Содержание к диссертации
Введение
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 13
1.1. Источники загрязнения воды нефтяными углеводородами * ^
1.2. Состав нефтесодержащих стоков *4
1.3. Поведение нефтяных углеводородов в водной среде 15
1.4. Допустимое содержание нефтяных углеводородов *
1.5. Способы очистки воды от нефтяных углеводородов 20
1 , Разложение нефтяных углеводородов под действием микроорганизмов
1.6.1. Биохимическая деструкция 26
1.6.2. Закономерности распада органических веществ 28
1.6.3. Основные технологические приемы биоремедиации . Оптимальные условия для биодеструкции нефтепродуктов 32
1.6.4.1. Питательная среда -*2
1.6.4.2. Корректировка рН ^2
1.6.4.3. Оптимальный водо-воздушный режим -*3
. Использование иммобилизованных клеток микроорганизмов в зз очистке вод, загрязненных нефтяными углеводородами
- 7 1 Классификация методов иммобилизации клеток микроорганизмов
1 7 9 Методы иммобилизации клеток микроорганизмов на поверхности материала носителя
1.8. Адсорбция и адсорбенты 4^
1.8.1. Активированные угли ч^
1.8.2. Природный сорбент - вермикулит марки «Версойл» 4^
1.8.3. Нетканые материалы 4"
. Q Опыт создания и применения биопрепаратов в России и странах 48 СНГ .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 52
2.1. Исходные реагенты 52
2.1.1. Характеристика применяемых реактивов 52
2.1.2. Растворители "
2.2. Характеристика используемых материалов 53
2.3. Используемые средства измерения 53
2.4. Сведения об испытательном оборудовании 54
2.5. Сведения о вспомогательном оборудовании 54
2.6. Приготовление модельного раствора водной эмульсии додекана 54
2.7. Методы определения концентрации нефтяных углеводородов 55
2.7.1. Определение концентрации нефтепродуктов ИК-спектрометрией 55
2.7.2. Гравиметрический метод определения углеводородов нефти 56
7 „ Модификация методики гравиметрического определения нефтяных углеводородов
Методика проведения сорбции углеводородов нефти из
2.8. модельного раствора, из сточной воды автомойки и водной вытяжки из почв
2.9. Анализ твердой фазы на содержание нефтепродуктов 59
2.10. Иммобилизация клеток на твердофазных сорбентах 59
2.10.1. Приготовление фосфатного буфера 59
2.10.2. Приготовление питательной среды с минеральными добавками ""
2.10.3. Иммобилизация клеток Pseudomonas и Rhodoccocus на сорбентах ""
2.10.4. Определение ферментативной активности клеток "*
2.11. Методика проведения биодеструкции углеводородов нефти " 1
2.12. Исследование биосорбента на основе «Версойла» в 3-х циклах "^
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 63
3.1. Моделирование нефтяного загрязнения "-*
Обоснование выбора микроорганизмов-деструкторов и материалов для их иммобилизации З.з. Иммобилизация клеток микроорганизмов на носителях 69
Разработка модифицированной методики определения 70
нефтепродуктов в воде и статистическая оценка полученны результатов
3.5. Оценка сорбционных свойств материалов '4
~ , Исследование кинетики сорбции и биодеструкции нефтяных 76
углеводородов на модельной водной эмульсии
3.7. Исследование кинетики процесса на сточной воде автомойки „ Оценка деструктирующих свойств биосорбента на основе «Версойла»
3.9. Особенности жизнедеятельности искусственной биосистемы 106
3.10. Определение лимитирующих факторов биосистемы И-*
3.10.1. Влияние рН на эффективность процесса биодеструкции * 1 ->
3.10.2. Влияние биогенных элементов на скорость биодеструкции ^ "
3.10.3. Влияние растворенного кислорода на скорость биодеструкции 118
,, 1 Прогноз времени достижения остаточной концентрации НУ ц%
в водной фазе с учетом лимитирующих факторов
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ *20
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ * 23
ПРИЛОЖЕНИЕ 133
- Поведение нефтяных углеводородов в водной среде
- Определение концентрации нефтепродуктов ИК-спектрометрией
- Исследование кинетики процесса на сточной воде автомойки „ Оценка деструктирующих свойств биосорбента на основе «Версойла»
Введение к работе
На сегодняшний день в мире практически не осталось водоемов, качество воды в которых не изменилось бы. Значительная доля нефтяных углеводородов осаждается в районах больших городов, попадая сюда из разных источников. К ним относятся системы отопления, работающие на нефти, операции обслуживания автомобилей, свалки израсходованных смазочных материалов,' смазочные материалы, охлаждающие эмульсии и т.д. Дожди неизбежно вымывают эти остатки вначале в дренажные сооружения, а затем в поверхностные водоемы. Все это приводит к загрязнению источников воды и водоносных слоев.
