Промышленные системы водоснабжения и водоотведения. Ресурсосберегаю

мике мицеллообразования и используется при описании свойств мицеллярных растворов. Почти все эти приложения основаны на представлении о ККМ как критической, пороговой величине.

Т а б л и ц а 1 . 1 1

Значение ККМ в зависимости от концентрации электролита и рН раствора с ОП-7

Действительно, ККМ – достаточно определенная величина, чтобы на ее основе построить двухразовую модель мицеллярного раствора, в которой критическая природа ККМ, по-видимому, несколько переоценивается.

Одним из наиболее распространенных практических приложений ККМ является расчет концентраций мицелл и мономеров

врастворе. Для многих случаев приближение, согласно которому ниже ККМ мицеллы отсутствуют, а выше ККМ изменения

вконцентрации мономера пренебрежимо малы, является вполне

обоснованным. Образование мицеллы − процесс, конкурирующий с другими процессами адсорбции или связывания, в которых участвуют мономеры. Для выяснения истинного смысла кажущихся ККМ, по-видимому, особенно нагляден подход, первоначально предложенный Хартли. Этот подход состоит в демонстрации резкого изменения дифференциальной электропроводности, когда концентрация раствора достигает ККМ (табл. 1.11). Проанализируем

41

изменение эффективности очистки моечных вод при разбавлении (рис. 1.14). Кривая См, определяющая остаточное содержание масла, меняет крутизну и имеет характерный излом. Это доказывает, что нелинейно изменяется эффективность деэмульгирования раствора.

Рис. 1.14. Изменение физико-химических характеристик моечных вод в области критической концентрации мицеллообразования: рН – водородный показатель;

Сс.о – сухой остаток, мг/л; См – остаточное содержание масла (нефтепродукта), мг/л; fо – удельная электропроводность, 1/Ом; β – вязкость, Ст; Що – общая щёлочность, мг·экв/л;

Щм – бикарбонатная щёлочность, мг·экв/л

Концентрация стабилизатора выше и ниже некоторой области на процесс очистки влияет различно.

42

Степень разбавления при других исходных концентрациях СМС могла быть другой, но изломы кривых, так или иначе, обозначают наличие области ККМ.

Таким образом, загрязненные моечные воды представляют собойсистемысчетковыраженнымиколлоидальнымисвойствами.

1.5.2. Солюбилизация загрязнений

Одним из наиболее важных свойств мицеллярных систем является их способность солюбилизовать различные соединения. Для водных мицелл солюбилизация тесно связана с гидрофобностью и дифильностью солюбилизата. В зависимости от структуры солюбилизата в этом процессе могут участвовать различные связывающие центры, в которых молекула солюбилизата ведет себя различным образом. Следует отметить, что места солюбилизации не фиксированы: наблюдается быстрое равновесие между различными возможными центрами связывания, равно как и между солюбилизованным состоянием и свободным веществом в растворе. В неполярных средах полярные соединения имеют тенденцию солюбилизоваться в виде агрегатов (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Солюбилизация в водных растворах ПАВ:

а– неполярных углеводородов;

б– частично полярных; в – полярных

Влияние температуры на процесс деэмульгирования раствора зависит от природы стабилизатора эмульсий. Увеличение

43

температуры благоприятно влияет на процесс очистки моющего раствора. Эффективность очистки моечных вод зависит от электролитического состояния системы (рис. 1.16).

Установлено, что ввиду универсального характера ПАВ неионогенного типа, обусловленного сбалансированностью гидрофильных и гидрофобных частей, молекулы имеют высокую обратимость. При содержании в растворах ПАВ анионоактивного типа, и особенно смеси ПАВ, процесс глубокого деэмульгирования идет в изоэлектрической области, соответствующей низким значениям рН.

Рис. 1.16. Кривые изменения содержания загрязнений при очистке моечных вод при разной температуре и рН

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ГЛАВЕ 1

1.Каков состав загрязненных моечных вод?

2.Как влияют отдельные ингедиенты на характер общего загрязнения?

44

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАГРЯЗНЕННЫХ МОЕЧНЫХ ВОД

2.1.ПОКАЗАТЕЛИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ.

ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Косновным определяемым показателям загрязненности моечных вод относят: нефтепродукты, взвешенные вещества, по- верхностно-активные вещества, силикаты, фосфаты, карбонаты натрия и другие. Их определение для моечных вод имеет свою специфику, на этом следует остановиться.

Нефтепродукты. Согласно определению, принятому Комиссией по унификации методов анализа природных и сточных вод (1968) и на Международном симпозиуме в Гааге (1968), за «нефтепродукты» при анализе следует принимать сумму неполярных и малополярных соединений, растворимых в гексане, т.е., по существу, сумму углеводородов (алифатических, алициклических, ароматических). Между тем при определении нефтепродуктов (НП) по методике ПНДФ.14.1:2.5-95 для экстрагирования НП используют четыреххлористый углерод. Наряду с нефтепродуктами в сточных моечных водах содержатся продукты окисления нефти: смолы и асфальтены, которые при определении ИКспектрометрией принято экстрагировать тетрахлоридом углерода. Существуют понятия «растительные и животные жиры и масла»,

атакже «соли высокомолекулярных жирных кислот» – мыла. Анализ их сильно затруднен одновременным присутствием в них минеральных масел и ПАВ. При раздельном определении идет многократная экстракция петролейным эфиром, при этом из сточной воды извлекаются все растворимые растительные, животные масла и нефтепродукты (минеральные масла).

