| Проблема решаемая проектом | В современном быстроразвивающемся мире человечество столкнулось с масштабной экологической и общественной проблемой образования и накопления опасных производственных отходов, химической и иной промышленности.
Актуальность: поиск решения экологической проблемы нейтрализации опасных производственных отходов кислых стоков и золы лузги подсолнечника.
Рассмотрение степени научной разработанности проблемы: проведено изучение ряда существующих изобретений переработки промышленного отхода золы лузги подсолнечника, в частности: (RU2572876, 2016) [1]; (CN104591197, 2015) [2]; (RU2252819, 2005) [3]; (RU2601925) [4], иные источники.
Цель исследовательской работы: разработать способ промышленной переработки опасного производственного отхода золы лузги подсолнечника и нейтрализации опасного производственного отхода кислых стоков.
Задачи: 1) Изучить возможность производства водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника; 2) Изучить возможность нейтрализации кислых стоков золой лузги подсолнечника; 3) Изучить возможность нейтрализации кислых стоков, полученным водным щелочным раствором из золы лузги подсолнечника.
Гипотеза: применение естественных химических свойств двух опасных производственных отходов кислых стоков и золы лузги подсолнечника, направленных на нейтрализацию данных отходов.
Новизна исследования: авторами описано изобретение «Способ промышленной переработки золы лузги подсолнечника» патент №2648697 [5].
Объект исследования: опасные производственные отходы химической промышленности кислые стоки, и опасный отход зола лузги подсолнечника.
Предмет исследования: химические свойства опасных производственных отходов кислых стоков и опасных отходов золы лузги подсолнечника.
Методы: 1) Выщелачивание золы лузги подсолнечника водой при разных технологических режимах. 2) Нейтрализация кислых стоков как водным щелочным раствором, полученным из золы лузги подсолнечника (патент №2648697) так и опасным производственным отходом золой лузги подсолнечника. |
| Масштаб организации работ | Глава I. Способ промышленной переработки золы лузги подсолнечника.
Экологическая катастрофа. В августе 2018 года, в г/ Армянске Республика Крым произошла экологическая катастрофа, причиной стали кислотные испарения из кислотонакопителя химического предприятия. Приложение 1, фото факты [12].
В настоящей исследовательской работе описываются теоретические, лабораторные и практические изыскания, сделанные авторами по поиску возможности переработки опасного производственного отхода золы лузги подсолнечника, образующегося на предприятиях масложировой промышленности и нейтрализации иного (другого) опасного производственного отхода кислых стоков, образующегося на химических производственных предприятиях.
Важно! Авторами описана идея технологии, когда при помощи одного опасного производственного отхода нейтрализуется другой опасный отход!
1.1. Изучение возможности производства водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника.
В теоретическую основу переработки отхода промышленного производства золы лузги подсолнечника заложено естественное свойство указанного отхода, в частности: растворение золы подсолнечной лузги водой Н2О (растворение содержащихся в ней водорастворимых веществ). В результате растворения золы лузги подсолнечника образуются две фракции: жидкая водный щелочной раствор и нерастворимая твёрдая фракция (осадок) – многофункционального очищенного и вымытого осадочного вещества. Авторами проводилось множество лабораторных опытов по производству водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника при разных технологических режимах (изменение температуры, при разных соотношениях, при разных временных режимах) с определение качества водного щелочного раствора, полученного из золы лузги подсолнечника.
В концепцию нейтрализации опасного произведённого отхода кислых стоков заложены химические свойства отхода масложировой отрасли, золы лузги подсолнечника и химические свойства опасного производственного отхода химической промышленности кислых стоков.
1.2. Рассмотрение степени научной разработанности проблемы переработки золы лузги подсолнечника.
Критическое осмысление излагаемого материала основано на сопоставлении и сравнении разных способов (технологий, методик) переработки опасного отхода масложировой промышленности золы лузги подсолнечника.
Авторами проведено изучение ряда существующих изобретений переработки промышленного отхода золы лузги подсолнечника, в частности: 1) В научной работе описывается технология производства строительной смеси с использованием золы подсолнечника лузги (RU2572876, 2016 г.) [1]. 2) В патенте на изобретение описывается способ получения водорастворимых силикатов из золы рисовой шелухи (CN104591197, 2015) [2]. 3) Патент на изобретение (RU 2252819, 2005) Способ утилизации лузги подсолнечной, с получением сорбента [3]. 4) Патент (RU2601925, 2016) описан способ выщелачивания золой котла [4].