Как правило, половина нефти, загрязняющей природные водоемы, - это отработанное масло автомобильных и промышленных двигателей, попадающее в водоемы с промышленными сточными водами и дождевыми потоками.
Поступая в водоемы, сточные воды, загрязненные нефтью и нефтепродуктами, создают различные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку; растворенные и эмульгированные в воде нефтепродукты; осевшие на дно тяжелые фракции; продукты, адсорбированные грунтом дна или берегами водоема. Технологии ликвидации и сбора плавающих нефтепродуктов достаточно хорошо разработаны и используются на практике. Однако, вопросы восстановления качества поверхностных водоисточников,
загрязненных нефтепродуктами, находящимися в растворенном и эмульгированном состояниях, , требуют дальнейших исследований. Концентрация нефтепродуктов, оставшихся в воде после их сбора, с поверхности остается достаточно высокой и не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к качеству водных объектов хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного значения. Такое перераспределение нефтепродуктов в водной среде позволяет констатировать незавершенность технологий ликвидации нефтяных загрязнений. В связи с этим, актуальным является поиск эффективных технологий, обеспечивающих не только глубокую очистку водных объектов от нефтяных углеводородов, но и деструкцию последних. В последние годы появилось много публикаций об эффективном использовании микроорганизмов для борьбы с нефтяными загрязнениями [2-4].
Очистка воды в природе — непременное звено в цикле водооборота. Самоочищение поверхностных вод от нефтяного загрязнения протекает под действием физических, химических и биологических факторов. Однако, за счет первых двух, происходят лишь частичные изменения в составе нефти и нефтепродуктов, полной деструкции не наблюдается. В процессе самоочищения водоемов ведущее место принадлежит биологическим факторам, решающую роль среди которых играют нефтеокисляющие микроорганизмы. Благодаря их деятельности нефть трансформируется до простых соединений, происходит накопление нового органического вещества и дальнейшее включение его в круговорот углерода в водоемах. На этом основан метод биологической очистки с применением препаратов, содержащих выделенные штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов.
В последние годы возрос интерес к возможности использования совместного действия микроорганизмов (в ассоциациях). Это обуславливается тем, что ассоциации микроорганизмов зачастую проявляют иные качества, чем в монокультуре. Ассоциации микроорганизмов разрушают более сложные углеводородные субстраты, чем отдельные чистые штаммы. Поэтому в настоящее время актуален вопрос о применении различных микроорганизмов и
их сообществ для борьбы с нефтяным загрязнением окружающей среды.
На сегодняшний день известно большое количество препаратов, основу которых составляют микроорганизмы, способные утилизировать нефть и нефтепродукты. Биологические методы имеют ряд преимуществ, в первую очередь - это экологическая чистота и безопасность, а также минимальное нарушение физического и химического состава очищаемых объектов. Большинство технологий биологической очистки являются дешевыми и не очень трудоемкими. Однако, скорость и глубина очистки биохимических методов снижается при низких концентрациях нефтепродуктов.
