Проблемы экологии автотранспорта / volume1

МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПАЛЛАДИЕВЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ В ТЕХНОЛОГИИ ЖИДКОФАЗНОГО ГИДРИРОВАНИЯ ФЕНОЛА

Ташкараев Р.А., Кедельбаев Б.Ш., Махатова А.И.

Казахстанский университет дружбы народов 160000, Казахстан, г. Шымкент, ул.Толе-би 32.

В промышленности основного органического и нефтехимического синтеза широко используются процессы гидрирования ароматических кислородсодержащих соединений с целью получения главным образом кетонов [1].

Нами исходя из фундаментальных прогрессивных результатов каталитической науки, синтезированы серии новых образцов модифицированного нанесенного палладиевого катализатора для процессов гидрирования ароматических соединений. Исследованы их химический, фазовый и гранулометрический составы, пористая структура, адсорбционная, десорбционные, способности по водороду, а также осуществлен каталитический процесс гидрирования фенола в жидкой фазе [2].

Изучено промотирующее действие метталлов переходной группы на свойства палладиевых катализаторов, и на их каталитические свойства в реакции жидкофазного гидрирования фенола. Разработаны принципы подбора катализаторов и модифицирующих добавок.

Жидкофазное гидрирование проводится путем барботирования водорода через жидкую реакционную массу [3]. Реакционная масса в процессах жидкофазного гидрирования, как правило, трехфазной (жидкий реагент, твердый катализатор, газообразный водород). Реакция протекает на поверхности катализатора, причем ее скорость зависит от концентрации водорода в жидкости, скорости его растворения в реакционной массе и скорости диффузии водорода к поверхности катализатора. Нами решена задача - исключить энергоемкую стадию дегидрирования циклогексанола, что упростит технологию и уменьшит себестоимость продукта. Для этого

321

необходимо было увеличить конверсию до 100%. Анализ литературных данных показывает, что это возможно осуществить только за счет увеличения удельной поверхности катализатора и ведения процесса в жидкой фазе. Для проведения исследований в качестве катализатора был использован палладий (1,0-2,0 %) нанесенный на активированный уголь. Палладиевые катализаторы готовили нанесением поверхностного слоя металла на различные носители — окись алюминия, уголь, силикагель и т. Для приготовления катализаторов мы использовали хлористые соли палладия-PdCI2·2H2O Хлорид молибдена-МoCI2·6H2O; Хлорид никеля-NiCI2·2H2O; Хлорид хрома-CrCI3·9H2O; Хлорид марганца-MnCI2·6H2O; Хлорид железа-FeCI2.

Как показывают результаты исследования, модифицирующие добавки, наряду с активностью значительно увеличивают и стабильность катализаторов. Выявлено, что наибольшей стабильностью обладают многокомпонентные сплавы с добавками молибдена.

С целью определения влияния содержания модификатора опыты проводились при температуре 0 - 200 0С, давлении водорода 4,0 МПа.

Таким образом, оптимальным составом катализатора для гидрирования фенола в жидкой фазе является 1,0% Pd – 1,0% Мо/С и наиболее приемлемым для проведения процесса фенола до циклогексанона является давление водорода 4,0 МПа и температура процесса 170 ºС.

[1]Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Издательство «Химия», Москва 1971

[2]Ташкараев Р.А., Кедельбаев Б.Ш. Исследование гетерогенных катализаторов гидрирование ароматических углеводородов.// Известия НАН РК. Серия Химическая. – 2010.- № 4. – С. 3-8.

[3]Ташкараев Р.А, Кедельбаев Б.Ш., Хайдаров М.Х., Кабылбекова А.Т. Исследование процесса получения циклогексанкарбоновой кислоты каталитическим гидрированием бензойной кислоты в жидкой фазе.// Научный вестник Южного региона.- Шымкент. – 2010. № 11.-С.- 3-8.

322

ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ЙОШКАР-ОЛИНСКОЙ ТЭЦ-2

Филиппова С.С., Куликов В.Ю., Репняков В.И., Киреев И.Г.

