Вода: химия и экология

В настоящем исследовании проводится анализ специфических свойств и технологических параметров газовых выбросов химико-энерготехнологического процесса, с учётом объёма и содержания токсичных компонентов, а также опыта эксплуатации систем очистки газовых выбросов на действующих фосфорных предприятиях. Для очистки газов исследуется трёхступенчатая система аппаратов: ансамбль одиночных циклонов, пенных агрегатов, орошаемых водным раствором едкого натра. Установлено, что циклоны наиболее подходят для сухой очистки газов, а для повышения эффективности очистки их диаметр должен быть не более одного метра. Научно обосновано, что при очистке газов спекания фосфоритового агломерата, объём которых превышает производительность одиночного циклона, следует использовать групповые циклоны – несколько циклонов скомпонованы в одну группу с общим бункером. Предложено, в полтора раза увеличить скорость в циклоне по сравнению с регламентной, что способствует повышению эффективности отделения примесей в очищаемом газе.

Получение и применение водорастворимых сополимеров является важным современным направлением развития полимерных материалов, особенно с учетом их экологической значимости. Благодаря отсутствию летучих органических соединений, токсичных и вредных веществ в водных растворах при их использовании и высокой степени биоразлагаемости после эксплуатации формируемых покрытий, подобные сополимеры способствуют снижению загрязнения окружающей среды.

Объектами исследований являются водорастворимые сополимеры акриловой кислоты с ее эфирами, которые разрабатывались как продукт для применения в кожевенной промышленности. Водная основа позволяет применять подобные полимеры в готовых формах во многих технологических операциях выделки шкур – дублении, мягчении, окрашивании. Состав сополимеров должен отвечать требованиям, предъявляемым к отделочным материалам для различных целей.

В работе описывается синтез сополимеров АК с ее эфирами методом радикальной растворной полимеризации в воде с порционной подачей мономеров в течение 4-5 часов при начальной температуре +40°С при использовании в качестве инициатора окислительно-восстановительной системы, в качестве регулятора обрыва цепи фосфината натрия (ФН). Водные растворы сополимеров получены для составов (масс.%) АК/эфир = 85-95/15-5. Далее получены аммонийные соли при нейтрализации раствора сополимеров 25%-ным раствором аммиака до рН 6,0-8,0.

Пьезокатализ на основе двухчастотного ультразвука (ДЧУЗ) остается относительно малоизученным методом обеззараживания воды. В настоящей работе мы впервые использовали высокочастотный ДЧУЗ (120 кГц+1.7 МГц) и нано- (50 нм) и микрочастицы (1 мкм) ZnO для инактивации Escherichia coli в воде. Эффективность пьезокаталитической инактивации увеличивалась в ряду: 120 кГц/ZnO < 1.7 МГц/ZnO << {120 кГц+1.7 МГц}/ZnO, достигая квазистационарной концентрации гидроксильных радикалов (•ОН) в 0.26×10-14, 1.02×10-14 и 1.52×10-14 моль/л, соответственно (для микрочастиц). Выявлено, что микрочастицы более эффективны и полная инактивация клеток достигалась быстрее. Обработка с помощью ДЧУЗ показала синергически ускоренную инактивацию E. coli, что указывает на повышенное образование в воде радикалов. Предполагается, что синергический эффект обусловлен усилением генерации активных форм кислорода и активизации сонопорации.

Выполнен обзор современных химических технологий обеззараживания воды с позиций эффективности дезинфекции и вероятности образования побочных продуктов химических реакций с примесями различной природы, то есть безопасности, как для человека, так и для окружающей среды, что крайне важно в условиях сложившейся экологической ситуации, характеризующейся симптомом множественной химической чувствительности. Рассмотрены технологии с использованием гипохлоритов кальция и натрия, метастабильной смеси оксидантов, реагентов на основе полигексаметиленгуанидина, феррата натрия, диоксида углерода, ионов серебра и кислорода, перекиси водорода, а также хлораминизации и озонирования. Отмечена перспективность применения диоксида хлора и технологии с получением растворов метастабильной смеси оксидантов электрохимической активацией водно-солевых растворов, а также подчеркнута целесообразность проведения исследований в области безреагентные технологий, которые на современном этапе развития науки и техники вполне могут составить альтернативу традиционным химическим технологиям.

