениями. Как правило они денатурируют белок и поэтому токсичны.

Однако по причине склонности вступать в комплексы токсичные элементы при

электрохимической обработке переходят в нерастворимые и безопасные для

организма формы. Избирательное сохранение в воде полезных ионов и удаление

вредных - уникальная естественная особенность электрохимических

водоочистителей.

Гидроксиды и гидроксидоксиды тяжелых металлов могут растворятся в крепких

кислотах, в том числе в соляной кислоте. Соляная кислота в норме

присутствует в желудочном соке. Но желудочный сок сам по себе или в

присутствии перевариваемой пищевой массы представляет собой сложную

органическую среду, содержащую белки и полисахариды. Эти соединения играют

роль внутренних адсорбентов (энтеросорбентов), которые легко связывают

молекулы гидроксидов и гидроксидоксидов. В таком виде гидроксиды и

гидроксидоксиды тяжелых металлов защищены от действия соляной кислоты.

Поэтому они не растворяются в желудке, а затем выводятся из организма

естественным путем. Аналогичным образом наши внутренние сорбенты связывают

хлопья солей жесткости, оксидов железа. Эти компоненты практически

безвредны для организма. Однако их присутствие в питьевой воде меняет ее

вкус и нежелательно по эстетическим соображениям. Избавиться от хлопьев

солей жесткости или ржавчины можно только с помощью фильтрации.

Электрохимическая обработка в этом случае малоэффективна. При работе с

водой, содержащей хлопьевидные взвеси, фильтры тонкой очистки воды быстро

забиваются и выходят из строя. Водоочистители \"Изумруд\" хорошо удаляют из

воды фенол и тетрахлорэтилен (на 90 - 99,9% в зависимости от исходной

концентрации). Суммарное количество органических соединений в воде после

электрохимической очистки уменьшается на 1/3. В загрязненной питьевой воде

большую опасность представляют гидрофобные токсины. В результате анодного

окисления эти токсины переходят в относительно безвредные гидрофильные

формы, которые легко удаляются из организма с физиологическими

выделениями.

Таким образом, электрохимическая очистка воды в установках \"Изумруд\" при

правильной эксплуатации обеспечивает:

* обеззараживание воды;

* эффективное удаление или инактивацию токсических элементов и

соединений;

* удаление избыточных концентраций солей и компонент твердого осадка;

* направленное изменение ОВП и активацию воды при сохранении нейтральных

* кислотно-щелочных характеристик ;

* сохранение нормального количества биологически полезных микро- и

ультрамикроэлементов.

Ряд элементов и соединений в процессе электрохимической обработки

подвергаются трансформации и остаются в воде в измененном виде. Возникает

вопрос: представляют ли эти вещества опасность для здоровья потребителя?

Ответ на подобный вопрос представляется оптимистическим. Дело в том, что

интенсивное окислительно-восстановительное воздействие лежит в основе

универсального механизма разрушения различных химических ядов. При этом

образуются промежуточные менее токсичные или нетоксичные продукты.

Доказательством тому служат медицинские исследования процессов прямой и

непрямой электрохимической детоксикации крови (Н.А. Лопаткин, Ю.М.

Лопухин. Эфферентные методы в медицине. М. \"Медицина\". 1989. С. 320-340).

Пропускание через кровь слабого постоянного электрического тока или

введение в сосудистую систему электрохимически синтезированных окислителей

сопровождалось значительным уменьшением общей токсичности крови за счет

разложения ядовитых продуктов и метаболических шлаков. Электрохимическая

детоксикация водных сред, в том числе питьевой воды основана на

аналогичном принципе. Функциональная особенность электрохимического

реактора установок \"Изумруд\" состоит в том, что вода подвергается

раздельной (униполярной) обработке в анодной и катодной камерах, что

повышает эффективность обеззараживания и очистки.

Установки \"Изумруд\" не подвергаются вторичному инфицированию микрофлорой.

Ресурс водоочистителей \"Изумруд\" не менее 1000000 л без замены работающего

элемента при правильном уходе за установкой. Водоочистительные системы

адсорбционно-мембранного действия в реальных условиях эксплуатации имеют

ресурс работы около полугода, после чего они выходят из строя или требуют

смены рабочих фильтров. Относительное неудобство, связанное в регулярными

промывками установок \"Изумруд\" компенсируется экономической выгодой и

качеством обработанной воды.

