Исследовательская деятельность учащихся
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ
СТАБИЛИЗАТОРОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПЕН
СТАБИЛИЗАТОРОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПЕН
Авторы:
Корень Полина Ивановна
Любимов Кирилл Дмитриевич
Научный руководитель:
Федоринчик Екатерина Анатольевна,
Государственное учреждение образования «Средняя школа №55
г.Минска»,
учитель химии
ВВЕДЕНИЕ
Пенообразование
используют во многих отраслях народного хозяйства – в производстве строительных
и теплоизоляционных материалов (пенобетон, пеностекло), пластичных масс
(пенопласты), при обогащении полезных ископаемых (пенная флотация). В медицине
экстракорпоральное насыщение крови кислородом осуществляется в пенных аппаратах
(«искусственные легкие»), пенные аэрозоли применяют для остановки кровотечений.
Вспенивание
жидких и полужидких продуктов с последующим отверждением полученных пен применяется
в производстве хлеба, бисквитов, разнообразных кондитерских изделий,
мороженого, кремов и др. Твердыми пенами являются сухие продукты с тонкой
структурой: сухого картофельное пюре, кофе, порошки для приготовления напитков.
В быту: пенные моющие средства для ванн, чистки ковров и мебели. В пожаротушении: при
возгорании ёмкостей с легковоспламеняющимися жидкостями, при тушении
пожаров в закрытых помещениях — в подвалах, на судах и в самолётах. Пены
важны в сфере развлечений: пенные вечеринки, дискотеки, шоу.
Следовательно, важным является вопрос об увеличении
устойчивости пен. Однако, пены, как и все дисперсные системы, обладающие
избытком свободной энергии, термодинамически неустойчивы. Для образования
устойчивых, высокодисперсных пен в жидкость вводится в сравнительно небольших
количествах третий компонент - стабилизатор или пенообразователь. Жидкости без
пенообразователей сколько-нибудь устойчивой пены не дают, потому что при
вспенивании происходит увеличение поверхности раздела фаз, поверхностная
энергия резко возрастает. Система становится неустойчивой, пузырьки тотчас
лопаются.
Типичные пенообразователи - поверхностно-активные
вещества. В водных растворах пенообразователи – такие ПАВ, как спирты, жирные
кислоты, мыла и ВМС (например, белки). Они снижают поверхностное натяжение и
поэтому стабилизируют пену. Для каждого низкомолекулярного пенообразователя
(органические кислоты, мыла, спирты) существует определенная оптимальная
концентрация, при которой пенообразователь наиболее эффективен. Также для сохранения
срока жизни пены имеет значение стабилизатор, увеличивающий устойчивость пены.
Целью нашей
работы мы поставили - изучить влияние различных стабилизаторов на устойчивость
пен.
Для
достижения цели мы поставили следующие задачи:
·
изучить
свойства пен
·
определить
условия и причины образования пен;
·
изучить
влияние различных добавок на стабилизацию пен
·
рассмотреть
области применения пен
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Оборудование
и реактивы: мерные
цилиндры 5 шт., колбы емкостью 50 мл 5 шт., пипетки емкостью 10 мл, 20 мл., 1%
раствор олеата натрия, концентрированная соляная кислота, раствор желатина,
раствор белка, оливковое масло, коллоидные растворы гидроксида алюминия,
коллоидное серебро, глицерин, крахмал, секундомер.
1.Определение
кратности и устойчивости пен в зависимости от концентрации пенообразователя.
Из
исходного 1%-ного раствора олеата натрия готовим серию растворов (по 50 мл)
концентрации (в % об.): 0,5; 0,25; 0,125; 0,0625. Для этого в колбу на 50 мл
наливаем 25 мл исходного раствора олеата
натрия и доводим объем до метки дистиллированной водой, получаем раствор с
концентрацией 0,5%. Методом последовательного разбавления готовим остальные
растворы (Приложение. Таблица.1).
В
мерные цилиндры наливали по 5 мл водного раствора олеата натрия различной концентрации.
Поочередно встряхивали цилиндры в течение 30 с. После прекращения встряхивания
включали секундомер и немедленно отмечали объем образовавшейся пены в мерных
пробирках. Истинный объем пены получали, вычитая из общего объема системы в
мерной пробирке объем оставшегося раствора. Затем отмечали время (с)
самопроизвольного уменьшения объема системы в два раза (t½).
