Органические компоненты препарата Гидро-Х. 

Изучение состава органической фракции препарата было проведено методами химического анализа (для танина и лигнина) и хромато-масс-спсктроскопии на приборе «Saturn-2000». В основу этого анализа положены «Методы 6258270 американского агентства по окружающей среде». Исследуемое вещество в двух порциях раздельно обрабатывали щелочью и кислотой. Затем щелочной и кислотный экстракт подвергали анализу. Результаты анализа получали в виде хроматограмм за период времени 0,0 — 39,97 мин с количественным компьютерным определением суммарной кон-

Рис. 7.11. Фрагмент хроматограммы щелочной вытяжки препарата Гид- ро-Х за период времени 9—15 мин (надписи над пиками обозначают время выхода вещества и его процентное содержание в смеси)

Рис. 7.12. Фрагмент хроматограммы кислотной вытяжки препарата Гид- ро-Х за период времени 29 — 34 мин (надписи над пиками обозначают время выхода вещества и его процентное содержание в смеси)

центрации определенного класса органических соединений. На рис. 7.11 и 7.12 приведены фрагменты хроматограмм щелочной и кислотной вытяжек, а в табл. 7.7 — результаты анализа.

Обнаружено три класса органических соединений — углеводороды, спирты и высшие кислоты (табл. 7.7). Индивидуально идентифицированы этиленгликоль и камфора. Все эти соединения выполняют определенную роль при обработке воды.

В водных растворах танины образуют мицеллы, соединяющие до 10 — 20 молекул.

щелочной среде. Термостойкость реагента ограничена 120—140 °С. При экстракции из растений танина щелочью при повышенной температуре происходит частичное сульфатирование танина. Имеющаяся в растворе сера прочно связывается с танинами, образуя новые гидрофильные группы. Этот процесс улучшает и стабилизирует реагент.

Танины являются активными хелатогенами (комплексообразо- вателями), создают внутрикомплексные соединения с поливалентными переходными металлами. В результате также образуются высокогидрофильные стабилизирующие слои, удерживающиеся

Рис. 7.13. Изменение характера кристаллов СаС03 под действием танина 300

Рис.

вместе с катионами молекулярными силами, которые предотвращают агрегирование твердых частиц. Щелочная среда, увеличивая емкость обмена и придавая мицеллам реагента развернутую конформацию, способствует стабилизации комплексов. Эти свойства танина используют при обработке воды.

На рис. 7.13 показано прекращение роста кристаллов СаС03 под действием танина. Танин препятствует образованию накипи благодаря своей способности останавливать рост кристаллов и диспергировать осажденный карбонат кальция (рис. 7.14).

Рис. 7.15. Микроструктура осадков, полученных после обработки воды

(увеличение в 400 раз):

а — реагент NaOH, pH 10,04, t = 100°С; б— реагент Гидро-Х, pH 10,02, t = 100°С

Аналогичными свойствами обладает лигнин. В пресных водах эффективность лигнина повышается при увеличении щелочности. Термостойкость лигнина значительно выше, чем танина. Модифицированные лигнины способны выдерживать температуру до 275 °С. Наиболее эффективно их применение в интервале температур 150 — 250 °С.

Производные лигнина эффективно борются с отложениями фосфата кальция и оксидов железа.

Присутствие танина и лигнина в составе Гидро-Х оказывает влияние на структуру образующихся осадков.

Применение препарата Гидро-Х обеспечивает образование более мелкого и аморфного осадка, чем при использовании коагулянтов простого состава. На рис. 7.15, а показана микроструктура осадка через 75 мин после его получения в растворе. В качестве осадителя использовали раствор NaOH. Четко видно, что осадок имеет кристаллическую структуру. Образуются кристаллы кубической формы, что характерно для структуры кальцита.

На рис. 7.15, б представлена микроструктура осадка, полученного в тех же условиях, но с использованием реагента Гидро-Х.