Представление о том, что в процессе очистки воды с помощью фильтрующих или

сорбирующих устройств возможно задержать все вредные вещества и сохранить

полезные является ошибочным. Разделить по признаку полезности десятки

тысяч различных растворенных веществ принципиально невозможно

фильтрационными и сорбционными методами как взятыми отдельно, так и в

любых возможных сочетаниях. Кроме того, концентрирование содержащихся в

воде полезных или вредных веществ на поверхности фильтрующих мембран или в

порах сорбента всегда приводит в первую очередь к задерживанию

микроорганизмов, к ускорению их размножения и усиленному выделению

микробных токсинов в воду при одновременном резком снижении фильтрующей

или сорбирующей способности активных элементов водоочистительного

устройства. Очистка воды в установках \"Изумруд\" основана на использовании

процессов окисления и восстановления, благодаря которым разрушаются и

нейтрализуются все токсические вещества в природе. В установках \"Изумруд\"

природные процессы естественной окислительно-восстановительной деструкции

и нейтрализации токсических веществ ускоряются многократно за счет прямых

электрохимических реакций, а также благодаря участию в процессах очистки

электрохимически синтезированных из самой очищаемой воды и растворенных в

ней солей высокоактивных реагентов: озона, атомарного кислорода,

пероксидных соединений, диоксида хлора, короткоживущих свободных

радикалов. Это обеспечивает высокую эффективность и экологическую

безопасность процесса очистки воды в сравнении с другими известными

методами.

0x08 graphic

Технологический процесс очистки воды \"ИЗУМРУД\"

В корпусе установки \"Изумруд М\" размещены: диафрагменный электрохимический

реактор РПЭ-1, каталитический реактор, вихревая реакционная камера,

источник питания и система автоматического включения и отключения

установки. Реактор РПЭ-1, основной частью которого является проточный

электролитический модульный элемент ПЭМ, является миниатюрным экономичным

высокопроизводительным электрохимическим устройством, работающим в

проточном режиме. Гарантийный ресурс непрерывной работы реактора РПЭ-1 в

установке составляет 30000 часов. Реактор РПЭ-1 является основной частью

установки и запатентован в России, Великобритании, США, Германии и Японии.

Анод элемента ПЭМ в реакторе установки изготовлен из титана со специальным

покрытием, в состав которого входят иридий, платина, рутений. Титановый

катод имеет повышенную каталитическую активность за счет специальной

обработки поверхности. Ультрафильтрационная керамическая диафрагма из

оксидов циркония, иттрия и алюминия находится между анодом и катодом

элемента ПЭМ и не допускает смешивания воды в анодной и катодной камерах.

В то же время диафрагма обеспечивает беспрепятственную миграцию ионов в

электрическом поле между анодом и катодом. Каждый микрообъем воды,

протекающей в камерах реактора РПЭ-1, соприкасается с поверхностью

электрода и подвергается интенсивному воздействию электрического поля в

двойном электрическом слое (ДЭС), образованном зарядами на электроде и

противоионами в воде. Это гарантирует высокое качество очистки воды. Кроме

того, под влиянием электрического поля ДЭС структурная сетка водородных

связей разрыхляется, молекулы воды обретают дополнительные степени

свободы, что облегчает усвоение такой активированной в электрическом поле

воды клетками живых организмов и ускоряет удаление биологических шлаков.

Аналогом процесса структурной модификации воды в электрическом поле ДЭС

являются фазовые переходы при таянии льда (талая вода), структурные

превращения воды в электрических разрядах грозовых ливней, или

физико-химические воздействия, которым подвергается вода на большой

глубине в горных породах при высокой температуре в начальной стадии

формирования целебных минеральных источников. Однако, обработка воды в

электрическом поле ДЭС отличается намного большей глубиной преобразования

ее структуры и ярко выраженной направленностью воздействия:

электронодонорного у катода и электронакцепторного у анода.

Вся гидравлическая система установки изготовлена из химически весьма

стойких материалов, разрешенных к применению в изделиях медицинской

техники.