(Приложение.Таблица 2.)
Повторным
встряхиванием в течение 30 с восстанавливали обильную пену во всех мерных
пробирках и в каждую из них вводили 1-2 капли концентрированной соляной
кислоты. Отмечали гашение пены.
2.
Определение устойчивость пены по времени существования элементарной пленки
Устойчивость
пены может быть оценена по времени жизни элементарной пленки. Исследуемый
раствор помещали в стаканчик на 50 см3 и в него погружали проволочное кольцо
диаметром 15—20 мм. Кольцо осторожно вынимали из жидкости и по секундомеру
фиксируется время с момента образования пленки до ее разрушения. В каждом растворе
производили 20 - 30 отсчетов времени жизни элементарной пленки (в секундах).
Полученные результаты усредняли. Аналогичные опыты проводили со всеми
исследуемыми концентрациями.
Результаты
опытов изображали графически в виде зависимости: время жизни элементарной пленки
- концентрация пенообразователя. (Приложение. График 1)
3.Влияние
стабилизаторов на кратность и устойчивость пен
Поочередно
вводили стабилизаторы (глицерин, оливковое масло, желатин, крахмал, коллоидный
раствор гидроксида алюминия, коллоидное серебро) в пробирки с растворами олеата
натрия. Измеряли кратность и устойчивость пен в зависимости от стабилизатора.
(Приложение. Таблица 3)
4.Влияние
рН стабилизатора на кратность и устойчивость пен.
В
пробирки с растворами стабилизаторов ввели рН метр. Исследовали влияние рН
среды на пенообразование и устойчивость пен. (Приложение. Таблица 4).
ВЫВОДЫ
1.Кратность
и устойчивость пен на основе олеата натрия (Приложение. График 2) и время жизни
элементарной пленки (Приложение. График 1.) зависит от массовой доли
растворенного вещества
2. Влияние
стабилизаторов на кратность и устойчивость пен зависит от природы стабилизатора
(органический, неорганический). По результатам исследования видно, что наилучшие
результаты устойчивости пен показали желатин и раствор белка. (Приложение.
Таблица 3.)
3.
Характер среды стабилизаторов также влияет на пенообразование. Максимальное
пенообразование обычно наблюдается при 8
рН
9, а пенообразование в случае олеата натрия
наступает только при рН = 9, но даже при рН = 12 не
достигает максимального значения. Белковые растворы проявляют максимальную
пенообразующую способность в изоэлектрической точке. Растворы желатина и
куриного белка имеют максимальную вспениваемость при рН = 4,5. При рН ~2 их
пенообразующая способность также несколько повышается. Увеличение
вспениваемости растворов желатина наблюдается в щелочной среде. (Приложение.
Таблица 4.)
4. Следует учесть, что на пенообразование и устойчивость пены
оказывает влияние и жесткость воды.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе
экспериментальных исследований нами установлены закономерности вспенивания
водного раствора олеата натрия без добавления и с добавлением
веществ-стабилизаторов пены.
Разработан состав олеата
натрия и веществ-стабилизаторов для образования устойчивой пены с
моделированием температуры (от 20 до 60 С).
Определены
оптимальные значения концентраций пенообразующих ПАВ и веществ-стабилизаторов в
водных растворах для получения устойчивых пен.
Результаты
исследований могут быть использованы для изготовления моющих средств с особо
стойкой пеной.
ЛИТЕРАТУРА
1.Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика
их получения и разрушения.-М: Химия.1983
2. Кругляков П.М.,Ексерова Д.Р. Пены и
пенные пленки.- М: Химия.1990
3. Глинка Н.Л. Дисперсное состояние
вещества. Дисперсные системы. М:Наука.1999
4. Кругляков П.М.,Ровш Ю.Г. Физикохимия
черных углеводородных пленок. М:Наука.1978
5. Интернет-ресурсы:
1) http://tehinfo-m.narod.ru
2) http://festival.1september.ru/articles/644837/
3) https://ru.wikipedia.org/wiki/
4)
http://w.rabbit. narod.ru
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1
w, % массовая доля получаемого
раствора
|
V
воды, мл
|
V
1%-ного раствора олеата натрия, мл
|
1
|
0
|
50
|
0,5
|
25
|
25
|
0.25
|
37.5
|
12.5
|
0.125
|
42.75
|
6.25
|
0.0625
|
46.9
|
3.1
|
Таблица
2
Определение
кратности и устойчивости пен в зависимости от концентрации пенообразователя.
