Очистка сточных вод от фенолов
КУЗНЕЦОВА Т.И., КГЭУ, г. Казань
Науч. рук. канд. хим. наук, доцент ТАНЕЕВА А.В.
Как известно, фенолы и их производные относятся к приоритетным загрязнителям водной среды. Они обладают высокой токсичностью для человека и накапливаются в организме, что обуславливает необходимость постоянного контроля за их содержанием в водных объектах. Экологическую опасность загрязнения водных источников фенолами обычно оценивают с помощью традиционных химических методов, которые являются трудоёмкими, длительными в выполнении и требуют большого объема пробы анализируемой воды и наличия химических реактивов. При анализе водных источников на содержание фенолов обычно необходимо знать концентрации конкретных соединений, которые являются индивидуальными компонентами сложных смесей. Поэтому определению концентрации фенолов должно предшествовать их разделение на индивидуальные компоненты, которое лучше всего реализуется с помощью хроматографических методов анализа. В случае газохроматографической оценки исходных фенолов возможно определение их концентрации в процессе однократного ввода пробы в инжектор газового хроматографа и при этом не требуется большого количества реактивов.
Несмотря на многочисленные исследования, посвященные определению летучих фенолов различными инструментальными методами, в том числе и с использованием газовой хроматографии, ряд проблем остается нерешенным. К ним, в частности, относится выделение и концентрирование фенолов из водных объектов, поскольку прямой газохроматографический анализ не всегда позволяет определять их концентрацию на уровне внешних ПДК. Как правило, для повышения чувствительности газохроматографического определения фенолов достаточно широко используется концентрирование, которое основано на их экстракции из воды органическими растворителями. Процесс жидкофазной экстракции из водной фазы является сложным из-за их гидрофильной природы и высокой способности к образованию водородных связей. При этом коэффициенты распределения являются невысокими, поэтому необходимо провести предварительную подготовку пробы, связанную со специальными воздействиями на электронную систему, а также многократное повторение стадии экстрагирования. Кроме того, существует проблема определения близкокипящих изомеров фенольных соединений, которую можно решить подбором более селективных сорбентов, а также использования вариантов реакционной газовой хроматографии, что и является целью настоящей работы.
Для разработки методов анализа исследуемые фенолы были предварительно очищены перекристаллизацией их из ацетона, степень очистки которых определялась по показателю преломления. Рабочие растворы с исходной концентрацией от 50 до 1000 мг/л готовились путем растворения точной навески очищенных веществ в гексане. Затем рабочие растворы разбавляли до концентрации от 0,0001 до 100 мг/л. В качестве объектов использовали: фенол, о-крезол, м-крезол, п-крезол, о-хлорфенол, м-хлорфенол, п-хлорфенол, о-нитрофенол, м-нитрофенол, п-нитрофенол.
Поскольку фенолы по своему агрегатному состоянию относятся к твердым веществам с температурой плавления от 70 °С для орто-хлорфенола до 114 °С для пара-нитрофенола, анализ проводили путем превращения последних в летучие соединения – трифторацетаты и силиловые эфиры фенольных соединений. В этом случае к гексановому раствору добавляли трифторуксусный ангидрит, избыток растворителя отгоняли и полученный трифторацетат вводили в инжектор газового хроматографа. Для сравнения полученных результатов с использованием газохроматографических методов проводили фотометрическое определение фенолов на приборе КФК-2 при длине волны λ=440 нм с использованием кювет длиной 50 мм. Была проведена статистическая обработка экспериментальных результатов, которая показала достаточно низкую погрешность определения фенолов с использованием реакционной газовой хроматографии.
УДК 620.92/.98
СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РЕСПУБЛИКЕ ИНГУШЕТИЯ
МАЛЬСАГОВ М.И., НИУ МЭИ, г. Москва
Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ТИТОВА Г.Р.
Традиционно энергосистема Республики Ингушетия является дефицитной по тепловой и электрической мощности, из-за отсутствия собственных генерирующих мощностей, что тормозит развитие промышленного и сельскохозяйственного производства.
Республика Ингушетия располагает значительными запасами гидроэнергетики малых рек, достаточным количеством природного газа для функционирования муниципальных котельных в регионе, потенциалом солнечной и геотермальной энергетики.
В концепции развития Республики Ингушетии заложен рост зеленой энергетики, как необходимость сохранения экологической составляющей климатических условий для сохранения природной среды обитания флоры и фауны.
По решению парламента республики, обеспечения экономического роста регион будет добиваться, применяя современные экологические энергоэффективные технологии зеленой энергетики.
Рост инвестиций в мире в отрасль возобновляемой энергетики отражен в табл.1.
Таблица 1. Ежегодные инвестиции в возобновляемую энергию
| Год | ||||||||
| 109 $ США |
Автор полагает, что использование возобновляемых источников энергии на основе солнечной инсоляции и создания малой гидрогенерацией позволит обеспечить электрической энергией высокогорные, труднодоступные поселения численностью от 2 до 200 человек, на которые приходится 85 % территории республики и немногим более 5 % населения.
Автор считает, что создание солнечной и малой гидрогенерации мощностью от 1,5 до 500 кВт позволит быстро развивать аграрно-перерабатывающий сектор промышленного производства, обеспечит рабочими местами быстрорастущее население республики и позволит создать современные жилищные условия на 85 % территории республики, снизив стоимость строительства и содержания жилых и производственных зданий и сооружений, построенных с учетом стандартов зеленной энергетики.
На начальном этапе работы рассматривалась возможность применения солнечной генерации. Для этого были получены данные об инсоляции за каждый месяц c базы данных Meteonorm, они приведены в табл.2.
Таблица 2. Ежемесячная инсоляция, кВт•ч/м2.
| Янв. | Фев. | Март | Апр. | Май | Июн. | Июл. | Авг. | Сент. | Окт. | Нояб. | Дек. |
| 38,7 | 59,5 | 94,7 | 126,5 | 160,1 | 161,9 | 169,7 | 145,6 | 111,5 | 75,1 | 40,8 | 29,8 |
После чего был произведен расчет генерации электрической энергии, исходя из мощности солнечных панелей. Для этого были выбраны панели мощностью от 2 до 5 кВт, с шагом 0,5 кВт.
Для расчетов была использована формула:
Так как значение инсоляции приведено в кВт•ч/м2, то она преобразуется в:
где R – значение солнечной инсоляции за выбранный период, кВт•ч/м2/месяц; Pw –номинальная пиковая мощность модуля, кВт; k – коэффициент, равный 0,5 и 0,7 в летний и зимний периоды, соответственно.
После чего были получены данные о генерации каждой солнечной установки для каждого месяца, приведены расчеты генерации от ветроустановки и микроГЭС. Выведено целесообразное решение по их совместному использованию. Также приведены рациональные решения, которые отличаются более низкой ценой и способы их применения в разных сферах.
УДК 658.26