В установке используются следующие процессы очистки воды:

* электролитическое и электрокаталитическое анодное окисление в

сочетании с электро-миграционным переносом (реактор РПЭ N 1);

* гомогенные реакции окисления с помощью катализаторов - переносчиков

электронов

* (вихревая реакционная камера Е);

* гетерогенные окислительно-восстановительные

* реакции с участием катализаторов - перенос-чиков электронов

(каталитический реактор К);

* электролитическое и электрокаталитическое катодное восстановление в

сочетании с электро-миграционным переносом (реактор РПЭ N 2).

Российские ученые изобрели способ очистки воды от вредных примесей с

помощью сельскохозяйственных отходов

Олег Наумович Темкин, профессор Московской государственной академии тонкой

химической технологии им. Ломоносова. Дело в том, что огромное количество

добываемой и транспортируемой нефти и нефтепродуктов, рост систем АЗС,

котельных и топливных станций, работающих на мазуте, создает серьезные

экологические проблемы. Участились технологические катастрофы на

нефтеперерабатывающих платформах и аварии танкеров. Все страны ищут ответ

на вопрос: как наиболее эффективно очищать поверхность воды от нефти?

Собирать ее механически трудоемко и малоэффективно. Наиболее простое

решение: почему бы не использовать для этого сорбенты - вещества,

способные вбирать в себя вредные примеси?

Дешевле и эффективнее всего применять так называемые углеродные нетонущие

сорбенты, полученные из отходов сельского хозяйства. Для нашей страны это

может быть шелуха риса и гречихи.

Углеродные сорбенты - фантастически интересные материалы. Их удивительная

способность “связывать” органические вещества известна давно: еще наши

далекие предки использовали этот метод для огневого земледелия. Проникая в

почву, уголь, полученный после выжигания леса, извлекает из нее вредные

вещества - фитотоксины, подавляющие рост растений. А уже в наше время

углеродные сорбенты начали использовать для производства питьевой воды,

очистки газовых выбросов и сточных вод промышленных предприятий, в пищевой

промышленности и виноделии…

Лузга риса и гречихи огромными кучами лежит возле элеваторов. Когда их

наберется слишком много - сжигают. Ученые призывают этого больше не

делать: ведь степень очистки воды после запуска на поверхность полученных

из этой шелухи “лодочек” составляет 97 - 99 процентов.

Первые испытания сорбента были проведены еще в 1997 году во время

ликвидации последствий разрыва нефтепровода в Новороссийске. Был выделен

вертолет, с которого спустили “бочку” с сорбентом внутри. Как через

решето, мы распылили содержимое в новороссийскую бухту. Результат тогда

переубедил даже скептиков.

В 2001 году испытания сорбента прошли на полигоне в татарском городе

Альметьевске. Там удивленному взору местных жителей предстало новшество от

столичных химиков, так называемые боны - сорбенты, упакованные в

специальную ткань.

- Зрелище необычное и довольно красивое, - рассказывает Темкин. - На

большой площади плавают гигантские белые фигуры, похожие на надувные

спасательные круги великанов. Бонами окружают нефтяное пятно, поверхность

которого посыпают сорбентом. Сорбент, насыщенный нефтепродуктами, легко

перемещается в любое нужное место. Очистка воды составила 99,5 процента.

На этом московские ученые не успокоились. А как же многочисленные АЗС,

нефтехранилища, автостоянки - ведь от них тоже большой экологический вред!

Химики помозговали и предложили компактную передвижную установку, с

помощью которой можно очищать загрязненную воду, с производительностью до

десяти литров в секунду. Испытания установки уже прошли в Латвии и Туапсе.

Возникает вопрос: а куда девать собранные нефтепродукты? Не будет ли от

них вреда? Оказывается, программа московских химиков предусматривает

использование насыщенного нефтепродуктами сорбента в различных отраслях

промышленности. Например, отработанный сорбент незаменим в строительстве:

его можно использовать для получения асфальтобетона и топливных брикетов.