Пенообразователь
|
Объем водного раствора, мл.
|
Массовая доля. %
|
Объем,
мл
|
Характеристика
пен
|
|||
пены
|
жидкости, пошедшей на образование пены
|
Оставшейся жидкости
|
Устойчи-вость
t1/2, с
|
Крат-ность
Vп/Vж
|
|||
5
|
1
|
15
|
3
|
2
|
17
|
5
|
|
5
|
0.5
|
9
|
2.3
|
2.7
|
12
|
3,91
|
|
5
|
0.25
|
6
|
1,5
|
4
|
10
|
4
|
|
5
|
0.125
|
2.3
|
0,7
|
2.7
|
6
|
3.28
|
|
5
|
0.0625
|
1.7
|
0.2
|
4.8
|
7
|
8.5
|
|
График 1
Определение
устойчивость пены по времени существования элементарной пленки
Таблица 3.
Влияние стабилизаторов на кратность и
устойчивость пен
Пенообразователь
|
Объем водного раствора, мл.
|
Стабилизаторы.
|
Объем,
мл
|
Характеристика
пен
|
|||
пены
|
жидкости, пошедшей на образование пены
|
Оставшейся жидкости
|
Устойчи-вость
t1/2, с
|
Крат-ность
Vп/Vж
|
|||
5
|
крахмал
|
4,7
|
3
|
2
|
17
|
5
|
|
5
|
белок
|
7.2
|
2.3
|
2.7
|
12
|
3,91
|
|
5
|
глицерин
|
2.9
|
1,5
|
4,3
|
10.7
|
4
|
|
5
|
гидроксид
алюминия
|
6.9
|
0,7
|
2.7
|
6
|
3.28
|
|
5
|
коллоидное
серебро
|
8,1
|
7.2
|
2.3
|
2.7
|
8.5
|
|
5
|
оливковое
масло
|
2,2
|
2.3
|
2.7
|
12,1
|
3,91
|
|
5
|
желатин
|
4,2
|
3
|
2
|
17
|
5
|
|
Таблица 4
Влияние рН стабилизатора на кратность и
устойчивость пен.
Пенообразователь
|
Объем водного раствора, мл.
|
рН раствора стабилизатора
|
Объем,
мл
|
Характеристика
пен
|
|||
пены
|
жидкости, пошедшей на образование пены
|
Оставшейся жидкости
|
Устойчи-вость
t1/2, с
|
Крат-ность
Vп/Vж
|
|||
5
|
крахмал
|
15
|
3
|
2
|
17
|
5
|
|
5
|
белок
|
9
|
2.3
|
2.7
|
12
|
3,91
|
|
5
|
глицерин
|
6
|
1,5
|
4
|
10
|
4
|
|
5
|
гидроксид
алюминия
|
2.3
|
0,7
|
2.7
|
6,3
|
3.28
|
|
5
|
коллоидное
серебро
|
1.7
|
0.2
|
4.8
|
3,2
|
8.5
|
|
5
|
оливковое
масло
|
9
|
2.3
|
2.7
|
12
|
3,91
|
|
5
|
желатин
|
15
|
3
|
2
|
17
|
5
|
|
ИЗУЧЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ АКТИВНОГО ИЛА
ОЧИСТНЫХ СТАНЦИЙ Г.МИНСКА
Авторы: Русак Алина Дмитриевна
Цвигун Мария Игоревна
Научный
руководитель: Федоринчик Екатерина Анатольевна, учитель химии
ГУО «Средняя школа № 55 г .Минска»
Одним из важнейших аспектов
глобального экологического кризиса является стремительное накопление в
окружающей среде отходов хозяйственной деятельности человека. По мнению многих
экологов именно отходы и загрязнение окружающей среды представляют главную
угрозу современной цивилизации. Сегодня, в расчете на одного жителя Земли из ее
недр ежегодно извлекается и перемещается 50 т. сырого вещества и только 2 т. из
них превращается в конечный продукт. Проведя эту гигантскую работу,
человечество получает в итоге на душу населения 48 т отходов, из которых 0,5 т.
опасные. В число этой группы входят отходы, содержащие тяжелые металлы, а также
соединения из группы ароматических хлорированных углеводородов. Передаваясь по
трофической цепочке они способны накапливаться в ее верхних звеньях, включая
человека, в концентрациях, превосходящих исходную в тысячи раз.
