3840

Таблица 3

Характеристика изыскания

190

Рис. 1. Микрофотография CoFe2O4 (II) и композиционного материала CoFe2O4/C

Рис. 2. Рентгенограммы CoFe2O4 (II) (а) и композиционного материала (б)

Итоги изысканий проиллюстрированы на рис. 3.

Рис. 3. Адсорбция катионов Cu2+ из раствора активированным углем (С) и композиционным материалом CoFe2O4/С

Выводы

1.Детализирована технологическая процедура по стадиям созидания при генерации CoFe2O4 (II) и композита CoFe2O4/C со структурой наноразмерного уровня.

2.Благодаря изысканиям выяснена и отрекоменжована концепция построения

композиции наноструктуры разрабатываемых веществ.

3. Концепция включает созидание комплексов и предстоящую их декструкцию вследствие повышения температуры раствора.

191

4. Проанализирована вероятность составления гомогенной суспензии, реализующей построение каркасной композиции феррита кобальта (II).

растворителем H2O.

6. Синтезированные образцы имееют возможность реализации в роли катализаторов, адсорбентов.

Литература

1. Dai, Y.Q., Dai, J. M., Tang, X.W., Zi, Z.F., Zhang, K. J., Zhu, X. B., Yang, J., Sun, Y. P. Magnetism of CoFe2O4 thin films annealed under the magnetic field // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2015. V. 394. P. 287–291.

2. Singh, S., Munjal, S., Khare, N. Strain/defect induced enhanced coercivity in single domain CoFe2O4 nanoparticles // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2015. V.386. P. 69–73.

3. Zhao, Y., Cao, B., Lin, Z., Su, X. Synthesis of CoFe2O4 / C nano-catalyst with excellent performance by molten salt method and its application in 4-nitrophenol reduction // Environmental pollution. 2019. V. 254. Issue Pt A. P. 112961.

4. Huang, S., Xu, Yu., Xie, M., Xu, H., He, M., Xia, Ji., Huang, L., Li H. Synthesis of magnetic CoFe2O4/g-C3N4 composite and its enhancement of photocatalytic ability under visiblelight // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2015. V. 478. P. 71–80.

5.Gan, L., Shang, S., Wah C., Yuen, M., Jiang, S.-Xiang, Hu E. Hydrothermal synthesis of magnetic CoFe2O4/grapheme nanocomposites with improved photocatalytic activity // Applied Surface Science. 2015. V. 351. P. 140–147.

6.Abdolmohammad-Zadeh, H., Rahimpour E. CoFe2O4 nano-particles functionalized with 8- hydroxyquinoline for dispersive solid-phase micro-extraction and direct fluorometric monitoring of

aluminuminhumanserumand watersamples//AnalyticaChimicaActa.2015. V. 881.P.54–64.

7.Foroughi, F., Hassanzadeh-Tabrizi, S.A., Amighian, Ja., Saffar-Teluri A. A designed magnetic CoFe2O4–hydroxyapatite core–shell nanocomposite for Zn(II) removal with high efficiency // Ceramics International. 2015. V. 41. P. 6844–6850.

8.Darwish, M.S.A., Kim, H., Lee, H., Ryu, C., Lee, J.Y., Yoon, J. Synthesis of magnetic ferrite nanoparticles with high hyperthermia performance via a controlled co-precipitation method //

Nanomaterials. 2019. V. 9. Issue 8. No 1176.

9.Kim, K.J., Park, J. Spectroscopic investigation on tetrahedral Co2+ in thin-film CoFe2O4 // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2019. V. 92. Issue 1. P. 40-44.

10.Yaqoob Al., Bououdina K., Akhter M., Najar M.S. Al., Vijaya B., J.J. Selectivity and

efficient Pb and Cd ions removal by magnetic MFe2O4 (M = Co, Ni, Cu and Zn) nanoparticles // Materials Chemistry and Physics. 2019. V. 232. P. 254-264.

11.Jang, J.S., Hong, S.J., Lee, J.S. Synthesis of Zinc Ferrite and Its Photocatalytic Application under Visible Light // Journalof the Korean PhysicSociety.2009.V.54. No.1. P.204-208.