В последние годы для биоремедиации водных объектов используют иммобилизованные на твердых носителях микроорганизмы-деструкторы НУ, обладающие рядом преимуществ перед свободными клетками (резистентность к воздействию негативных факторов, продолжительные временные периоды биокаталитического действия). В качестве носителей для иммобилизации могут быть использованы как материалы природного происхождения, так и синтетические носители с плотностью меньшей, чем плотность воды. Однако, большинство технологий ликвидации нефтяных загрязнений с использованием биосорбентов разрабатывается для удаления основной массы нефтепродуктов с поверхности воды.
Несомненно, актуальным является разработка новых искусственных биосистем, представляющих собой нефтеокисляющую микрофлору, иммобилизованную на носителях, обладающих способностью на порядки выше концентрировать растворенные и эмульгированные нефтяные углеводороды в твердой фазе. Причем последующая биодеструкция сконцентрированных НУ нефтеокисляющей микрофлорой, иммобилизованной в твердой фазе, обеспечивает эффект саморегенерации сорбента.
Следует отметить, что в настоящее время практически отсутствуют тест-объекты л комплекс методик, позволяющих провести систематическое исследование кинетических зависимостей процесса извлечения нелетучих НУ из водных систем биосорбентами. Поэтому разработка комплекса методик,
проведение кинетических исследований и определение вклада сорбции и биодеструкции в процесс очистки воды также вполне актуальны.
Цель работы.
Основная цель настоящей работы - разработка и исследование искусственных биосистем на основе природных и синтетических сорбентов и консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов для очистки воды от НУ, особенно в трудно извлекаемой - эмульгированной форме, до значений, близких к предельно допустимой концентрации в водных объектах (ПДКВ).
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
Получение стабильной эмульсии типа «масло в воде», моделирующей нелетучие НУ, для исследования равновесия и кинетики процессов очистки водных фаз от НУ;
Модифицикация гравиметрического метода определения НУ с целью повышения его чувствительности и возможности определения малых количеств НУ, а также для определения емкости сорбента;
Проведение исследований по выбору сорбентов для иммобилизации клеток микроорганизмов и создания биосорбентов;
Разработка научно-методических подходов к оценке эффективности работы биосистемы, исследование кинетических зависимостей процессов извлечения НУ; определение возможности моделирования биосорбционных процессов и аппроксимации полученных зависимостей;
Проведение сравнительного анализа процессов извлечения НУ чистым сорбентом и биосорбентом, оценка вклада сорбционных и биодеструктивных процессов;
Оценка жизнеспособности иммобилизованной в твердой фазе сорбента микрофлоры и определение лимитирующих факторов работы биосистемы в процессах биодеструкции;
7. Проверка возможности использования результатов, полученных на
модельной эмульсии НУ, для реальных вод, загрязненных НУ.
Научная новизна.
1. С целью создания искусственной биосорбционной системы для
очистки воды от НУ проведено систематическое исследование процессов
сорбции и биодеструкции. Показана интенсификация процесса за счет
использования сорбентов с иммобилизованными клетками микроорганизмов и
определены доли сорбции и биодеструкции в процесс очистки от НУ.
2. Установлены необходимые условия функционирования
биосорбционной системы, способность иммобилизованных клеток
микроорганизмов к использованию НУ в качестве основного биогенного
компонента, а также оценено влияние ряда лимитирующих факторов на
эффективность процесса биодеструкции.
Проведенная модификация существующего гравиметрического метода определения содержания НУ позволила повысить чувствительность метода, проверить его для анализа малых количеств НУ в жидкой и твердой фазах и применить для определения емкости гранульных и нетканых сорбентов.
Разработан и проверен способ получения стабильной водной эмульсии додекана (ДД), моделирующей загрязнение вод нелетучими НУ.
Оценен ряд методик исследования кинетики сорбционных и биосорбционных процессов в водной среде с использованием стандартной эмульсии ДД. Показано, что для большинства исследованных процессов характерно внутридиффузионное лимитирование.