Один из важнейших компонентов
окружающей среды — почва наиболее остро ощущает негативное влияние отходов,
содержащих токсичные вещества. На ее поверхности размещают свалки бытового
мусора, накопители жидких и твердых отходов, содержащих, в большинстве случаев,
токсичные вещества. Особое место среди жидких токсичных отходов занимают илы,
загрязненные тяжелыми металлами, являющиеся отходами биохимического процесса
очистки сточных вод.
Учитывая, что образующиеся
илы, практически во всех крупных и средних городах, загрязнены тяжелыми
металлами, проблема утилизации отходов в таких количествах по экобезопасной
технологии приобретает первостепенное значение.
Не обошла стороной эта проблема и г. Минск.
Минская водоочистная станция для складирования ила использует илоотстойники,
расположенные возле деревни Синило. Жители деревни постоянно жалуются на
отвратительный запах, исходящий из этих илоотстойников. Экологическая ситуация
с почвой в этом районе тоже оставляет
желать лучшего.
Целью нашей работы
мы ставили изучение возможностей утилизации активного ила Минской водоочистной
станции.
Для поиска решения этой
проблемы нами были поставлены следующие задачи:
q изучить принципы работы Минской водоочистной станции;
q изучить состав активного ила;
q изучить способы утилизации активного ила;
q
провести
качественный и количественный анализ
утилизируемого активного ила на тяжелые
металлы;
q
предложить новые
способы утилизации активного ила Минской очистной станции с предварительным
извлечением тяжелых металлов
Объектом исследования является активный
ил минской водоочистной станции
Методы исследования: экскурсия, эксперимент, статистическая обработка и
анализ собранного материала.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Анализ изученной литературы по утилизации
активного ила позволяет сделать вывод, что ил без тяжелых металлов – ценное
промышленное сырье.
Мы решили найти
способ удаления тяжелых металлов из активного ила. (Приложение 4.) Для этого
нам понадобился спектральный анализ отработанного ила. Провести его нам помогли
сотрудники Минской очистной станции.
10г предварительно
высушенного активного ила растворяют в 100 мл дистиллированной воды. Добавляют
1 мл концентрированной азотной кислоты (70%; ρ= 1,4 г/см3). Полученный раствор упаривают на водяной бане в течение 2 часов.
В полученный раствор снова добавляют 1
мл концентрированной кислоты и вносят пробу в спектрометр. Данные
спектрометрического анализа позволяют сделать вывод, что основную опасность
представляют ионы таких металлов: медь, свинец, цинк, марганец, никель. (Диаграмма
1.)
Как видно по Таблице
2. большинство этих ионов можно удалить в виде нерастворимых осадков
(сульфатов, карбонатов, гидроксидов, фосфатов)
Для
удаления этих ионов мы предлагаем
использовать негашёную известь. В соединении с водой
она образует гидроксид кальция, которым можно осадить большинство гидроксидов
металлов.
СаСO3 = СаO +СО2
СаO + H2O= Cа(OH)2 + Q
Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2↓
осадок белого цвета
Cu2+ + 2OH-= Cu(OH)2↓ осадок голубого цвета
Cr3++ 3OH= Cr(OH)3↓ осадок серо- зеленого цвета
Fe2++ 2OH-= Fe(OH)2↓ осадок светло-зеленого
цвета
Fe3++ 3OH-=Fe(OH)3 ↓ осадок бурого цвета
Zn2++ 2OH-= Zn(OH)2 ↓ осадок белого цвета
Mn2++ 2OH-= Mn(OH)2↓ осадок черного цвета
Ni2++ 2OH-=Ni(OH)2↓ осадок зеленого цвета
Тем
более, это соединение можно получить из доломита СаСO3, который в качестве полезного ископаемого добывают у нас в республике в Оршанской впадины.
ВЫВОДЫ
Таким
образом, на основании наших исследований мы выявили возможность удаления ионов
тяжелых металлов гашеной известью (СаO). Нами были разработаны ряд рекомендаций по утилизации
активного ила на Минской очистной станции:
·
для
отделения ионов тяжелых металлов излишки ила смешивать с гашеной известью прямо
на МОС, что экономически выгодно,
·
количество
данного вещества необходимо рассчитывать по данным анализа на тяжелые металлы,
чтобы избежать избытка реагентов,
·
теплота,
которая выделяется в результате гашения извести, не только уничтожает вредные
бактерии, но ее можно использовать для отопления станции.