Группа ученных занимающихся данной проблемой пытаются создать

эколого-технологические комплексы во многих российских регионах. В них

будет действовать технологическая цепочка: сырье (отходы) - получение

сорбента (утилизация отходов) - применение сорбента для сбора

нефтепродуктов - использование насыщенного нефтепродуктами сорбента в

промышленности. Это безотходное, безвредное и практически бесплатное

производство. Почти вечный двигатель и одна из тех “соломинок”, за которую

еще можно ухватиться для защиты среды обитания человека. К счастью,

“наверху” начинают замечать: данная технология получила диплом и медаль

Международной выставки-конгресса “Высокие технологии. Инновации.

Инвестиции”, которая прошла летом 2001 года в Санкт-Петербурге и была

рекомендована для использования в больших масштабах.

Изобретен способ очищать морских птиц, пострадавших от разливов нефти

Ученые из австралийского университета Виктории придумали новый способ

очистки морских птиц, пингвинов и других живых существ, пострадавших от

разливов нефти. Перья нужно посыпать чрезвычайно мелким железным порошком,

сравнимым по размеру зерен с тальком. Нефть прочно прилипает к железу

благодаря субатомным силам Ван дер Ваальса. Силы, действующие при

столкновении атомов и молекул с поверхностью. Сила Ван-дер-Ваальса,

являющаяся электростатическим взаимодействием молекулярных оболочек, имеет

три составляющие: ориентационное, индукционное и дисперсионное

взаимодействия. В основе всех трех составляющих силы Ван-дер-Ваальса

лежит взаимодействие диполей.

Несмотря на то, что три составляющие силы Ван-дер-Ваальса, имеют разное

происхождение, их зависимость от расстояния имеет одинаковый характер -

0x01 graphic

0x01 graphic

Теперь достаточно сильного магнита, чтобы освободить животное от нефтяной

пелены. При этом птицы не страдают.

Пока степень очистки таким методом составляет 97% (были проведены опыты на

пингвинах и утках), но ученые собираются довести ее практически до 100%,

модифицируя частицы порошка. В частности, великолепные результаты

показывают мельчайшие частицы железа с отверстиями в них. Новый метод

может стать серьезной альтернативой обычному применению синтетических

моющих веществ, так как не наносит вреда окружающей среде.

Технологические разработки

Для систематической очистки акваторий от случайных разливов применяются

плавучие нефтесборщики и боковые заграждения. Также в целях предотвращения

растекания нефти используются физико-химические методы. Создан препарат

пенопластовой группы, который при соприкосновении с нефтяным пятном

полностью его обволакивает. После отжима пенопласт может использоваться

вторично в качестве сорбента. Такие препараты очень удобны из-за простоты

применения и невысокой стоимости, однако их массовое производство пока не

налажено. Также существуют сорбирующие средства на основе растительных,

минеральных и синтетических веществ. Некоторые из них могут собирать до 90

% разлитой нефти. Главное требование, которое к ним предъявляется, — это

непотопляемость.

После сбора нефти сорбентами или механическими средствами на поверхности

воды всегда остается тонкая пленка, которую можно удалить путем

разбрызгивания разлагающих ее химических препаратов. Но при этом эти

вещества должны быть биологически безопасны.

В Японии создана и апробирована уникальная технология, с помощью которой

можно в короткие сроки ликвидировать гигантское пятно. Корпорация “Кансай

санге” выпустила реактив АSWW, основной компонент которого — специально

обработанная рисовая шелуха. Распыленный по поверхности, препарат в

течение получаса всасывает в себя выброс и превращается в густую массу,

которую можно стащить простой сетью.

Оригинальный способ очистки продемонстрирован американскими учеными в

Атлантическом океане. Под нефтяную пленку на определенную глубину

опускается керамическая пластинка. К ней подсоединяется акустическая

пластинка. Под действием вибрации нефть сначала скапливается толстым слоем

над местом, где установлена пластинка, а затем смешивается с водой и

начинает фонтанировать. Электрический ток, подведенный к пластинке,

поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает.

Для удаления с поверхности прибрежных вод пятен масел американские ученые

создали модификацию полипропилена, притягивающего жировые частицы. На

катере-катамаране между корпусами поместили своеобразную штору из этого

материала, концы которой свисают в воду. Как только катер попадает на

пятно, нефть прочно прилипает к “шторе”. Остается лишь пропустить полимер

через валики специального устройства, которое отжимает нефть в

приготовленную емкость.