12.Шабельская, Н. П. Процессы фазообразования в системе NiO – CuO – Fe2O3 – Cr2O3 при разложении солей // Неорганические материалы. 2014. Т. 55. № 11. С. 1205-1209.

ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет имени М.И. Платова», ЮРГПУ (НПИ), Новочеркасск, Россия

M.A. Egorova, N.P. Shabelskaya, G.M. Chernysheva

SYNTHESIS OF NANOSCALE COBALT (II) FERRITE AND ITS ADSORPTION

PROPERTIES

The procedure for the synthesis of CoFe2O4(II) and the formation of composites based on ferrites is recommended. The realization of the created composites is justified, their practical confirmation when extracting Cu2+ cations from electrolytes. It is shown that the composite material exhibits increased adsorption activity.

Keywords: cobalt (II) ferrite, composite material based on cobalt (II) ferrite, organo-inorganic composite material, synthesis of ferrites of transition elements, purification of aqueous solutions from copper cations.

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «South Russian State Polytechnic University named after M.I. Platov», YURGPU (NPI), Novocherkassk, Russia

192

УДК 665.772

О.Н. Кузнецова, Д.Е. Фролов

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ

Одной из экологических проблем современного общества является проблема накопления промышленных отходов на специализированных полигонах, а именно рассмотрены проблемы накопления отходов нефтеперерабатывающей промышленности и производства растительных масел. В статье предлагается использовать данные отходы в качестве основных составляющих при производстве углеродсодержащего топлива. Исследованы химические составы рассматриваемых отходов и установлена целесообразность использования их в производстве топливных брикетов.

Ключевые слова: полигоны, отходы, нефтеперерабатывающая промышленность, топливо, брикеты, экологическая проблема.

В РФ существует огромное количество экологических проблем. В основном эти проблемы связаны с промышленными предприятиями, на которых образуются отходы производства. Основная часть их складируются на специализированных полигонах, которые являются источниками загрязнения атмосферы, почвы, подземных вод. Большая часть полигонов по эксплуатации и содержанию не отвечают требованиям природоохранного законодательства, предъявленным к сооружениям такого типа [1-5]. Процедуры природного разложения остатков до незначительных показаний токсичности развиваются во времени неспешно, временной интервал модификации ингредиентов достигает до 100 лет относительно скорости их формирования. По этой причине приходится отводить добавочные полигоны ради размещения остатков объектов техносферы, а на следующем этапе развития процесса это послужит стимулом повышенной контаминации окружающей среды (ОС). На сегодняшний день успешной и динамично развивающейся отраслью в Российской Федерации является нефтеперерабатывающая промышленность и основной, однако она является ещё и основной отходообразующей отраслью. На всех стадиях переработки нефти образуются отходы, которые позволительно разграничить на 4 группы:

1.Отходы, образованные после очистки резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов.

2.Шламы, образованные после очистки сточных вод, которые содержат нефтепродукты.

3.Отходы от производства присадок к маслам.

4.Грунт и песок, загрязненный нефтью или нефтепродуктами.

На всех предприятиях действуют программы по экологической безопасности, однако степень отрицательного воздействия на природную окружающую среду отходов нефтепереработки не снижается. Это связано с нерациональным использованием отходов данной промышленности. Предотвращение, снижение объемов нефтеотходов хотя и являются привычными целями нефтеперерабатывающей промышленности, но, как показывает жизнь, не решают самой проблемы. И поэтому большая часть отходов направляется на специализированные полигоны, шламонакопители, которые занимают огромные территории и является источником загрязнения компонентов окружающей среды [1]. Характеристика воздействия нефтяных шламовых накопителей на окружающую среду представлена на рисунке. Обособленным детерминантом среди ряда преобладающих предикторов неблагоприятного прессинга на ОС служит химический состав нефтешламов. При длительном хранении шламов на открытом воздухе они приобретают пастообразное состояние с влажностью 60-80 %, при этом происходит изменение химического состава,

193

включающего парафины, нефтепродукты, асфальтены и смолы. Именно они и определяют выбор метода переработки и обезвреживания нефтяных шламов [2]. При выборе метода переработки учитывается консистенция, состав нефтяного шлама. Суть методов переработки нефтешламов, краткое описание их представлена в табл. 1.