Значимость наших исследований состоит в
следующем:
·
отпадает
необходимость выделять землю для организации полей захоронения активного ила;
·
очищенный
от тяжелых металлов ил можно не транспортировать, а сразу продавать
дорожно-строительным организациям, фермам, белково-дрожжевым комбинатам, что экономически выгодно
·
появляется
возможность восстановления участков земли, которые использовали для
илоотстойников, улучшается экологическое состояние города.
ЛИТЕРАТУРА
1. СанПиН 4286-87 «Временный классификатор токсичных
промышленных отходов и методические рекомендации по определению классаа
токсичности промышленных отходов»
2. Бернадинер
М.Н., Жижин В.В., Иванов В.В. Термическое обезврежива-ние промышленных
органических отходов. Экология и пром-сть России. – 2000. – Апр. – С. 17-21.
3. Вавилин В.А., Васильев В.Б
Математическое моделирование процессов биологической очистки сточных вод
активным илом. М.197
4. Дрозд
Г.Я., Зотов Н.И., Маслак В.Н. Осадки
сточных вод как удобрение для сельского хозяйства ВСТ. – 2001. – № 12. – С.
33-35.
5. Ларионов
Т.А. Содержание тяжелых металлов в
осадках сточных вод и зе-леной массе растений. Тр. ВНИИ вет. санит., гигиены и
экологии. – 1996. – № 102. – С. 66-70.
6. Лотош
В.Е. Утилизация канализационных стоков и
осадков, 3 изд. – Екатеринбург: изд-во УрГУПС, 2002. – 553 с.
7. Новиков Ю.В., Ласточкина К.О., Болдина З.И. Методы
определения вредных веществ в воде. М. «Медицина».1981
8. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. – М.: Стройиздат,
1988. – 256 с
9. Яковлев С.В.,
Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Калицун В.И. Водоотведение и очистка сточных вод. – М.: Стройиздат, 1996.
– 591 с.
10. http:// biotex.ibss.org.ua
11. www.ecologia.by
12. www.mirvody.ru
13. ru.wikipedia.org.
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЕФОСФАТИЗАЦИИ
СТОЧНЫХ ВОД СОЕДИНЕНИЯМИ ЖЕЛЕЗА (II).
Авторы: Русак Алина Дмитриевн
Цвигун Мария Игоревна
Научный руководитель: Федоринчик Екатерина Анатольевна,
учитель химии ГУО «Средняя школа № 55 г .Минска»
Одной
из мировых проблем в области экологии
является антропогенное эвтрофикация водоемов. В
результате эвтрофирования в водоемах происходит
нарушение процессов саморегуляции в биоценозах,
в них начинают доминировать виды, наиболее
приспособленные к изменившимся условиям
(хлорококковые водоросли и цианобактерии),
вызывая цветение воды. В период цветения
в водоеме повышается pH, падает
содержание растворенного кислорода, обнаруживаются
различные яды, продуцируемые цианобактериями,
возникают заморные явления у рыб.
Фосфор является основным
лимитирующим веществом для развития водорослевого
цветения в водоеме, в большей степени
воздействующим на процесс эвтрофикации.
Установлено, что достаточно удалить из
сточных вод один из основных биогенных
элементов (азот или фосфор) и цветение
в водоеме, куда сбрасываются эти сточные
воды, не развивается
В поступающих на
очистку сточных водах основная доля
соединений фосфора представлена в виде
коллоидной и растворенной форм фосфатов и
ортофосфатов и растворенных форм полифосфатов.
Фосфаты и полифосфаты гидролизуются в
результате биологической очистки в ортофосфаты,
основная часть растворимых органических
фосфорсодержащих соединений также переходит в
ортофосфаты в результате биологического
разложения органических веществ, частично
усваивается активным илом, а частично остается
в очищенных водах.
Целью нашей работы
мы ставили изучение возможности удаления из сточных вод соединений
фосфора с помощью солей железа(II).
Для поиска решения этой проблемы нами были поставлены
следующие задачи:
ü
выявить пути
появления соединений фосфора в сточных водах;
ü
изучить
влияние полифосфатов, содержащихся в СМС
на микроорганизмы активного ила,
ü
изучить возможность применения коловратки (Rotatoria)
в качестве биологического индикатора на соединения фосфора;
ü
изучить
возможность удаления соединений фосфора из сточных вод соединениями железа (II)
ü
разработать
экспресс-метод контроля очистки сточных
вод от соединений фосфора с помощью организмов активного ила.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
I часть.