ФГБОУ «Марийский государственный технический университет», 424000, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3; IvanovAA@marstu.net

В Республике Марий Эл (РМЭ) имеется единственное хранилище жидких отходов, которое принадлежит ЙошкарОлинской ТЭЦ-2. Сброс идет с химического цеха, которые включают в себя регенерационные воды после натрийкатионитовых фильтров, нейтрализованные воды после регенерации обессоливающей установки с котлотурбинного цеха, сточные воды с охлаждения пробоотборных точек, охлаждения сетевых насосов, периодического опорожнение циркводоводов, сетевых трубопроводов, котлов.

Так как сброс воды хранилище идет преимущественно с химического цеха, то в состав этой воды входят такие загрязняющие вещества, как: нефтепродукты, хлориды, сульфаты, железо, медь, натрий, кальций и др. В связи с критической отметкой заполнения пруда-накопителя предусмотрен сброс воды в обводненный карьер, а затем в реку Малая Кокшага.

Ежемесячные наблюдения за качеством сточных вод в хранилище в период с октября 2007 по декабрь 2010 года показали, что наблюдается превышение концентрации по

БПКполн до 1,7 ПДК, натрию до 4,9 ПДК, нефтепродуктам до 1,8 ПДК, сухому остатку до 2,8 ПДК и хлоридам до 5,1 ПДК.

Объем сбрасываемых сточных вод в год может достигать 179900 м.куб/год. Сброс сточных вод осуществляется по мере наполнения хранилища через вакуумный водосброс. Последний сброс сточных вод был произведен в 2010 году. После жаркого лета 2010 года уровень воды в хранилище, имеющей общий объем 3,7 млн.м3 и площадь 303 тыс.м2 (30,3 га), опустился до безопасной отметки и до настоящего времени потребности в сбросе не возникает.

323

В случае регулярного сброса сточных вод их хранилища жидких отходов неизбежно загрязнение прилегающих поверхностных и подземных вод. Между тем наблюдения за качеством природных и подземных вод прилегающих к хранилищу имеют результаты единичных наблюдений, которые фиксируют наличие загрязнений характерных для сточных вод хранилища. Это вызывает опасения экологических организаций.

Между тем в РМЭ имеется уникальное для Поволжья естественное озеро Соленое. Свое название озеро Соленое взяло из-за высокого содержания в своей воде минеральных солей. Минерализация озера самая наибольшая из обследованных - 4,24 г/л. В питании этого озера основную роль играют сульфатные воды нижней перми, что и определяет минерализацию водной массы. Зеркало водной поверхности которого имеет площадь 4 га, объем водной массы достигает 252926 куб. м. Вода озера темнокоричневого цвета и малопрозрачна (0,5 м). Заметно резкое послойное разделение: поверхностный слой–сульфатно–натриевый, что соответствует соленым водам, на глубине высокое содержание хлоридов, сульфатов, кальция, аммония, нитритов, сероводорода.

Таким образом, исследователям представлена возможность сравнивать влияние искусственного и естественного водоема, влияние их сильно минерализованных вод на окружающую среду в условиях Республики Марий Эл.

324

СОРБЦИЯ ПОЧВОЙ ИОНОВ МЕДИ

Харалдина Е.А., Шумилова М.А., Петров В.Г., Лопатина М.В.

ФГБУН Институт механики УрО РАН, 426067, Россия, г. Ижевск, ул. Т. Барамзиной, 34, mashumilova@mail.ru

Важным показателем способности почвы к удержанию загрязнителей в ней является ее ионообменная емкость, что характеризует свойства почвенного поглощающего комплекса (ППК) [1]. Нами проводилось изучение сорбции ионов меди (2+) на образцах почвы, характерных для региона. Ионы меди могут попадать в окружающую среду в результате различных техногенных воздействий, т.к. металл широко применяется в машиностроительной, приборостроительной, металлургической отраслях промышленности, поэтому медь может находиться в отходах, выбросах и сбросах таких производств в различных формах. Сорбцию ионов меди на образцах почвы изучали для растворов медного купороса. Соотношение массы твердой и жидкой фазы составляло примерно Т : Ж = 1 : 3,5. Фазы перемешивались в течении нескольких дней до установления равновесия. Анализ концентрации ионов меди в растворе проводили методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборе «Shimadzu-AA7000». На рис. показаны зависимости концентрации ионов меди в растворе от времени контакта фаз для двух образцов почвы. Количество поглощенных ионов меди при сорбции ППК исследуемых образцов почвы определяли по формуле:

где Ст — количество сорбированной меди на килограмм почвы, мг/кг; С0 , Ср — исходная и равновесная концентрация ионов меди в растворе соответственно, мг/дм3 ; V-объем раствора, ; m- масса почвы, кг.

В таблице приведены значения Ст по ионам меди для двух видов почвы. Так как, вероятно, что в сорбции ионов меди

325

принимают участие гуминовые основания, содержащиеся в почве, то в таблице также приведено отношение Ст к содержанию гумуса в исследуемых образцах почвы. Из таблицы видно, что значение Ст было близко к принятому значению ПДК в почве для меди ( ПДК Сu - 3 мг/кг [2]).

Рис. Зависимости концентрации ионов меди в растворе от времени

контакта фаз для двух образцов почвы Т : Ж = 1 : 3,5

Таблица

Концентрация сорбированных ионов меди для двух видов почвы и её отношение к содержанию гумуса

[1]ГОСТ 17.4.2.03-86. Охрана природы. Почвы. Паспорт почв. – Введ. 01.07.1987, с изменениями от 16.01.2009. – М.: Стандартинформ ,2009. – 4 с.

[2]МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. –

Введ. 5.04.99. – М., 1999. – 32 с.

326

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ В УСОВЕРШЕНСТВОВАНИИ

СХЕМ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Цымбалюк Н. И., Лупашку Ф.Г.

Институт химии Академии Наук Республики Молдова, MD2028, Республика Молдова, г.Кишинев, ул. Академией,3; timbaliuc_nina@yahoo.com

Oдним из наиболее экологичных методов водоподготовки является использование активных углей в процессе очистки природных и сточных вод. Пористая структура и физикохимические свойства адсорбента является основными характеристиками определяющими эффективность использования активных углей.

В данной работе проведены результаты исследования адсорбционных процессов целого ряда загрязняющих воду веществ (красителей, поверхностно-активных веществ, ароматических соединений, ионов тяжёлых металлов) на активных углях, полученных в лабораторных условиях из вторичного сырья сельскохозяйственных предприятий (CA-36, CAO-36, CAS-23) и на промышленной марке активного угля

(АГ-5).

Концентрацию красителей, ароматических соединений определяли на спектрофотометре UV-VIS, модель JENWAY 6505, а адсорбцию рассчитывали по уравнению (1)Ж

где C0 – исходная концентрация, mmoл/л; Ce – равновесная концентрация, mmoл/л; V – обьём раствора, л; m – масса угля, г.

Концентрацию ионов тяжёлых металлов определяли осцилополярографическим методом согласно уравнению (2)

327

где: Cst – концентрация стандартного раствора; H1 – исходная высота волны; H2 – высота волны после добавления стандартного раствора; Vx – обьем исследуемого раствора; Vst – обьем добавленного стандартного раствора.

В представленной работе был исследован процесс сорбции ионов тяжёлых металлов (Cu2+, Cd2+, Pb2+) из однокомпонентных водных растворов и из смеси с о- нитроанилином или п-нитрофенолом на исходном активном угле CA-36 и на окисленном образце CAO-36. Анализ полученные результатов позволил установить, что ионы тяжёлых металлов и молекулы ароматических соединений иммобилизируются раздельно на поверхности окисленных активированных углей. Сорбция ионов тяжёлых металлов осуществляется посредством кислотных функциональных групп на поверхности активных углей на основе ионного обмена и/или образования донор-акцепторных связей с кислородом кислотных групп. Адсорбция ароматических соединений осуществляется на гидрофобной части активных углей посредством дисперсионных сил.