Россия в настоящее время является одной из ведущих стран по добыче и переработке нефти и нефтепродуктов. Но вместе с ростом добычи и объемов переработки и транспортировки обостряются проблемы утилизации нефтяных загрязнений. Огромный ущерб окружающей среде наносят нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие предприятия. Среди всех нефтяных отходов, оказывающих наиболее вредное воздействие на компоненты природной среды, особую опасность представляют нефтешламы. В России, по мнению ученых, общее число ежегодно образующегося нефтешлама составляет 500 тыс. тонн.

В статье приведен обзор методов воздействия на сложные по составу нефтешламы с целью получения товарной продукции. Рассмотрены основные методы утилизации и обезвреживания нефтешламов, оборудование для проведения процессов утилизации, отмечены достоинства и недостатки каждого метода. Представлен обзор отечественных современных патентов, связанных с процессом переработки нефтешламов, направленных на снижение негативного воздействия их на окружающую среду.

Шахтные воды, откачиваемые на поверхность, в зависимости от местоположения горного предприятия содержат в себе взвешенные вещества, различные токсичные химические соединения и ионы тяжёлых металлов, отличаются повышенной природной минерализацией. Перед использованием вода обязательно проходит два этапа очистки: химическое обеззараживание и механическое отстаивание в прудах-осветлителях. А для более качественной очистки воды, в зависимости от цели её использования, применяются различные дополнительные технологические процессы и реагенты. Универсального решения проблемы очистки шахтных вод не существует. Традиционно применяемые на практике методы и технологии очистки шахтных вод Донбасса малоэффективны и не соответствуют современному уровню развития технологии очистки, а также требованиям, предъявляемым к очищенным водам. Использование опыта практического применения различных инновационных технологий очистки шахтных вод в Российской Федерации является перспективным направлением для дальнейшего восстановления и развития угольной, энергетической, металлургической промышленностей, сельскохозяйственной деятельности, а также решения проблем дефицита питьевой и технической воды в Донбассе.

Применение растительного сырья, культивируемого без использования пестицидов в медицинской практике, является важным и актуальным направлением. Использование растительного сырья, произрастающего без применения пестицидов, обеспечивает уверенность в отсутствии остатков вредных химических веществ в конечном продукте, что важно для поддержания безопасности и качества лекарственных препаратов. Экспериментальное исследование было направлено на определение содержания остаточных пестицидов в различных морфологических частях Scutellaria baicalensis и Scutellaria galericulata. Полученные данные свидетельствуют о том, что в изучаемом растительном сырье Scutellaria baicalensis и Scutellaria galericulata имеются остаточные количества хлорсодержащих пестицидов, за исключением недопустимых (алдрина и гептахлора), содержание которых в разы меньше установленных пределов допустимых концентраций. Зафиксировано, что аккумулирование данных соединений более характерно для подземных частей изучаемых растений.

В настоящее время на рынке представлен огромный ассортимент чайных и кофейных изделий. Низкая цена и высокая популярность напитков часто является причиной того, что в торговлю поступает товар низкого качества с количественным содержанием кофеина, не соответствующим требованиям государственных стандартов. По этой причине оценка количественного содержания 1,3,7-триметилксантина в напитках достаточно актуальна, так как позволит контролировать уровень поступления алкалоида в организм человека.

В работе приведены результаты исследования по определению содержания кофеина в различных сортах чая, а также в растворимом кофе методом йодометрического титрования с потенциометрической фиксацией в точке эквивалентности. Наибольшее содержание кофеина было обнаружено в зеленом чае «Greenfield» (4,0±0,5 %масс), наименьшее – в растворимом чае «TEA mix» (0,9±0,6 %масс). В результате проведения сравнительного анализа образцов с нормами содержания кофеина было установлено, что уровень алкалоида в исследуемых образцах не превышает установленные государственные стандарты.