Впервые разработана методология, позволяющая оценить кинетические показатели биосорбционных систем для сред с эмульгированными НУ. Показано, что на биосорбенте «Версойл» кинетические зависимости подчиняются уравнению Михаэлиса-Ментен. Определены константы Михаэлиса и величины vmax, необходимые для описания функционирования биосистемы.
На основе пористых сорбентов получены биосорбционные системы, эффективно извлекающие НУ из водных сред, и количественно оценены параметры сорбции и биодеструкции. Экспериментально показано, что
полученные биосорбенты обладают свойством саморегенерации, что свидетельствует о возможности их многоразового использования.
7. Для ряда биосорбентов исследованы различные способы
аппроксимации кинетических кривых и прогноза процессов извлечения НУ из
водных сред до ПДКВ.
8. Исследованием процесса извлечения НУ из реальной сточной воды
автомойки показана возможность прогнозирования процесса с помощью
полученных уравнений для стандартной эмульсии ДД.
Практическая значимость.
Разработаны искусственные биосистемы, обеспечивающие эффективную очистку вод от трудно извлекаемых - эмульгированных НУ. Биосистемы способны извлекать следовые количества НУ из водной фазы, а также создавать в твердой фазе значительные концентрации НУ, необходимые для эффективного проведения процессов биодеструкции. Использование для очистки от НУ искусственных биосистем не приводит к накоплению сорбированных веществ и исключает необходимость регенерации таких материалов, а также последующий вывоз и утилизацию отходов.
Разработан комплекс методик, позволяющих устанавливать показатели эффективности работы водоочистных установок, а также разработать технические методики для проверки ресурса водоочистных установок по НУ. Комплекс методик содержит: моделирование нелетучей фракции НУ через создание стабильной водной эмульсии ДД, используемого в качестве стандарта; определение НУ модифицированным гравиметрическим методом; анализ количеств нелетучих НУ, сорбированных в твердой фазе, позволяющий оценивать емкости гранульных и нетканых сорбентов. Показана их применимость для исследований равновесия, кинетики сорбционных и биосорбционных процессов извлечения НУ из водных сред.
Предложен и оценен ряд методов описания и прогнозирования скоростей и глубины очистки водной фазы от НУ. Показана возможность их использования для прогноза времени достижения остаточной концентрации
0,05 мг/дм3 (ПДКВ).
Результаты настоящей работы создают научно-методические предпосылки для дальнейших научных и прикладных исследований биосорбционных процессов.
Практическое применение результатов работы может быть реализовано при решении следующих экологических задач:
- очистка природных водоемов, загрязненных НУ;
- очистка сточных вод, содержащих эмульгированные НУ (ливневые
стоки, отработанные смазочно-охлаждающие жидкости, стоки автомоек, от
работанные моющие растворы ремонтных автомастерских и т.п. предприятий и
цехов),
- предподготовка для получения особо чистой воды.
Поведение нефтяных углеводородов в водной среде
Количественное соотношение различных форм нефтепродуктов, попавших в воду, определяется комплексом факторов, важнейшими из которых являются условия поступления нефтепродуктов в водный объект, расстояние от места сброса, скорость течения и перемешивания водных масс, характер и степень фоновой загрязненности природных вод, а также состав нефтепродуктов, их вязкость, растворимость, плотность, температура кипения компонентов.
Скорость растекания нефтепродуктов из легких фракции (бензина, керосина) ниже, чем нефтепродуктов, содержащих тяжелые фракции (мазут, масло), так как поверхностное натяжение на границе с водой первых выше, чем у содержащих тяжелые фракции. По той же причине нефтепродукты из легких фракций при том же их количестве растекаются по поверхности воды на меньшей площади.
Все виды нефти содержат легкокипящие компоненты, которые быстро испаряются. В течение нескольких дней 25 % нефтяного пятна исчезают в результате испарения. Низкомолекулярные компоненты выводятся из нефтяного пятна главным образом в результате растворения, причем ароматические углеводороды растворяются быстрее, чем н-парафины при одинаковой температуре.