Полученные результаты по исследованию иммобилизации ионов тяжёлых металлов и ароматических соединении позволяют нам предложить для усовершенствования схем очистки сточных вод от такого рода загрязнителей целесообразность добавления фильтра с окисленным активным углём.

Эффективность использования активных углей в процессе очистки текстильных сточных вод значительно повышается если после коагуляции удаётся снизить концентрацию красителей до значений ниже критической концентрации мицелообразования. Для извлечения оставшихся после коагуляции веществ были использованы активные угли: CAS23 (полученный из персиковых косточек) и АГ-5. Установлено превосходство адсорбционных свойств активированного угля CAS-23 в сравнении с промышленным АГ-5 для изученной пробы сточных вод. На основе полученных результатов предложено усовершенствовать схемы очистки текстильных сточных вод добавлением фильтра с активированным углём.

328

УТИЛИЗАЦИЯ ИРРИТАНТОВ 2-ХЛОР-1-ФЕНИЛЭТАНОНА-1

И 2-ХЛОРБЕНЗИЛИДЕНМАЛОНОНИТРИЛА

Шевердов В.П., Ростилова Е.А., Насакин О.Е.

аФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова», 428015, Россия, г. Чебоксары,

Московский пр., 15; SheverdovVP@yandex.ru

На складах Министерства обороны Российской Федерации имеются запасы 2-хлор-1-фенилэтанона-1 (CN) и 2- хлорбензилиденмалононитрила (CS), которые необходимо утилизировать [1]. Известный способ утилизации CS и CN заключается во взаимодействии их в присутствии каталитических количеств пиперидина с получением 2-фенил-3- хлор-4-(2-хлорфенил)-5-циано-6-амино-4H-пирана [2]. Однако это вещество не применяется в каких-либо производствах и не имеет практически важных свойств.

Мы разработали новые способы утилизации CS и CN с получением практически важных веществ: 2-хлорбензойной кислоты и бензойной кислоты.

Схема

Реакции проводятся без использования органических растворителей и адаптированы к быстрому внедрению в производство. 2-Хлорбензойная кислота используется в производстве лекарственных препаратов циклоферон, диклофенак, органического полупроводника акридон, а также как полупродукт для красителей и пестицидов. Бензойная

329

кислота служит для получения бензоилхлорида, фенола, бензоатных пластификаторов, используется как консервант, применяется в медицине при кожных заболеваниях, как наружное антисептическое (противомикробное) и фунгицидное (противогрибковое) средства.

[1]Федеральная целевая программа промышленной утилизации вооружения и военной техники. Приложение №1-8. Целевая программа промышленной утилизации вооружения и средств радиационной, химической

ибиологической защиты М.: 2002. – 145 с.

[2]Патент РФ №2359724 от 01.11.2007. Мигачев Ю.С., Мигачев А.С., Сорокин П.А., Синькелев А.П., Соловых С.Н., Кузнецова С.В., Львов А.Н. Способ утилизации 2-хлор-1-фенилэтанона-1.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗОЛООТХОДОВ УГОЛЬНОЙ ТЭС

Шевердяев О.Н., Гвоздев В.М., Приб А.С.

ФГБОУ «Московский государственный открытый университет им. В.С Черномырдина», 107996, Россия, Москва, ул. Павла Корчагина д.22.

olegn3711@mail.ru, vera3711@mail.ru

Для оценки экологической безопасности были проведены испытания золы с электрофильтров ТЭЦ – 22филиал ОАО «Мосэнерго» в ФГУ здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Московской области», которое выдало сертификат соответствия золы требованиям нормативных документов и санитарно – эпидемиологическое заключение о соответствии золы государственным санитарно – эпидемиологическим правилам и нормативам и её можно использовать в качестве компонента для изготовления строительных материалов и изделий. В сертификате указано соответствие содержания металлов (Ca,Mn,Cu,Ni,Hg, Pb, Cr, Zn) и мышьяка, что подтверждает нетоксичность золы.

Радиационная безопасность золы с электрофильтров ТЭЦ – 22 – филиал ОАО «Мосэнерго» подтверждается: 1) заключением Мос НПО «Радон»: согласно нормам

330