Результатом проведённого анализа изложенной информации в выше приведённых источниках, способах (изобретениях, методиках) [1] - [4] переработки золы лузги подсолнечника, является понимание: возможности, актуальности и целесообразности переработки опасного производственного отхода золы лузги подсолнечника. Анализ существующих решений утилизации золы подсолнечной лузги образованной при сжигании лузги маслосемян, дал возможность авторам предложить свой экономически эффективный и экологически безвредный способ переработки золы, подсолнечника и нейтрализации кислых стоков. Предлагаемый авторами способ (технология) переработки указанного отхода несёт новизну изобретения, так как ни один из существующих способов не описывает технологию производства водного щелочного раствора из опасного промышленного отхода масложировой промышленности золы лузги подсолнечника.
Аналогов, в которых была бы описана предлагаемая технология (способ, изобретение), в уровне техники не обнаружено, авторами писан способ [5].
Вывод к главе I: проведённый анализ существующих источников позволил прийти к результату актуальности применения на практике предлагаемого способа переработки опасного промышленного отхода золы лузги подсолнечника [5].
Глава II. Лабораторные изыскания производства водного щелочного
раствора из золы лузги подсолнечника, описание изобретения.
Информация по удельному составу золы лузги подсолнечника представлена на рисунке 1. Рисунок 1
2.1. Лабораторные опыты, получения водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника.
В качестве исходного материала для производства водного щелочного раствора требуемого качества применялась зола лузги подсолнечника, выработанная в разных регионах Российской Федерации на разных предприятиях, так в частности: ООО «Сорочинский маслоэкстракционный завод» Оренбургская область; ОАО «Урюпинский маслоэкстракционный завод» Волгоградская область; ООО «Аквилон маслоэкстракционный завод» Воронежская область; ООО ГК «Благо маслопрессовый завод» Краснодарский край. В приложении 3 представлен срез данных образования золы.
Серия опытов, производства водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника.
Цель опыта: понимание как изменяется значение рН среды водного щелочного раствора при повторной и следующей промывке осадка золы лузги подсолнечника после первого отделения из ёмкости полученного водного раствора щелочей при первом выщелачивании. При одинаковом количестве подаваемого водного раствора в ёмкость смешивания водного раствора с осадком золы, одинаковой температуре, и выбранном соотношении золы и растворителя, при одинаковых технологических условиях производства водного раствора щелочей.
Вывод к опыту: из одной массы золы, принятой в технологический процесс производства водного щелочного раствора, при одинаковых технологических условиях получается произвести нужное количество водного раствора щелочей заданной (требуемой) рН среды, не менее шести раз со значением рН среды в диапазоне от 8.60 до 13.80 при соотношении золы 150 грамм к 400 миллилитров водного растворителя.
В приложении №3 представлены фото факты производимых авторами опытов [12]. Ссылка на приложения: https://yadi.sk/i/K6oBXhBac8L-Lw
Результат опыта: изменение значения рН среды при очередном растворении составляет диапазон от 0.60 до 1.40 в значении от 08.60 до 13.80 рН среды.
Итог опыта: авторами достигнуто понимание как изменяется рН среды водного щелочного раствора при повторной и следующей промывке осадка золы лузги подсолнечника после первого отделения из ёмкости полученного водного раствора щелочей при первой и последующей промывке (выщелачивании).
Результат опытов представлен в таблице №1.
Таблица №1
№
/
П
Масса золы,
150 грамм Количество водного раствора, мл* Температура, водного раствора,
0С
Значение
«рН» среды
1 1-е растворение массы золы 400.00 25.00 13.80
2 2-е растворение осадка золы 400.00 25.00 13.20
3 3-е растворение осадка золы 400.00 25.00 11.90
4 4-е растворение осадка золы 400.00 25.00 10.60
5 5-е растворение осадка золы 400.00 25.00 09.20
6 6-е растворение осадка золы 400.00 25.00 08.60
Примечание:
«*» в качестве подготовленного водного раствора автором применялась вода питьевая, отвечающая требованиями действующего стандарта: Вода питьевая ГОСТ Р 51232 – 98.
Молекулярный состав щёлочи полученной из золы лузги подсолнечника, представлен на рисунке 2. Рисунок 2
Итого системных опытов. Авторами проводилось большое количество системных опытов по производству водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника при разных технологических режимах. В приложении №3 представлены фото факты эпизодов проводимых опытов [12]. В приложении №4 представлены результаты проводимых опытов по получению водного щелочного раствора из опасного производственного отхода золы лузги подсолнечника [12].
2.2. Описание изобретения Патент РФ №2648697.
Природой образования золы подсолнечной лузги на промышленном предприятии является технологическая операция сжигания лузги подсолнечника с целью производства тепловой энергии. Место где вырабатывается и собирается отход производства зола лузги подсолнечника является котельная предприятия. При технологической чистке котла обязующаяся зола удаляется из котла и собирается в накопительный бункер при котельной.
