![]() |
Даты проведения с 2023-01-31 по 2023-12-01 |
Изучение возможности использования сорбентов на основе природного материала для очистки природных вод от загрязнений нефтепродуктами
Тесник Софья. Класс: 10. Средняя школа №5, г. Калуга. 248000, г. Калуга, ул. Дзержинского, д. 49, тел.: (4842) 57-55- 22; E-mail: mou_5@adm.kaluga.ru. Научный руководитель: Тараканова Наталия Алексеевна, учитель химии средней школы №5 г. Калуги, Тесник Юлия Валерьевна, педагог ГАУ КО «Центр Развитие»
В работе рассмотрена актуальная проблема загрязнения природных вод нефтепродуктами, в том числе проблема актуальна и для Калужской области. Эта одна из глобальных проблем современного общества как в России, так и во всём мире [2]. Среди загрязнителей химической природы большую опасность для окружающей среды и человека представляет нефть и нефтепродукты. Случайный и целенаправленный сброс таких веществ отрицательно влияет на экологическую систему мирового океана и другие водные экосистемы, на почву, а также на отдельные живые организмы. Мы считаем, что наше исследование актуально, так как, во-первых, загрязнение природных вод нефтепродуктами в последние годы не уменьшается, факты такого загрязнения отмечены и в Калужской области [2], во-вторых, «чернокнижные растения» являются интересным объектом экологохимических исследований, в том числе и в направлении регулирования их численности и получения из них важного сырья необходимого для нужд человека. При анализе литературных источников подобных научно-исследовательских работ, проводимых школьниками на территории Калужской области, нами не найдено. Цель исследования: оценить эффективность использования некоторых сорбентов на основе природных материалов для очистки природных вод от загрязнения нефтепродуктами. Задачи исследования: 1. Исследовать показатели нефтеёмкость сорбентов на основе природного материала (сено из разнотравья, сено из золотарника гигантского (Solidágo gigantéa), древесина ирги колосистой (Amelanchier spicata), древесина облепихи крушиновидной (Hippóphaë rhamnóides), древесина/листья дуба красного (Quércus rúbra) в сравнении с традиционным сорбентом в модельных средах. 2. Оценить водоёмкость сорбентов. 3. Изучить плавучесть сорбентов. 4. Выявить оптимальные временные промежутки сорбции нефтепродуктов при использовании изучаемых сорбентов. Гипотеза: мы предполагаем, что природные материалы (сено из разнотравья, сено из золотарника гигантского, древесина ирги колосистой, древесина облепихи крушиновидной, древесина/листья дуба красного) можно использовать в качестве эффективных сорбентов для очистки природных вод от загрязнения нефтепродуктами. Объект исследования: сорбенты на основе природных материалов. Предмет исследования: эффективность сорбентов на основе природных материалов. Методы исследования: анализ литературных источников, наблюдение, описание, эксперимент, измерение, анализ, синтез, гравиметрический метод. Для проведения эксперимента использована весовая методика по схеме [3, 4]: 1) В химический стакан наливали дистиллированную воду (75 мл). 2) На поверхность воды наносили слой нефтепродуктов 1,0-1,1 см. 3) на слой нефтепродуктов помещали предварительно взвешенный сорбент (1 г). 4) Через 15 минут аккуратно пинцетом удаляли из емкости сорбент, одновременно остановив секундомер, давали стечь непоглощенному нефтепродукту и воде, взвешивали его, определяли массу поглощенного нефтепродукта как разность между массой материала после опыта и перед его началом. Затем этот же сорбент повторно помещали в ёмкость с водой на слой нефти, включали секундомер и выдерживать 15 минут, а затем повторяли процедуру взвешивания. Этот процесс повторяли, пока общее время нахождения сорбента в емкости не составляло 120 минут (или пока не получали массу сорбируемого нефтепродукта трижды +/- 0,01-0,03 мг в один и тот временной промежуток), при этом наблюдали, как ведет себя материал на поверхности, какова его плавучесть. В качестве материала для получения сорбентов взяты «чернокнижные растения»: золотарник гигантский, ирга колосистая, облепиха крушиновидная, дуб красный, сено из разнотравья и покупной «Сорбент Х» в качестве сравнения. В качестве сорбируемого материала использовали отработанное моторное масло, бензин, дизельное топливо (одни из наиболее распространённых нефтепродуктов в Калужской области). Эффективность сорбента оценивали по трём основным показателям: нефтеёмкости, водоёмкости и плавучести.
В ходе проделанной работы мы сделали следующие выводы:
1) Из 10 сорбентов наиболее высокая степень нефтепоглощения наблюдалась у сорбента из листьев красного дуба при сорбции всех трех нефтепродуктов во все временные периоды эксперимента, наименьшая – сено из разнотравья, цветы золотарника. 2) При анализе водоёмкости все сорбенты показали невысокие результаты. 3) Плавучесть у всех сорбентов, кроме сена, на протяжении 120 минут устойчивая. 4) Максимальная сорбция всех сорбентов осуществляется в первые 15 минут в трех нефтепродуктах. Наиболее высокие показатели по массе сорбируемого нефтепродукта наблюдаются при сорбции моторного масла всеми сорбентами, кроме сена. Оптимальные временные промежутки сорбции: точка «остановки увеличения сорбции» у большинства сорбентов находится в промежутке от 15 до 45 минут для трёх нефтепродуктов, из этого списка выпадают листья дуба (сорбция моторного масла прекращается расти в промежутке от 90 до 120 минут, бензина – от 60 до 90 минут) и «листья+стебель золотарника вдоль» (сорбция дизельного топлива – от 60 до 90 минут). В этих временных промежутках сорбенты способны удерживать сорбированные нефтепродукты. Таким образом, наиболее эффективным сорбентом для удаления нефтяного загрязнения является сорбент на основе листьев красного дуба, несмотря на его более высокую водоёмкость по сравнению с другими сорбентами.
Литература
1. В Калужской области прокуратура начала проверку после сообщения о загрязнении Людиновского водохранилища нефтепродуктами - URL: https://www.kaluga.kp.ru/daily/27383/4577958/ (дата обращения: 1.09.2022) 2. Кабарухин В.К. Изучение удаления нефтезагрязнений с поверхности воды различными сорбентами. Университет Дубна. – URL: https://scienceforum.ru/2021/article/2018024189 (дата обращения:1.09.2022) 3. Комиссаренков А. А., Федорова О. В. Сорбционные технологии. Определение свойств сорбентов: учебно-методическое пособие для выполнения курсовой работы / СПбГТУРП. – СПб., 2015 - 44 с. 4. Фонарёва К.А. Сорбция нефтепродуктов полиэтилентерефталатным волокном и его регенерация центробежным способом. - URL: https://rusoil.net/files/1006/FonarevaKA/Авторефер...