Введение к работе
з Актуальность проблемы. На предприятиях машиностроительной промышленности одной из основных категорий сточных вод являются маслосодер-жащие стоки. По концентрации основного загрязнения (масла) они деяятся на концентрированные и малоконцентрированные. Маслосодержашие стоки образуются при промывке г.;сталлігіесхак изделий после их термообработки и после расконсервирования. Эти отработанные смазочно-охлаждающие средства (СОЖ), а также отработанные моющие растворы, представляют собой стойкие эмульсии типа "масло в воде".
В промышленных масштабах очистка таких сточных вод обычно осуществляется с помощью механических (отстаивание, центрифугирование, фильтрование) и физико-химических (коагуляция, электрокоагуляция, адсорбция) методов. Однако, как показывает практика, перечисленные методы обычно малоэффективны при их использовании для разделения фаз концентрированных СОЖ и моющих растворов. Обусловлено это тем, что эмульсии СОЖ обладают высокой устойчивостью за счет стабилизации капель эмульсий находящимися в их составе в большом количестве различных по химической природе и физико-
ХИМИчпСКмлл СЇЇОИСТВіїлЕ ПОБСОХЇЇССТЇгїО-аКТЇЇЗІЇЬЇХ СШ~СТ15 \LLt\L>).
Наибольшей эффективностью для решения задач разложения эмульсий и очистки маслосодержащих сточных вод обладают реагентные методы. Однако направленный выбор реагентов для регенерации и разложения СОЖ и моющих растворов наталкивается на ряд трудностей, связанных с использованием широкого спектра ПАВ-стабилизаторов змульсігії и со значительными колебаниями качественного и количественного состава СОЖ. При этом может изменяться соотношение факторов устойчивости дисперсной фазы эмульсин в зависимости от концентрации и природы ПАВ, электролитного фона, величины рН, температуры и других факторов.
Таким образом, направленный выбор реагентных методов регенерации и разложения СОЖ требует оценки вкладов различных факторов стабилизации в устойчивость эмульсий, а также знания физико-химических закономерностей процессов их хоалесценции и коагуляции.
Цель работой Разработка принципов подбора реагентов и создания эффективной реагентной техиолопга регенерации и разложения СОЖ на основе изучения физико-химических закономерностей устойчивости эмульсий и факторов их стабилизации.
Объекты исследования. Объектами исследования служили, как искусственно приготовленные ультразвуковым методом эмульсии машинного и минерального масел, так и СОЖ, наиболее часто используемые б технологиях машиностроения: ЭТ-2, ЭГТ, НГЛ-205, ИХП-45Э, Укринол-1 и Укринол-14. При оценке устойчивости и изучении закономерностей разложения змудькаї использовались методы нефелометрии, турбидиметрии, измерения поверхностного натяжения, микроэлектрофореза.
Научная новизна работы. Осуществлен термодинамический анализ молекулярной обменной адсорбции ПАВ на границе раздела жидких фаз, на основе которого спрогнозігроваївл характер и виды диаграмм состояния поверхностных слоев бинарных смесей ПАВ.
Экспериментально получены четыре вида диаграмм состояния поверхностных слоев для изомолярных серий бинарных систем ПАВ различной химической природы.
Выявлена связь между состоянием поверхностных слоев бинарных смесей ПАВ и скоростью коалесценгщи эмульсий. Проведен анализ термодинамических соотношение сояьввтятшпніїпго н^йимГідействия гишзсСиКлькых и гидоо-фобных фрагментов молекул ПАВ с различными по полярности растворителями и определены интервалы гидрофильно-олеофильного соотношения (ГОС) ПАВ, определяющие устойчивость прямых и обратных эмульсий, а также условия обращения их фаз.
Установлена связь между электроповерхностньши свойствами эмульсий и эффективностью их разделения катионными ПАВ с оптимальным ГОС.
Экспериментально установлена возможность эффективного разделения эмульсий, стабилизированных смесями ионогенных и неионогенных ПАВ, с использованием комбинированного реагентного метода, предусматривающего совместное использование катионных ПАВ и полиэлектролитов с природньвш коллоидными алюмосиликатами.
Практическая ценность. На основании результатов проведенных исследований разработаны технологии разделения отработанных СОЖ с использованием комбинированной реагентной обработки, включающей применение коагулянтов и флокулянтов совместно с коллоидными модифицированными алюмосиликатами. Технические предложения по разделению СОЖ, применяемых в производственном процессе цеха № 97 АО «Уралмаш», использованы в рабочем проекте локальной установки, выполненном НПФ «ЭКО ПРОЕКТ».
Результаты исследований использованы при разработке новой технологии очистки сточных вод автомойки в установках типа ЭП. Результаты промышленных испытаний показали, что новая технология очистки сточных вод автомойки позволяет создать длительный водооборотный цикл и сводит к минимуму
ГЮїрсиЛСИИС чистой БОДЫ.
Положения, выносимые на защиту. Теоретически обоснованные и экспериментально полученные диаграммы поверхностного давления бинарных смесей ПАВ различной природы и химического строения;
принципы подборз кагкошшх ПАВ для разрушения, эмульсий СОЖ, основанные па термодинамическом анализе их гидрофильно-олеофильного соотношения;
роль электроповерхностных явлений в процессах разложения высокоустойчивых эмульсий с помощью ПАВ, полиэлектролитов и коллоидных гидрозолей;
реагентные методы и технология разложения эмульсий СОЖ и моющих саствсрсв, стабилизированных смесями ионогенкьгх и неионогенных ПАВ;
ЇІублііктч'Лі н ііііґн'іГніішя г/омяты, по 7*сг«с лнсссптаШш onv^'iiib-оіїЗііО 12 печатных работ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции «Коагулянты и флокулянты в очистке природных и сточных вод» (г.Одесса, 1988г.); на научно-практической конференции «Научные основы и технология очистки водоемов и промышленных сточных вод от нефтепродуктов» (г.Киев, 1989г.); на международном симпозиуме «Чистая вода России» (г.Екатеринбург, 1999г.); на Всероссийской научно-практической конференции (г.Челябинск, Мнасс, 1993г.), на Всесоюзной научно-технической конференции (г.Екатеринбург, УГЛТА, 1996, 1997, 1998,2000 г.г.).
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, выводы и приложения. Работа изложена в объеме 192 страниц, содержит 48 рисунков и 7 таблиц. Библиографический список составляет 147 работ отечественных и зарубежных авторов.