В поверхностных природных и сточных водах нефтепродукты по дисперсному составу могут быть в свободном (в виде пленки), эмульгированном, связанном (адсорбированные на различных нерастворимых веществах и осадках) и растворённом состоянии. По мере удаления от источника загрязнения происходит перераспределение между основными формами миграции, направленное в сторону повышения доли растворенных, эмульгированных, сорбированных нефтепродуктов. Известно, что после слива нефтепродуктов в море приблизительно 50 % их количества испаряется в виде легких фракций, 23-К28 % образуются нефтяные агрегаты, 1 5 % растворяются в воде и только 15-И 7 % остаются в пленочной фазе [7].
Пленочное состояние - одна из первоначальных форм существования нефтепродуктов в водной среде и наиболее яркий компонент нефтяного загрязнения. В поверхностном микрослое вод концентрируются низкомолекулярные вещества. Первичные нефтяные пленки и слики на начальных этапах эволюции сходны по составу с источниками загрязнения. Образующиеся нефтяные пятна опасны тем, что как бы «закупоривают» воду, задерживают доступ кислорода и тем самым разрушают естественную систему жизнеобеспечения.
Под влиянием ряда факторов нефть и нефтепродукты эмульгируются и проникают в более глубокие слои водной толщи. Вычислено, что из 100-тонного слива в первые сутки 5 тонн нефти проникает в пятиметровый нижележащий слой воды [5]. Часть нефти оказывается в тонкодисперсном состоянии, образуя эмульсию «нефть в воде». Эмульсией, как известно, называется система, состоящая из двух взаимо- нерастворимых жидкостей, одна из которых диспергирована в виде мельчайших капелек в другой. Устойчивость эмульсии зависит от крупности и концентрации эмульгированных частиц, электрокинетических свойств системы, поверхностного натяжения жидкости, наличия в воде стабилизаторов эмульсии v и др. Крупность эмульгированных частиц является одним из главных факторов устойчивости эмульсии [22]. Неустойчивые эмульсии довольно быстро расслаиваются, образуя пленку на поверхности воды и осадок тяжелых нефтепродуктов. Устойчивые эмульсии могут не расслаиваться месяцами. Наиболее устойчивыми являются разбавленные эмульсии с размером капель, близким к коллоидным (около 100 мкм). Разбавленные эмульсии, в которых содержание дисперсной среды не более 100 мг/л, могут быть устойчивы даже при отсутствии эмульгаторов [23]. Стабилизаторами эмульсии типа «масло в воде» могут являться вещества, имеющие гидрофильную и гидрофобную части, например, соли органических предельных кислот (мыла), моющие ПАВ и др.
Водонефтяная эмульсия является наиболее опасным видом нефтяного загрязнения, поскольку традиционные приемы ее локализации и сбора нефти с помощью боновых заграждений практически бесполезны. Для этого необходимо эмульгированные нефтепродукты перевести в пленочные.
Растворимость углеводородов убывает в последовательности: ароматические соединения - нафтены - парафины и уменьшается также с увеличением молекулярного веса. Растворимость смесей углеводородов, например, бензина, определяется содержанием в них ароматических углеводородов и температурами их кипения. Растворимость в воде углеводородов заметно повышается в присутствии диспергирующих соединений, например синтетических моющих средств. Ниже приведены (табл. 1.2) значения растворимости в воде некоторых углеводородов и их смеси в мг/л [24]:
Определение концентрации нефтепродуктов ИК-спектрометрией
Для определения содержания нефтяных углеводородов с аппаратурным окончанием применяли стандартную «Методику выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточных водах методом ИКС» ПНДФ 14.1:2.5-95.
Метод заключается в экстракции эмульгированных и растворенных нефтепродуктов из воды четыреххлористым углеродом; отделении нефтепродуктов от сопутствующих органических соединений других классов на колонке, заполненной оксидом алюминия и измерении массовой концентрации нефтепродуктов методом ИК-спектрометрии.
При определении содержания додекана в модельном растворе стадию пропускания экстракта через колонку с оксидом алюминия исключали.