С 1993 г. был запрещен сброс жидких радиоактивных отходов (ЖРО), но число

их неуклонно растет. Поэтому в целях защиты окружающей среды в 90-е годы

стали разрабатываться проекты очистки ЖРО.

В 1996 г. представители японских, американских и российских фирм подписали

контракт на создание установки по переработке ЖРО, скопившихся на Дальнем

Востоке России. На реализацию проекта правительство Японии выделило 25,2

млн. долларов.

Заключение

Однако, несмотря на некоторые успехи в поиске эффективных средств,

ликвидирующих загрязнения, о решении проблемы говорить рано. Только

внедрением новых методик очисток акваторий невозможно обеспечить чистоту

морей и океанов. Центральная задача, которую необходимо решать всем

странам сообща, — предотвращение загрязнения.

Одного желания экологов мало. Нужно чтобы каждый человек понял, что

планета это наш общий дом, и каждый житель “ этого дома ” должен

поддерживать “чистоту”. Так, например одна из последних экологических

акций по очистке морских побережий была проведена в 1993 г. Около 160 тыс.

добровольцев в 33 странах мира \"прочесали\" более 8 тыс. км берегов. Они

собрали почти 5,5 млн. предметов, выброшенных людьми в море, а морем на

берег. Из собранного 58,8 % составляют предметы из пластмасс. Окурки от

сигарет с фильтром 16,8 % (около 900 тыс. шт.), бутылки и банки из-под

напитков, а также пробки и крышечки от них 12,7%. Рыболовное снаряжение и

его остатки (леска, блесны, обрывки сетей, поплавки) составляют всего 1 %

морского мусора. Это самый опасный процент: запутавшись в обрывках лески

или сетей, гибнет немало морских животных. Я считаю, что мероприятия

такого рода должны проводится чаще.

Итак, последствия, к которым ведёт расточительное, небрежное отношение

человечества к океану, ужасающи. Уничтожение планктона, рыб и других

обитателей океанских вод - далеко не всё. Ущерб может быть гораздо

большим. Ведь у Мирового океана имеются общепланетарные функции: он

является мощным регулятором влагооборота и теплового режима Земли, а также

циркуляции её атмосферы. Загрязнения способны вызвать весьма существенные

изменения всех этих характеристик, жизненно важных для режима климата и

погоды на всей планете. Симптомы таких изменений наблюдаются уже сегодня.

Повторяются жестокие засухи и наводнения, появляются разрушительные

ураганы, сильнейшие морозы приходят даже в тропики, где их отроду не

бывало. Разумеется, пока нельзя даже приблизительно оценить зависимость

подобного ущерба от степени загрязненности Мирового океана, однако

взаимосвязь, несомненно, существует. Как бы там ни было, охрана океана

является одной из глобальных проблем человечества. Мертвый океан - мертвая

планета, а значит, и все человечество.

Список используемой литературы:

1. Когановский А. М. Адсорбция и ионный обмен в процессах

2. Водоподготовки и очистки сточных вод. Киев: Наук. думка. 1983.240 с.

3. Смирнов А. Д. Сорбционная очистка воды. Л.: Химия. 1982.168 с.

4. А.Г. Банников , А.К. Рустамов, А.А Вакулин Охрана природы М.:

Агропромиздат 1987.

5. Экология, окружающая среда и человек; Ю.В. Новиков; Москва 1998.

6. Охрана окружающей среды; С. В. Белова; Москва «Высшая школа»;

1991 г.

7. Охрана окружающей среды; А. М. Владимиров; Ленинград

8. Наука об океане; Москва; 1981

9. Океан сам по себе и для нас»; Москва; 1982

10. Хомченко Г.П. , Химия для поступающих в ВУЗы. М., 1995г.

11. Прокофьев М.А., Энциклопедический словарь юного химика. Москва. 1982г.

12. Глинка Н.Л., Общая химия. Ленинград, 1984г.

13. Ахметов Н.С., Неорганическая химия. Москва, 1992г.

14. Охрана окружающей природной Среды Под редакцией Г.В. Дуганова Киев:

“Выща школа” 1990

15. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О.А.

Юшманова М.: Агропромиздат 1985

16. РИА \"РосБизнесКонсалтинг”

15

Страницы: 1, 2, 3