Рис. Характеристика воздействия нефтяных шламовых накопителей на окружающую среду

194

Таблица 1

Характеристика методов переработки нефтесодержащих отходов

Несмотря на то, что существует немало методов утилизации нефтешламов, проблема переработки и использования их остается актуальной. И поэтому на сегодняшний день требуется поиск принципиально новых технических решений. И одним из решением данной проблемы является использование нефтешламов, как целевого продукта в других отраслях промышленности. Одним из перспективных методов утилизации нефтешламов является использование его в качестве основного компонента при производстве углеродсодержащего твердого топлива. В качестве основного горючего компонента топливного брикета, авторами рассматривался нефтешлам, образованный вследствие технологии изготовления присадок. Рассматриваемые остатки характеризуются композитным конгломератом с предельной кумуляцией органических и минеральных ингредиентов, а их концентрация обусловливается наличием вредных и посторонних примесей в первичном материале и процедуре реализации синтеза базисного изделия [1]. В результате проведенных исследований химического состава нефтешламов от производства присадок, позволил сделать вывод о целесообразности использования их после обезвоживания в качестве основного горючего компонента (в исходном содержании влаги 25-35 %). Шлам исследовали на хромато-масс-спектрометре, определяли содержание органических и неорганических ингредиентов. Обследование исследовательской информации изображено в табл. 2.

Таблица 2

Качественное и количественное содержание дегидратированного нефтяного шлама

195

Окончание табл. 2

Информация табл. 2 позволяет констатировать, основными компонентами, являются парафинонафтеновые углеводороды состава С9-С38. Данный спектр аналогичен спектру твердого парафина, которые легко взаимодействуют с кислородом воздуха, при этом выделяется большое количество тепла в виде пламени. Кроме того, парафинонафтеновые углеводороды обеспечивают равномерность горения. В качестве связующей добавки предлагается использовать отход лузгу, который в большом количестве образуется на масложировых комбинатах при производстве растительного масла. Насыпная плотность лузги подсолнечника низкая, что способствует ухудшения её транспортировки. В связи, с чем масложировые предприятия вынуждены лузгу хранить на предприятии, поглощая значительные территории, каковые в свою очередь производят токсический неблагоприятный эффект на ОС и являются пожароопасным источником. Химический состав лузги представлен в табл. 3 [3].

Таблица 3

Как видно из табл. 3, основным компонентом лузги является клетчатка. Клетчатка имеет сложное углеводородное строение и волокнистую структуру. Наличие углерода в клетчатке повышает теплотворность композиций, а волокнистая структура позволяет создать так называемый каркас для усиления прочности брикетов. Для повышения механической прочности в состав в качестве структурообразующей добавки используется нефтяной кокс, который является остатком вторичной переработки нефти. Качественный и количественный элементный состав нефтяного кокса отображен в табл. 4 [4].

Таблица 4

Качественная и количественная элементная совокупность нефтяного кокса

Как видно из табл. 4, основу нефтяного кокса составляет углерод и как следствие обладает высоким показателем теплотворности, что существенно повышает теплоту сгорания топливных брикетов. Таким образом, использование добавок, таких как нефтяной кокс, в качестве связующего и лузги в качестве наполнителя, позволяет не только повысить теплотворную способность, но и увеличить их механические свойства, так как в процессе брикетирования нефтяного кокса и лузги семян за счет разности размеров и волокнистой структуры создается «каркас», заполненный нефтешламом. Кроме того, получение топливных брикетов осуществляют простым способом, который не предполагает использование дорогостоящего оборудования: все входящие в состав компоненты одновременно загружают в любую емкость, которая наделена перпендикулярной мешалкой. Совокупность ингредиентов смешивается при нагревании до изготовления гомогенного конгломерата. Дальше производят брикетирование на штемпельном прессе и давлении 600800 кг/см2 [5]. Топливные брикеты получаются плотные с шероховатой поверхностью и обладают высокой механической прочностью от 3,6 до 4,2 МПа, высокой теплотой сгорания от 6890 до 7160 ккал/кг. Они преимущественно стойкие и непроницаемые по отношению к воде, а именно об этом свидетельствует наименьшее поглощение воды, варьирующееся в диапазоне 0,001-0,1 % и незначительное включение в состав до 2 % золы. Приведенные в статье материалы позволяют сделать вывод о том, что отходы нефтеперерабатывающего производства и маслодобывающей промышленности могут быть использованы при производстве углеродсодержащих топливных брикетов, что решает проблему утилизации отходов этих производств.