В воронку вместимостью 250 см3 переносили анализируемую пробу объемом 100 см , приливали разбавленную (в соотношении 1:10) серную кислоту в количестве 2 см3 и прибавляли 10 см3 четыреххлористого углерода.
В течение 10 мин осуществляли осторожное перемешивание, после этого отстаивали эмульсию в течение 5 мин. После расслоения эмульсии нижний слой сливали в коническую колбу объемом 50 см . В водный слой добавляли вторую порцию растворителя в количестве 6 см3, экстракт присоединяли к первой порции в колбе. Собранный экстракт осушали безводным сульфатом натрия в течение 15 мин и осторожно сливали в цилиндр вместимостью 25 см . Измеряли объем элюата и заливали его в кювету, устанавливаемую в прибор ИК-спектрофотометрии. В данной работе использовали концентратомер нефтепродуктов марки ИКН-025. Концентрацию нефтепродуктов в воде вычисляют по формуле: CHy=CII3M-B-K/V [мг/дм3] где Сизм - содержание нефтепродуктов в элюате, измеренное на приборе, мг/дм3; В - объем элюата, дм ; К - коэффициент разбавления элюата. Для определения содержания додекана в эмульсии, нефтепродуктов в сточной воде и водных вытяжках из почв использовали стандартную «Методику выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных и очищенных сточных вод методом колоночной хроматографии с гравиметрическим окончанием» ПНД Ф 14.1:2.116-97.
Метод определения массовой концентрации нефтепродуктов основан на извлечении нефтепродуктов из анализируемых вод органическим растворителем, отделении от полярных соединений других классов колоночной хроматографией на оксиде алюминия и количественном определении гравиметрическим методом. Диапазон определяемых содержаний 0,3 -50 мг/дм3.
В делительную воронку вместимостью 250 см вносили 100 см исследуемой пробы воды, для подкисления рН среды до значения меньше 5,0 добавляли соляную кислоту (НС1) плотностью 1,19 г/см3. Затем приливали 10 см хлороформа и осторожно перемешивали в течение 10 мин. Через 15 мин сливали нижний слой хлороформа в кругло донную колбу вместимостью 50 см3, предварительно тщательно вымытую, высушенную и . взвешенную. Верхний водный слой в воронке обрабатывали дополнительно второй порцией хлороформа (5 см3) и полученный экстракт присоединяли к первой порции экстракта. Оставшуюся в воронке воду выливали, воронку ополаскивали хлороформом в количестве 3 см3, и этот слой хлороформа присоединяли к двум первым порциям экстракта. Затем проводили отгонку растворителя из круглодонной колбы, присоединив её к холодильнику и поместив в глицериновую баню. Отгонка велась до тех пор, пока в колбе не оставалось 5 см раствора. Нагревание прекращали, колба остывала и прибор разбирали. Остатки хлороформа удаляли при комнатной температуре. Для этого колбу с раствором помещали в вытяжной шкаф при включенной вентиляции. Взвешивание колбы проводили каждые 15-20 минут. Перед взвешиванием её закрывали крышкой и затем вновь снимали крышку для дальнейшего испарения. Испарение прекращали до достижения пробой постоянной массы. Общее содержание экстрагируемых хлороформом веществ (СНУ) определяли по разности массы колбы с остатком после удаления хлороформа с массой чистой колбы:
Исследование кинетики процесса на сточной воде автомойки „ Оценка деструктирующих свойств биосорбента на основе «Версойла»
АВТОМОЙКИ Разработанный подход к исследованию и описанию процессов сорбции и биодеструкции, проведенный в эксперименте на модельной эмульсии, был опробован на реальной сточной воде автомойки, в которой не наблюдалось расслаивания, и доминировала, эмульгированная форма НУ с концентрацией мг/дм . Следует отметить, что реальные сточные воды являются очень слож ным комплексом по содержанию ряда загрязняющих веществ, которые могут оказывать существенное влияние на ход изучаемых биосорбционных процессов. Методика расчета параметров обоих процессов аналогична исследованиям, описанным выше на модельной эмульсии ДД.