На первом этапе
свои исследования мы проводили в школьной лаборатории.Для эксперимента были
взяты следующие СМС: стиральные порошки
«Ariel automat»,«Bingo automat», шампуни «Sansilk» ,«Timotei» ,средство для
мытья посуды «АОС», моющий порошок «Mister Proper». Мы исследовали эти средства
на способность к пенообразованию и pH среды.Затем нами был приготовлен
препарат коловратка (Rotatoria), и исследовано влияние СМС на
ее жизнедеятельность.
На
предметное стекло наносили 2 капли жидкости с простейшими и каплю чистой воды,
в которую добавляли минимальное, взятое на кончике препаровальной иглы,
количество СМС. Затем каплю раствора СМС соединяли тонкой перемычкой (с помощью
препаровальной иглы) с одной из капель с простейшими. После этого наблюдали за
поведением простейших в этой и другой (контрольной) капле, отмечая характер
происходящих изменений и время.
Наблюдения показали, что под
воздействием даже незначительного количества СМС жизнедеятельность
микроорганизмов существенно меняется. Характер движения простейших становится
иным: из поступательного оно превращается во вращательное (на одном месте).
Через некоторое время простейшие погибают. (Таблица 1)
II
часть.
В качестве
реагента мы использовали соль железа (II) FeSO4*7Н2О.
3Fe2+ + 2PO3-4→Fe3(PO4 )2
В работе
представлены результаты исследований предварительного
осаждения (добавление коагулянта перед ступенью
биологической очистки на стадии первичного отстаивания)
и симультанного осаждения (дозировании коагулянта
в аэротенк)
Были приготовлены 5 проб
реагента объемом 100 мл, содержащих 10,
15,20,30,40 мг\м3 ионов железа
соответственно. На каждом этапе до после добавления солей железа в первичные
отстойники и аэротенк с активным илом брали пробы активного ила, а также делали
спектрометрический анализ на содержание фосфора, и ионов железа Fe.2+ Сравнительная
зависимость концентрации остаточного фосфора и
железа общего в очищенных сточных водах
от дозы реагента представлена в Таблице 3.
Однако добавление
в качестве реагента
соли FeSO4 влечет за собой -
повышение содержания ионов железа в стоках.
Нами отобраны пробы
активного ила и проанализировано состояние
микроорганизмов в зависимости от дозы
добавляемого реагента. При концентрации реагента
- 10 мг/ м3 мы не наблюдаем видимых
изменений, однако уже при концентрации 20
мг / м3 —
коловратки и свободноплавающие инфузории
уменьшили скорость своего движения. (Таблица 2). С повышением концентрации
реагента общая тенденция движения микроорганизмов
сокращается. Состояние прикрепленных организмов
не изменилось.
ВЫВОДЫ
Исходя из нашего исследования мы сделали следующие
выводы:
1.
Нерациональное
применение СМС, содержащих полифосфаты
вызывает эвтрофикацию водоемов.
2.
Для удаления
соединений фосфора из сточных вод необходимо использовать FeSO4×7Н2О концентрацией
10—15 мг Fe/м3
3.
Биологическим
индикатором на избыточное количество как соединений фосфора, так и соединений
железа могут быть организмы активного ила, в том числе и коловратка
(Rotatoria).
Результатом нашей работы явилось составление рекомендаций по
дефосфатизации сточных вод экспресс-методом:
1.Для удаления соединений фосфора лучше
использовать раствор FeSO4×7Н2О концентрацией
ионов железа (II)10—15 мг /м3
2. Реагент необходимо добавлять перед ступенью
биологической очистки на стадии первичного отстаивания (1 отстойник)
3.
Реагент необходимо добавлять непосредственно в аэротенк. Это наиболее
рациональный способ применения реагента при
биологической очистке, что не требует строительства дополнительных
сооружений, и повышает рентабельность очистных сооружений.
4. На каждом
этапе необходим спектрометрический контроль за концентрацией соединений фосфора
и железа.
5. На каждом
этапе необходим отбор проб активного ила с целью контроля состояния живых
организмов.
