Дослідження процесу тонкого очищення молочних стічних вод фізико-хімічними методами
Автор: Дяденчук Анна Василівна
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Хімічні технології та інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Підприємства харчової промисловості України є значними забруднювачами довкілля. Виробництва молока щоденно продукують величезні кількості стічних вод. Традиційні технологічні схеми очищення стоків на молокозаводах включають такі основні стадії: механічне (грубе) очищення; фізико-хімічне очищення та заключною стадією є біологічне доочищення. На кафедрі Хімії і технології неорганічних речовин модернізовано стадію фізико-хімічного очищення таким чином, що залишковий вміст органічних забрудників є мінімальним. Такі стоки можуть бути скинуті у міську каналізацію або доочищені і повернуті у виробництво. Пошук (розроблення) тонкого методу доочищення дав би змогу вилучити з традиційної схеми біологічне очищення, яке є громіздким, довготривалим, потребує дотримання певних умов для життєдіяльності живих бактерій тощо. Окрім того очищені стоки можуть бути повторно використані на підприємствах, та й навантаження на місцеву каналізацію значно зменшиться. Тому нашою метою було пошук та розроблення такого методу тонкого доочищення [1,2]. Актуальність роботи. Робота має екологічне спрямування тому актуальність поза сумнівом. Після критичного аналізу літературних джерел інформації найкращим методом доочищення було обрано метод каталітичного окиснення, який передбачає хімічну деструкцію стійких органічних сполук. Як каталізатори використовують сполуки перехідних металів (феруму, купруму тощо), а окисником - водню перекис. Це так звані системи Фентона і Раффа. У інституті фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України, старшим науковим співробітником відділу хімії окиснювальних процесів, відділення фізико-хімії горючих копалин Макідо О.Ю. розроблений новий каталізатор на основі оксиду купруму (CoFe2O4/SiO2/CuO), який працює за принципом системи Фентона. Особливістю такого каталізатора є висока активність та здатність до намагнічування, що спрощує вилучення його з реакційного простору. Цей каталізатор пройшов апробацію по вилученню барвника метиленового синього і саме його було обрано для очищення молочних стоків [4]. Магістерська кваліфікаційна робота складається із пояснювальної записки та графічної частини (15 аркушів формату А4). Розрахункова пояснювальна записка містить 7 розділів, загальним обсягом 83 сторінки. Предметом нашого дослідження був імітат молочних стоків з початковим ХСК 80-100 мгО2 ? дм3 приготований з сухого молока. У процесі виконання роботи було освоїно різноманітні методики аналізу реакційної суміші (визначення ХСК хімічним методом та із застосуванням КФК-3, рН, окисно-відновного потенціалу, вмісту кисню за допомогою оксиметра, йодометричне титрування тощо). Розроблено експрес-методику із використанням фотоколориметра КФК-3 для визначення ХСК за різного вмісту у стоках органічних домішок, встановлені робочі довжини хвиль за яких оптична густина розчину має максимальне значення. Змонтовано лабораторну установку основним апаратом якої є реактор барботажного типу. Проведено дослідження процесу очищення молочних стоків у таких системах: -«молочні стоки – кисень»; -«молочні стоки – кисень – перекис водню»; -«молочні стоки – CoFe2O4/SiO2/CuO - кисень – перекис водню»; -«молочні стоки – CoFe2O4/SiO2/CuO - кисень». Аналіз отриманих результатів показав, що: - новий каталізатор CoFe2O4/SiO2/CuO є високоефективним для тонкого очищення стічних вод молочної промисловості; - застосування нового каталізатора CoFe2O4/SiO2/CuO для очищення за схемою Фентона доцільне без введення водню перекису. Функцію окисника у цій системі відіграє кисень повітря; - кисень повітря впливає на каталізатор CoFe2O4/SiO2/CuO таким чином, що він починає продукувати перекис водню (або інші активні окисні сполуки); - низькі значення залишкового значення ХСКзал дають змогу стверджувати, що стічні води молочних виробництв після очищення можуть бути повернуті, хоча б частково на виробництво. Наукова новизна. У процесі досліджень апробований новий каталізатор CoFe2O4/SiO2/CuO тому вперше його використано для процесу очищення молочних стоків. Практична значущість роботи. Цей метод тонкого доочищення дає змогу вилучити з традиційної схеми очищення молочних стоків біологічне очищення. А також за його впровадження у виробництві є можливість реалізації схем замкнутих по воді (частково). Ключові слова: молочні стоки, очищення, система Фентона, каталізатор.