Purification of oil-containing wastewater with surface-modified scoria

Abstract

Актуальность. Рассматривались проблемы удаления мелкодисперсных и эмульгированных нефтепродуктов из сточных вод с использованием методов сорбции и фильтрации. Нефтесодержащие сточные воды представляют серьезную экологическую угрозу, и их объем растет во всем мире. Поэтому разработка новых или совершенствование существующих методов очистки таких сточных вод имеет принципиальное значение. В данном исследовании в качестве сорбента использовали шлак с размером частиц 2,0-5,0 мм, поверхность которого была модифицирована полиметил(алкокси)силоксаном. Его наличие придало полимеру гидрофобные свойства, делая его водоотталкивающим. Соответствующие исследования подтвердили качественные свойства модифицированных сорбентов с точки зрения поглощения нефтепродуктов (доведя этот показатель с 50-54 до 86 %), воды и плавучести. Цель. Модифицирование поверхности вулканического шлака полиметил(алкокси)силоксаном, в результате чего улучшаются сорбционные и фильтрующие свойства шлака при очистке сточных вод от мелкодисперсных и особенно эмульгированных нефтепродуктов. Методы. Экспериментальный метод на химических стаканах по водопоглощаемости и плавучести модифицированного шлака, экспериментальный метод на лабораторном минифильтре по нефтепоглощаемости, метод ИК-спектрометрического анализа, подтверждающий модификацию поверхности шлака. Результаты и выводы. Водопоглощаемость модифицированного сорбента вулканического шлака снизилась на 40 % по сравнению с значениям до модификации. Концентрации масла до и после адсорбции измеряли с помощью УФ-ВИД спектрофотометра (Cary-60). Длина волны 39,0 нм соответствует максимальному поглощению масла шлаком. После модификации полиметил(алкокси)силоксаном поглощение увеличилось более чем на 30 % по сравнению с немодифицированным шлаком. Исследованиями на лабораторном минифильтре выявлена оптимальная скорость фильтрования 5-6,5 м/ч. Лабораторные исследования также показали, что нефтепоглощаемость при применении модифицированного полиметил(алкокси)силоксанаом шлака увеличивается на 26-32 % по сравнению с обычным шлаком, увеличивая этот показатель до 86 %. При применении в качестве фильтрующей загрузки полиметил(алкокси)силоксан крупностью фракции 1,5-2,5 мм максимальная эффективность по нефтепоглощению достигалось в 1,5-2 раза быстрее, чем при обычном вулканическом шлаке

Relevance. The paper considers the problems of removing finely dispersed and emulsified oil products from wastewater using sorption and filtration methods. Oil-containing wastewater poses a serious environmental threat, and its volume is growing worldwide. Therefore, the development of new or improvement of existing methods for cleaning such wastewater is of crucial importance. In this study, scoria with a particle size of 2.0-5.0 mm was used as a sorbent, the surface of which was modified with polymethyl (alkoxy) siloxane. Its presence gave the polymer hydrophobic properties, making it water-repellent. The corresponding studies confirmed the qualitative properties of the modified sorbents in terms of oil product absorption (increasing this figure from 50-54 to 86%), water and buoyancy. Aim. Modifying the surface of scoria with polymethyl(alkoxy)siloxane that enhances its sorption and filtration properties during the treatment of wastewater containing finely dispersed and emulsified petroleum products. Methods. Experimental method using chemical beakers was applied to assess the water absorption and buoyancy of modified scoria. Additionally, a laboratory mini-filter was employed for evaluating oil absorption, and an IR spectrometric analysis was performed to confirm the modifications made to the scoria surface. Results and conclusions. Research has shown that the water absorption capacity of the modified volcanic scoria sorbent has decreased by 40% compared to the values before modification. The results were analyzed by spectrophotometer (Cary-60). The wavelength of 39.0 nm corresponds to the maximum absorption of oil by the scoria. After modification with polymethyl (alkoxy) siloxane, the absorption increased by more than 30% compared to the unmodified scoria. Research on a laboratory mini-filter revealed the optimal filtration speed to be 5-6.5 m/h. Laboratory studies shown as well that oil absorption when using polymethyl (alkoxy) siloxane-modified scoria increases by 26-32% compared to conventional scoria, bringing this figure to 86%. When using polymethyl (alkoxy) siloxane with a fraction size of 1.5-2.5 mm as a filtering load, the maximum efficiency in oil absorption was achieved 1.5-2 times faster than with conventional volcanic scoria