197

Литература

1.Винников А. Л. Исследование комплексного влияния полигона отходов нефтеперерабатывающих заводов на окружающую среду: на примере ООО «ЛукойлВолгоград нефтепереработка»: дис. канд. тех. наук / ВолгГТУ. Волгоград: ВолгГТУ, 2003. 151 с.

2.Петровский Э. А., Соловьев Е. А., Коленчукрв О. А. Современные технологии переработки нефтешламов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. №4. С. 124-132.

3.Ковехова А. В. Особенности химического состава плодовых оболочек подсолнечника и продуктов их переработки: дис. канд. хим. наук ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет». Владивосток, 2016. 143 с.

4.Кретинин М.В. Механотехнологические аспекты нефтяного кокса / Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ. 2009. 328 с.

5.Топливный брикет и способ его получения: пат. 2707297 от 26.11.2019 Российская Федерация, МПКС10L07 5/02, С10L07 5/06, С10L07 5/12, С10L07 5/14, С10L07 5/44 / О.Н. Кузнецова, Ю. В. Никитенко, Е. В. Москвичева; заявитель и патентообладатель Воронеж. ВУНЦ ВВС «ВВА». № 2018104411; заявл. 05.02.2018; опубл. 26.11.2019. Бюл. № 33.

ФГКВОУ ВО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации», (ВУНЦ ВВС «ВВА»), Воронеж, Россия

O.N. Kuznetsova, D.E. Frolov

PROSPECTS FOR THE USE OF INDUSTRIAL WASTE IN THE PRODUCTION

OF FUEL BRIQUETTES

One of the environmental problems of modern society is the problem of accumulation of industrial waste in specialized landfills, namely, the problems of accumulation of waste from the oil refining industry and the production of vegetable oils are considered. The article suggests using these wastes as the main components in the production of carbon-containing fuels. The chemical compositions of the waste under consideration are investigated and the expediency of using them in the production of fuel briquettes is established.

Keywords: landfills, waste, oil refining industry, fuel, briquettes, environmental problem.

Federal State State-Owned Military Educational Institution of Higher Education «Military Training and Research Center of the Air Force «Air Force Academynamed after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin» (Voronezh) of the Ministry of Defense of the Russian Federation, (VUNTS Air Force «VVA»), Voronezh, Russia

198

УДК 624.131.3, 550.84

К.В. Кузьмина

ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗО-ГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕРРИТОРИИ ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В СОСТАВЕ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ

Проведена оценка газогенерации полигона твердых бытовых отходов в рамках проведения инженерно-экологических изысканий с использованием поверхностной газовой съемки и шпуровой газовой съемки и реализован последующий анализ результатов.

Ключевые слова: инженерно-экологические изыскания, газо-геохимические исследования, полигон ТБО, эмиссия биогаза.

Полигоны захоронения ТБО в период функционирования и по окончанию на протяжении продолжительного временного отрезка обозначаются генезисами выплесков в воздушную зону ингредиентов в газовой фазе, образующихся в процессе разложения органосодержащих фракций отходов в аэробных и анаэробных условиях.

Цель исследования: оценка газогенерации полигона ТБО в рамках проведения инженерно-экологических изысканий.

Задачи исследования

1.Проведение поверхностной газо-геохимической съемки.

2.Проведение шпуровой газовой съемки.

3.Расчет и оценка интенсивности эмиссии биогаза.

Разделяют пять фазовых газо-геохимических состояний преобразования отходов [1] (табл. 1, рис. 1) на протяжении процедуры расщепления и дезинтеграции органических ингредиентов ТБО на свалках мусора.

Рис. 1. Фазовое газо-геохимическое состояние полигона

199