Значимость наших исследований состоит в следующем:
·
применение
данного метода позволит уменьшить содержание в сточных водах соединений фосфора,
тем самым уменьшит количество загрязняющих веществ;
·
значительно
снизится нагрузка, приходящаяся на очистные станции города;
·
предложенный нами
экспресс метод поможет облегчить физико-химическое тестирование сточных вод.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеев В.А. 300
вопросов и ответов по экологии. – Ярославль: Академия развития, 1998.
2. Буцкус
П.Ф. Книга для чтения по органической химии. – М.: Просвещение, 1985.
3. Вавилин В.А., Васильев В.Б Математическое
моделирование процессов биологической очистки сточных вод активным илом. М.19
4. Зданович
В.В. Жизненные формы гидробионтов // Биология, 2003, № 6.
5. Краткий словарь
биологических терминов. – М.: Просвещение, 1995.
6. Новиков Ю.В., Ласточкина К.О.,
Болдина З.И. Методы определения вредных веществ в воде. М. «Медицина».1981
7. СанПиН
4286-87 «Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические
рекомендации по определению классаа токсичности промышленных отходов»
8. Химия стирки // Наука и жизнь, 1981, №
3.
9. http:// biotex.ibss.org.ua
10. www.ecologia.by
11. www.mirvody.ru
12. ru.wikipedia.org.
Приложение 3
Таблица
1.
Свойства СМС
и их влияние на микроорганизмы
№ п\п
|
Вид СМС
|
Величина pH
|
Пенообразование
|
Время гибели организмов (мин)
|
1.
|
Стиральный порошок «Ariel automat»
|
12,0
|
значительное
|
2,5–3,0
|
2.
|
Стиральный порошок «Bingo automat»
|
12,0
|
значительное
|
2,5–3,0
|
3.
|
Шампунь «Sansilk»
|
6,0
|
значительное
|
1,5–2,0
|
4.
|
Шампунь «Timotei»
|
5,5
|
значительное
|
1,5–2,0
|
5.
|
Средство для мытья посуды «АОС»
|
7,0
|
значительное
|
1,0–1,5
|
6.
|
Моющий порошок «Mister Proper»
|
12,0
|
среднее
|
1,0–1,5
|
Таблица 2.
Влияние
ионов железа на организмы активного ила
№п\п
|
Fe мг/м3
|
FeSO4*7H2O мг/ 100мл
|
Движение животных активного ила
|
1
|
0
|
0
|
Активное,поступательное,
|
2
|
10
|
0,0049
|
Активное,поступательное
|
3
|
15
|
0,0074
|
Активное,поступательное
|
4
|
20
|
0,0099
|
Замедленное,
поступательное
|
5
|
30
|
0,0148
|
Медленное,поступательное,
вращательное
|
6
|
40
|
0,0278
|
Медленное,
вращательное.
|
Таблица 3.
Сравнительная
зависимость концентрации остаточного фосфора и
железа общего в очищенных сточных водах
от дозы реагента
Реагент
|
1 этап
|
2 этап
|
|||||
I отстойник
|
Аэротенк
|
||||||
№п\п
|
мгFe
/м3
|
мгFeSO4*7H2O/ 100мл
|
C
Р 1, мг/л
|
C Fe2+ 1, мг/л
|
C Р 2, мг/л
|
C Fe2+ 2, мг/л
|
|
1
|
0
|
0
|
3,15
|
0,34
|
3,79
|
0,30
|
|
2
|
10
|
0,0049
|
0,745
|
3,10
|
1,18
|
1,03
|
|
3
|
15
|
0,0074
|
0,514
|
4,97
|
0,92
|
1,69
|
|
4
|
20
|
00099
|
0,314
|
7,20
|
0,69
|
2,53
|
|
5
|
30
|
0,014893
|
0,082
|
9,55
|
0,30
|
4,26
|
|
6
|
40
|
0,0278
|
0,049
|
22,4
|
0,164
|
16,13
|
|
Приложение 5.
ЭКСПРЕСС-МЕТОД
ПО ДЕФОСФАТИЗАЦИИ
СТОЧНЫХ ВОД
1.Для удаления соединений фосфора лучше
использовать раствор FeSO4×7Н2О концентрацией ионов
10—15 мГ /м3
2. Реагент необходимо добавлять перед ступенью
биологической очистки на стадии первичного отстаивания (1 отстойник)
3.