Взвешенные вещества. Понятие «взвешенные вещества» (ВВ) при анализе отождествляют с понятием «грубодисперстные примеси», следуя классификации загрязнений в сточных водах по

45

размеру частиц на растворимые, коллоидные и взвеси. Однако для загрязненных моечных вод такие понятия значительно размыты. Для определения взвешенных веществ в сточных водах принят нормативный документ РД 33 – 5.3 18-96. В методике определения оговаривается обязательное отсутствие в стоке нефтепродуктов, что для загрязненных моечных вод невыполнимо. Способ определения взвешенных веществ в присутствии нефтепродуктов весьма неточен.

Таким образом, анализ сточных вод, содержащих одновременно взвешенные вещества, нефтепродукты и поверхностноактивныевещества, представляет сложную техническую проблему, требующую решения. Поэтому следует учитывать, что для моечных вод под определяемым ингредиентом понимается часть загрязнений, определяемых с помощью методик ПНДФ.14.1:2.5-95 (взвешенные вещества) и РД 33 – 5.3 18-96 (нефтепродукты) с заменой экстрагента на четыреххлористый углерод. Такая условно допустимая погрешность может иметь влияние на те или иные определения.

2.2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА

ЗАГРЯЗНЕННЫХ МОЕЧНЫХ ВОД

Методика выполнения анализов изложена в соответствующих природоохранных нормативных документах (ПНДФ), внесенных в Государственный реестр методик количественно-химичес- кого анализа (КХА), а также в аттестованных методиках КХА, разрешенных органом государственного экологического контроля.

В табл. 2.1 приведены методы определения загрязнений, применяемые для моечных вод.

Определение физико-химических характеристик вод проводили с применением методов титрометрии, колориметрии, гравиметрического метода, ИК-спектрометрии. Нормативные документы на объекты, методики выполнения измерений и методы испытаний приведены в табл. 2.2.

46

Гравиметрический метод определения массовой концентрации взвешенных веществ и общего содержания примесей в исследуемой воде основан на взвешивании высушенного при температуре 105±2 º С остатка до постоянной массы, полученного при выпаривании известного объема нефильтрованной исследуемой воды на водяной бане (см. табл. 2.2).

В соответствии с ГОСТ 27384 нормы погрешности при определении массовой концентрации взвешенных веществ в сточных водах составляют ±20 % в диапазоне 5–50 мг/ дм3, ±10 % – свыше 50–5000 мг/дм3 и ±5 % свыше 5000 мг/дм3. Погрешность определения общего содержания примесей не нормирована. Гравиметрические методы применяют в качестве арбитражных при определении магния, натрия, кремнекислоты, сульфат-ионов, суммарного содержания нефтепродуктов, жиров.

47

Т а б л и ц а 2 . 2

Нормативные документы на объекты, методики выполнения измерений и методы испытаний

по состоянию на 01 июня 2004 года

48

Потенциометрия находит применение при определении pH растворов. Метод определения величины pH проб воды основан на измерении ЭДС электродной системы, состоящей из стеклянного электрода, потенциал которого определяется активностью водородных ионов, и вспомогательного электрода сравнения с известным потенциалом. PH-метр – милливольтметр pH-150МА является одним из приборов, предназначенных для измерения активности ионов водорода (pH), окислительно-восстановительного потенциала(Eh) итемпературыводных растворов (рис. 2.1).

Титриметрические методы анализа используются при исследовании относительно концентрированных сточных вод с применением как цветных индикаторов для фиксирования конца титрования, так и специальных приборов– электрохимических и оптических. Титриметрические методы применяют для определения хлоридов, растворенного кислорода, биологически потребляемого кислорода, химическипотребляемогокислорода, общейжесткости.

Фотометрические (абсорбционные) методы анализа основаны на избирательном поглощении света анализируемым веществом. В зависимости от используемой аппаратуры в фотометрическом анализе различают спектрофотометрические методы – анализ по поглощению монохромотического света и фотоколориметрические – анализ по поглощению полихромотического света. Оба метода основаны на общем принципе – существовании пропорциональной зависимости между светопоглощением и концентрацией поглощающего вещества.

Фотометр фотоэлектрический КФК-3, применяемый при анализе сточных вод, предназначен для измерения коэффициентов пропускания и оптической плотности прозрачных жидкостных растворов, а также для измерения скорости изменения оптической плотности вещества и определения концентрации веществ

врастворах (см. рис. 2.1).

Вспектрофотометрических методах применяют более сложныеприборы– спектрофотометры, позволяющие проводить анализ как окрашенных, так и бесцветных соединений по избирательному поглощению монохроматического света в видимой, ультрафиолетовойилиинфракрасной областяхспектра(см. рис. 2.1).

49