В качестве флокулянтов и комплексообразователей в составе Гидро-Х используют танин и лигнин. Их совместное присутствие расширяет температурный диапазон эффективности препарата до 230-250 "С.

В подгруппе углеводородов основное содержание приходится на ароматические углеводороды. Под этим названием объединяют все органические соединения, в молекуле которых содержится группа из шести атомов углерода С6Н6, носящая название бензола. К группе спиртов, определенных анализом, относятся фенол и его гомологи. Они образуются при сухой перегонке древесины или при обработке ее щелочами. Общая формула С6Н5ОН, в основе лежит бензол с замещением одного атома водорода на группу ОН.

Фенол и его гомологи принадлежат к группе полиэлектролитов и могут выполнять при обработке воды роль дополнительных флокулянтов.

Одноатомные предельные спирты имеют формулу C„H2„_,OH.

Многоатомные спирты образуются при замещении в углеводородах двух, трех и более атомов водорода на группу ОН.

В составе спиртов был идентифицирован этиленгликоль — НОН2С—СН2ОН в количестве 0,8—1,2 мг/л. Этот продукт был заявлен и в сертификате фирмы. Присутствие этиленгликоля в реагенте снижает температуру его замерзания и уменьшает унос влаги с паром за счет предотвращения вспенивания.

Многоатомные спирты применяют в качестве пеногасителей. Они способствуют получению пара высокой чистоты.

Высшие кислоты (С5—С15) образуются в растворах каустика в результате гидролиза лигнина. Они имеют общую формулу СН3—(СН2)„—СООН. К этой же группе относятся оксикисло- ты, содержащие одновременно гидроксильную ОН- и карбонильную СООН~ группы. Многие из оксикислот имеют природное происхождение, в том числе и указанная в сертификате маннуроновая кислота.

В промышленности получают смесь высших кислот без разделения их на отдельные соединения и используют как эмульгаторы.

Таким образом, данные по составу препарата Гидро-Х позволяют сделать ряд выводов: в основе метода очистки с применением препарата Гидро-Х лежит содово-каустический метод; в качестве коагулянтов используются соединения железа и кремния; соединения фосфора, входящие в состав Гидро-Х, выполняют роль ингибиторов коррозии; высокая эффективность препарата обусловлена применением комплекса органических флокулянтов, обеспечивающих широкий температурный диапазон их использования; в состав препарата входят соединения на основе органических спиртов, которые выполняют роль пеногасителей, что способствует выработке высококачественного пара; смесь высших кислот выполняет функции эмульгаторов и препятствует поступлению в пар примесей солей.

Полученные результаты являются основой для разработки новых композиций препаратов для очистки воды.

Контрольные вопросы Охарактеризуйте топливно-сырьевые ресурсы Российской Федерации. Какие виды органического топлива вам известны? Каковы тенденции использования определенных видов топлива? Каковы физико-химические основы получения энергии и какие физические законы лежат в основе этого явления? Назовите виды промышленной энергии. Что представляют собой первичные и вторичные виды энергии? Какие виды энергии относятся к возобновляемым? Приведите экологическую характеристику энергетической отрасли. Опишите виды отходов тепловых электростанций. Приведите экологическую характеристику и состав твердых отходов ТЭС. Охарактеризуйте состав дымовых газов. Опишите методы и аппаратуру, применяемую при очистке отходящих газов ТЭС. Дайте характеристику методов очистки газов от диоксида серы.

Опишите методы и аппаратуру, применяемые для уменьшения содержания серы в топливе. Каковы перспективы этих методов? Что называется конверсией топлива? С какой целью она проводится? Каким образом можно получить малолетучие соединения серы в процессе горения топлива? Приведите сравнительную характеристику физико-химических методов очистки газов. Опишите сущность адсорбционных методов очистки газов. Какие абсорбционные методы очистки газов вам известны? Охарактеризуйте физико-химические закономерности получения энергии на АЭС и перспективы развития. Приведите экологические аспекты атомной энергетики. Дайте характеристику газовых и жидких выбросов АЭС, перечислите методы обезвреживания таких отходов.