Регистрация / Вход
Прислать материал

Использование отработанных диатомитовых шламов пищевой промышленности для очистки сточных вод от ионов тяжёлых металлов

Сведения об участнике
ФИО
Аничина Яна Николаевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Экология
Тема
Использование отработанных диатомитовых шламов пищевой промышленности для очистки сточных вод от ионов тяжёлых металлов
Резюме
В работе рассматривается использование кизельгурового шлама – отхода очистки подсолнечного масла на стадии винтеризации, характеризующегося содержанием органических веществ – 65-70%. Шлам подвергали термической обработке в интервале 430-600°С с целью окисления органики и формирования на поверхности частиц углеродной пленки. Сорбционная емкость адсорбента, полученного при оптимальных условиях, по метиленовому голубому – 2,11 мг/г, по ионам Ni (II) – 17 мг/г.
Ключевые слова
кизельгуровый шлам, диатомит, углеродная пленка, адсорбент, сорбционная емкость, ионы тяжелых металлов.
Цели и задачи
Целью исследований было разработка способа утилизации шламового отхода производства растительных масел с получением адсорбционного материала для очистки модельных растворов от ионов тяжелых металлов на примере ионов Ni (II). Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
- определение механических и физико-химических свойств отработанного кизельгурового шлама (КШ);
- оценка влияния условий термической обработки КШ на его структуру и основные свойства;
- определение сорбционной емкости КШ, термообработанного при оптимальных условиях, по ионам Ni (II).
- установление механизма очистки сточных вод от ионов Ni (II) с использованием термообработанного КШ.
Введение

По производству подсолнечного масла Россия занимает второе место в мире после Аргентины.

Для очистки и отбеливания растительных масел используются фильтры намывного типа, в которых фильтрующим элементом являются сорбенты природного происхождения – перлит, кизельгур, отбельная глина.

Кизельгур используется как адсорбент при очистке подсолнечного масла на стадии винтеризации - фракционирования рафинированного масла охлаждением, основной задачей которого является удаление восков и клейких примесей из масел.

Отработанный кизельгуровый шлам - жирный порошок грязно-белого цвета с содержанием жира - 65-70%, растительных восков - 1,3 - 12, является отходом 4 класса опасности, практически не используется и складируется на открытых хранилищах.

Методы и материалы

В работе использовали отработанный кизельгуровый шлам ОАО "ЭФКО", г. Алексеевка Белгородской области.

Минералогический состав минеральной части отработанного кизельгурового шлама (КШ) производили по результатам рентгенофазового и дифференциально-термического анализов. На дифрактограмме фиксируются рефлексы кристобалита, кварца, глинистые минералы присутствуют в аморфизированном состоянии, на что указывает незначительное по интенсивности гало в диапазоне углов 2Θ 8-16º.

Согласно микроскопическим исследованиям, основная часть кремнезема диатомита – кремнезем панцирей диатомей. Порода состоит из целых и частично разрушенных панцирей. Обладает большой удельной поверхностью, содержит до 80 – 90% пустот. Материал имеет в основном макропористую структуру, поры с радиусом 4 – 40 мкм составляют около 15% суммарного объема пор.

Основным компонентом кремнистых панцирей являются аморфные кремнегидраты с различным содержанием воды (опалы) (SiO2-nH2O).

Отработанный КШ подвергали термообработке при температурах 430-600ºС и использовали в качестве адсорбционного материала для очистки модельных растворов от ионов Ni (II). Содержание ионов Ni(II) определяли фотометрическим способом с использованием диметилглиоксима.

 

Описание и обсуждение результатов

В результате термообработки КШ происходит изменение окраски от черно-коричневой до белой,что свидетельствует о протекании процесса окисления органических примесей с образованием частичек углерода. Затем снижение интенсивности черной окраски до белой указывает на окисление углерода с образованием СО2. Согласно микроскопическим исследованиям, образующиеся частички углерода "запаивают" поры, уменьшая их размер и переводя их из разряда "макро" в разряд "микро". Что отражается на увеличении сорбционной емкости термообработанного материала по ионам Ni (II).

На изотермах адсорбции ионов Ni (II) фиксируются выпуклые участки, что указывает на наличие микропор в исследуемых адсорбентах. Необходимо отметить, что с увеличением температуры обработки КШ происходит формирование более выпуклого участка на изотерме адсорбции, что, вероятно, связано с уменьшением размера микропор. 

Максимальное значение сорбционной способности для ионов Ni (II) составило 17 мг/г и характерно для КШ, обработанного при температуре 470°С. При регенерации отработанных сорбентов в промывную воду переходит 15-18% от выделенного из модельных растворов количества Ni (II). Анализ характера изотерм адсорбции и десорбции указывает на тот факт, что адсорбция носит специфический характер и состоит из химической и физической составляющей процесса.

Используемые источники
1. Ивановский Л.Е. Энциклопедия восков, пер. с нем. Т.1. Л. 1956. - 674 с.
2. Волкова Т.Н. Воски, их свойства и применение. – М. 1970. – 24 с.
3. Арутюнян Н.С., Корнева Е.П., Нестерова Е.А. Рафинация масел и жиров. Теоретические основы, практика, технология, оборудование. Спб.: ГИОРД, 2004. - 135 с.
4. Использование отхода фильтрации растительного масла в качестве источника липидов для животных: http://zoovet.info/vet-knigi/107-zyvotnovodstvo/problemychast1/7113 (Дата обращения 21.10.2015 г.)
5. Дацко Т.Я., Зеленцов В.И., Дворникова Е.Е. Физико-химические и адсорбционно-структурные свойства диатомита, модифицированного соединениями алюминия // Электронная обработка материалов, 2011. 47 (6). С. 59-68.
6. Bakr H.E.G. M.M. Diatomite: Its Characterization, Modifications and Applications. Asian Jornal of Materials Science. 2010, 2(3), 121-136.


Information about the project
Surname Name
Anichina Yana
Project title
The use of waste diatomite sludgeof food industry for sewage treatment from heavy metalsions
Summary of the project
The paper discusses the use of kieselguhrsludge such as waste treatment of sunflower oil at the winterization stage which is characterized by a content of organic substances- 65-70%. The sludgewas subjected to heat treatment in the range of 430-600 ° C with the aim to oxidize organic matter and to form the carbon filmparticles on the surface.
The sorption capacity of the adsorbent obtained under optimal conditions for methylene blue is 2.11 mg / g and for Ni ions (II) is17 mg / g consequently.
Keywords
kieselguhr sludge, diatomite, carbon film, adsorbent, adsorption capacity, heavy metal ions