Реагент необходимо добавлять непосредственно в аэротенк. Это наиболее
рациональный способ применения реагента при
биологической очистке, что не требует строительства дополнительных
сооружений, и повышает рентабельность очистных сооружений.
4. На каждом
этапе необходим спектрометрический контроль за концентрацией соединений фосфора
и железа.
5. На каждом
этапе необходим отбор проб активного ила с целью контроля состояния живых
организмов.
ИЗУЧЕНИЕ
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ КОНТРОЛЕ СТЕРИЛИЗАЦИИ
Авторы:Головко
Иаков Николаевич
Куцко Илья Сергеевич
Научный
руководитель : Федоринчик Екатерина Анатольевна учитель химии
Требования к надежности стерилизационных
мероприятий во всех странах возрастают. Об этом свидетельствует тот факт, что в
последние годы принят ряд важных международных, европейских и национальных
стандартов по стерилизации. Контроль стерилизации - это регулярные мероприятия
по получению, документированию и интерпретации данных, необходимых для
доказательства надежности стерилизации.
Контроль эффективности работы
стерилизационного оборудования осуществляется физическими, химическими и
биологическим (бактериологическим) методами. Надежность этих методов
неодинакова. Физические и химические методы предназначены для оперативного контроля
и позволяют контролировать соблюдение параметров режимов паровой, газовой,
воздушной стерилизации, температуру, давление, экспозицию. Недостаток этих
методов заключается в том, что они не могут служить доказательством эффективной
стерилизации. Достоверным для определения эффективности является только
бактериологический метод. Однако этот метод является дорогостоящим, долог в
применении в отличие от экспресс- методов (физического и химического).
Однако есть и недостатки у химических
экспресс-методов. В течение десятков лет для проведения химического контроля
применялись химические вещества, изменяющие свое агрегатное состояние или цвет
при температуре, близкой к температуре стерилизации (бензойная кислота для
контроля паровой стерилизации, сахароза, гидрохинон и ряд других веществ - для
контроля воздушной стерилизации). При изменении цвета и расплавлении указанных
веществ результат стерилизации признавался удовлетворительным. Однако
многолетние наблюдения и данные литературы указывают, что при удовлетворительных
результатах химического контроля с помощью названных индикаторов,
бактериологический контроль в ряде случаев (до 12%) выявляет
неудовлетворительный результат стерилизации.
Кроме того, эти вещества имеют
существенный недостаток. Переход их в другое агрегатное состояние не дает
представления о продолжительности воздействия температуры, при которой
происходит их расплавление. Тем более температура плавления большинства этих
органических веществ ниже 100 C. Принимая во внимание недостаточную достоверность
использования указанных индикаторов для контроля, а также значительную
трудоемкость и неудобство их практического применения, в 70-х годах были
разработаны химические индикаторы, изменение цвета которых происходит при
воздействии температуры, принятой для данного режима, в течение времени,
необходимого для стерилизации. По изменению окраски этих индикаторов можно
судить о том, что основные параметры процесса стерилизации - температура и
время - выдержаны. Но состав этих индикаторов – тоже органические вещества,
поэтому интерес представляет возможность применения неорганических веществ в
качестве индикаторв стерилизации. Достоинства этих веществ таковы :
-дешевизна,
-более высокие температуры разложения,
- более четкий переход смены окраски при
нагревании
-более длительный срок хранения.
Исходя из вышеперечисленного целью нашей работы мы поставили : изучить возможность применения
органических веществ в качестве индикаторов стерилизации. Для этого мы
поставили следующие задачи:
·
изучить
физические и химические свойства неорганических веществ, которые можно
использовать в качестве химических индикаторов (малахит, соли аммония,
гидрокарбонаты),
·
исследовать
возможность применения этих веществ для мониторинга качества стерилизации,
используя знания о температурах разложения,
·
разработать
технологию нанесения данных веществ на бумажную ленту
В
результате нашей работы выяснили, что в качестве химического индикатора
контроля стерилизации лучше всего использовать дигидроксокарбонат меди (II) (малахит).
Преимущества
данного химического индикатора:
·
дешевизна
·
четкий
переход цвета с зеленого на черный
·
высокая температура разложения, что позволяет
не использовать дорогостоящие биологические индикаторы
Вывод:
в качестве химических индикаторов контроля стерилизации можно использовать
неорганические вещества, в частности дигидроксокарбонат меди (II) (малахит).
Комментариев нет:
Отправить комментарий