Исследование процессов сорбции и биодеструкции НУ сточной воды автомойки проводили на исходном нетканом материале АН-3 и АН-3 с иммобилизованными клетками, который помещали в сточную воду и вводили стандартное количество питательных веществ. В дальнейшем условия жизнедеятельности микроорганизмов оптимизировали, контролируя содержание неорганического азота, фосфора, калия и рН среды в очищаемом объекте с целью интенсификации биодеградации НУ. В таблице 3.14 приведены параметры процесса адсорбции НУ из сточной воды автомойки.
Уравнение зависимости имеет вид: FtCB = 0,03 + 0,935- F , коэффициент корреляции уравнения достаточно высок гкорр=0,99 при аус=0,134. Полученные экспериментальные данные показали, что ход процессов в случае сорбции и биодеструкции НУ для сточной воды может быть прогнозирован на основе ап-проксимационных уравнений и параметров, полученных при исследовании модельного раствора нефтепродуктов с использованием ДД. Совпадение данных, полученных для процесса извлечения ДД из эмульсии, с данными для процесса извлечения НУ из реальной пробы, показывает, что углеводороды типа ДД лимитируют процесс извлечения.
Для аппроксимации всей кинетической кривой зависимости Ft щ=ґ(Х), полученной для сточной воды автомойки, использованы основные подходы к расчету внутридиффузионных процессов, как и в случае с модельной эмульсией: использование корневой зависимости на начальном участке и логарифмической зависимости — на конечном. На начальном участке (Ft 0,7), включая лаг-период, кинетическая кривая описывается зависимостью Ft от Vt, характерной для внутренней диффузии: Ft = 0,002 + 0,693-Vt (гкорр=0,999). На конечном участке (Ft 0,7) - это прямая линия в координатах логарифмической скорости, описываемая зависимостью: ln(l- Ft)= -1,55 - 0,015 (гкорр=0,982). Используя полученные уравнения, был выполнен расчет величин Ftpac4 по всей кинетиче ской кривой и соответствующих им величин Ctp , и построены зависимости экспериментальных и расчетных величин: процесса извлечения НУ из сточной воды процесса извлечения НУ из сточной воды автомойки биосорбентом на снове АН-3 автомойки биосорбентом на снове АН-3
Высокие значения гкорр уравнений зависимостей и малые величины максимальной погрешности величины Ftpac4 и CtpaC4 (критерий Стьюдента (Р, f) = 2,57) свидетельствуют о корректности предлагаемых расчетных уравнений и подтверждают возможность прогнозирования процесса с применением выбранного подхода.
Вклад биодеструкции НУ в очистку сточной воды биосорбентом составляет 31%, что вполне сопоставимо с данными, полученными для модельной эмульсии (22% на АН-3 и 35% на ГШ).
Кинетические зависимости, полученные для процесса сорбции, были обработаны по стандартной схеме определения стадии лимитирования процесса и по полученным результатам найдены коэффициенты внутренней диффузии (Djn) процесса сорбции НУ из сточной воды автомойки на АН-3
- корневая зависимость (начальный участок F 0,5) (3,4±0,4)-10"9 см2/с, 5=11 отн.%;
- аппроксимационное уравнение Знаменского (2,5±0,9)-10" см /с, 8=35 отн. %;
- логарифмическая зависимость (конечный участок F 0,5) (8,6±3,0)-10 9 см2/с, 8=34 отн. %;
Далее был проведен эксперимент по извлечению ДД из сточной воды нетканым материалом с иммобилизованными клетками. Полученные эксперимен " гл общ " тальные величины концентрации Lt , рассчитанные величины статической емкости (СОЕ), степени извлечения Fto6lu и вклад сорбции и деструкции (Дсорб,Адсстр) в общий процесс удаления НУ из сточной воды приведены в Для удобства сравнения процессов извлечения НУ сорбентом и биосорбентом АН-3 в таблице приведены данные по процессу сорбции.