Собранная зола направляется на дальнейшие технологические операции переработки и производства из золы водных растворов щелочей и много функционального очищенного и вымытого осадочного вещества.
Предлагаемый способ переработки отхода производства, золы лузги подсолнечника преследует цель производства конечных продуктов передела маслосемян: водного щелочного раствора и многофункционального вымытого очищенного вещества. Важно: указанные продукты передела маслосемян и не являются отходами производства.
Оформление авторского права на изобретение.
Авторами разработан и описан «Способ промышленной переработки золы лузги подсолнечника», 26.07.2017 подана заявка на получение патента на изобретение №2017126894. В приложении №8 представлена копия запатентованной формулы изобретения поданной в заявке №2018103334 от 30.01.2018г. [12]. Ссылка на приложения: https://yadi.sk/i/K6oBXhBac8L-Lw
В приложении №7 представлена копия патентной грамоты на изобретение №2648697 Способ промышленной переработки золы лузги подсолнечника [12].
Статус изобретения: действующий.
Срок действия исключительного права на изобретение №2648697 «Способ промышленной переработки золы лузги подсолнечника» до 26 июля 2037 года.
Вывод II.
Проведённые авторами серии опытов производства водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника при разных исходных данных показывают на возможность производства водного щелочного раствора с требуемым значением рН среды, полное описание опытов представлено в приложении 4 [12].
Авторами описано и запатентовано изобретение «Способ переработки опасного производственного отхода золы лузги подсолнечника». Патент на изобретение № 2648697. В приложении 7 и 8 представлены патентная грамота, статус изобретения и формула изобретения [12].
Глава III. Лабораторные изыскания нейтрализации опасного производственного отхода кислых стоков водным щелочным раствором, произведённым из золы лузги подсолнечника и золой лузги подсолнечника.
Итог серии лабораторных опытов по нейтрализации опасного производственного отхода кислых стоков водным щелочным раствором, полученным из золы лузги.
Серия опытов. Нейтрализация опасных производственных отходов кислых стоков водным щелочным раствором, произведённым из золы подсолнечной лузги.
Качественные характеристики опасного производственного отхода кислых стоков: значение рН среды = 0.80; плотность раствора = 1,049 г/см3; массовая доля основного вещества Н2SО4 = 2,90%. Качественные характеристики водного щелочного раствора: значение рН среды = 14.20; плотность раствора = 1.150 г/см3; массовая доля КОН = 8.10%. Соотношение кислых стоков и водного щелочного раствора: при смешении 100 мл кислых стоков к 75 мл водного щелочного раствора, получен водный раствор 175 мл со значение рН среды 7,40.
Результат серии опытов: изменение значения рН кислых стоков от величины 0.80 при реакции с водным щелочным раствором, полученным из золы лузги подсолнечника, позволяет нейтрализовывать кислые стоки до нейтрального значения рН среды. В приложении 6 представлены качественные характеристики опасных производственных отходов химической промышленности кислых стоков [12]. Ссылка на приложения: https://yadi.sk/i/K6oBXhBac8L-Lw
Итог серии лабораторных опытов по нейтрализации опасного производственного отхода кислых стоков золой лузги подсолнечника.
Серия опытов. Нейтрализация опасных производственных кислых стоков золой лузги подсолнечника. Качественные характеристики опасного производственного отхода кислых стоков: значение рН среды = 0.80; плотность раствора = 1,049 г/см3; массовая доля основного вещества Н2SО4 = 2,90%. Масса золы 22 г. Объём кислых стоков с указанными качественными характеристиками 50 мл. Объём водыь50 мл. к 50 мл кислых стоков добавлен 50 мл воды и 22 г золы лузги подсолнечника. При смешении 50 мл кислых стоков добавлен 50 мл воды и 22 г золы лузги подсолнечника. Получен нейтральный раствор со значением рН среды 7.00 в объёме 110 мл.
Результат серии опытов: изменение значения рН кислых стоков от величины 0.80 при реакции с золой лузги подсолнечника и при добавлении воды, позволяет нейтрализовывать кислые стоки до нейтрального значения рН среды 7.00.
В приложении 3 представлены фото факты эпизодов проводимых опытов [12]. В приложении 5 описаны Лабораторные изыскания нейтрализации опасного производственного отхода кислых стоков водным щелочным раствором, произведённым из золы лузги подсолнечника и золой лузги подсолнечника [12].
Вывод к главе III: водный щелочной раствор золы лузги подсолнечника, как и зола лузги подсолнечника нейтрализует промышленные кислые стоки. |
