Способ детоксикации водной среды, загрязненной нитробензолом
Владельцы патента RU 2424197:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет (RU)
Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к способам детоксикации водоемов от загрязнений ароматическими углеводородами, в частности нитробензолом. Способ может быть также использован для обезвреживания стоков предприятий химической промышленности, содержащих нитробензол. Для осуществления способа в загрязненную нитробензолом водную среду вводят расплавленный парафин в количестве от 50 до 200 г/дм3. Технический результат заявленного способа заключается в снижении токсического действия нитробензола в водной среде. 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к способам детоксикации водоемов от загрязнений ароматическими углеводородами, в частности нитробензолом, обезвреживанию стоков предприятий химической промышленности, содержащих нитробензол.
Известен способ обработки сточных вод (СВ), содержащих ароматические соединения /Заявка ЕПВ 1593654, C02F 1/02, C02F 9/00, 2005 г./, заключающийся в том, что промышленные сточные воды от химического производства, содержащие бензол в концентрациях от 100 до 3000 мг/л, нитробензол до 10000 мг/л, а также такие нитрогидроксиароматические соединения, как моно-, ди- и тринитрофенол, моно-, ди- и тринитрорезорцин, подвергают многоступенчатому процессу очистки, где вначале они защелачиваются до рН 10-14 с применением NaOH, после чего в отдувочной колонне удаляется вода посредством пара. Затем концентрат подвергается воздействию температуры от 150 до 500°С и давления от 70 до 130 бар, в результате происходит глубокая деструкция загрязнителей при экспозиции от 5 до 120 мин.
Известен способ биологической очистки грунта и воды от органических соединений алифатического, карбоциклического и гетероциклического рядов и их смесей произвольного состава /Патент РФ №2315670, В09С 1/10, C02F 3/34, C02F 101/32, 2008/, включающий определение количественного содержания загрязнителей, внесение в очищаемую среду подвергнутых селекции аборигенных микроорганизмов и питающих добавок, содержащих азот, фосфор, калий магний, микроорганизмы селектируют по признаку наибольшей скорости биологической утилизации упомянутых органических соединений, вносят их в очищаемую среду в количестве от 0,001 до 30 кг биомассы на 1 м очищаемой среды, в добавки минерального или биогенного происхождения дополнительно включают серу при соотношении компонентов N:P:K:Mg:S=(5-10):(1-5):(1-5):(0,01-1):(0,001-3) и вносят их в количестве 10-3-50 кг на 1 м3 очищаемой среды, добавляют активирующие деятельность описанных микроорганизмов микроэлементы, после чего подвергают упомянутые органические соединения биологической утилизации при температуре 0-45°С, при этом обеспечивают эффективные для деятельности микроорганизмов физико-химические показатели очищаемой среды и загрязнителей, а скорость утилизации загрязнителей регулируют, используя известные биологические и/или физико-химические факторы.
Известен способ биологической утилизации гетероциклических и ароматических соединений /Патент РФ №2216524, C02F 3/34, С12Р 17/10, C02F 3/34, 2003 г./. Для проведения работ используют штамм микроорганизмов вида Bacillus licheniformis LCM2, способный трансформировать загрязняющие органические вещества, содержащие заместители: -NO2, -ОН, -СООН, Cl, NH2. В известном способе нитрогруппы, содержащиеся в загрязнителях, трансформируются в аминогруппы.
Ближайшим аналогом является способ очистки воды и почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами /Патент РФ №2057724, C02F 3/34, 1996 г./. В загрязненную среду вводят культуру микроорганизмов и минеральные добавки. Минеральные добавки содержат азот, фосфор, калий и магний. Культура микроорганизмов представляет собой смесь активных природных нефтеусваивающих культур микроорганизмов, выделенных методом селекции из природного сообщества микроорганизмов, находящихся в очищаемой среде.
К недостаткам данных способов относится довольно ограниченный перечень усвояемых микроорганизмами веществ. Биоразложение остается незавершенным. Использование конкретного штамма осложняет проведение работ на фоне естественной микрофлоры, содержащейся в природных водоемах и грунтах. Внесение специализированного штамма в больших объемах в природную среду может привести к непредсказуемым экологическим последствиям.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, позволяющего достичь максимального снижения токсического действия ароматических углеводородов, в частности нитробензола, наиболее доступными средствами.
Поставленная задача достигается тем, что в способе детоксикации водной среды, загрязненной нитробензолом, включающем введение в загрязненную нитробензолом среду добавки, в качестве добавки используют расплавленный парафин в количестве от 50 до 200 г/дм3.
Способ основан на способности взаимодействия гидрофобных веществ, в данном случае с парафином и ароматическими углеводородами.
Способ осуществляется следующим образом: расплавленный парафин в концентрациях от 50 и до 200 г/дм3 (по данным экспериментов присутствие парафина в данных концентрациях способствует ослаблению токсичности нитробензола) вносят в водную среду, содержащую нитробензол, и затем перемешивают, после застывания парафин извлекают. В результате происходит детоксикация нитробензола, эффективность которой усиливается при увеличении температуры водной среды и времени перемешивания.
Оценку антидотного действия парафина по отношению к нитробензолу проводили методами биотестирования. Тест-объектом служила лабораторная культура дафний (Daphnia magna Straus), оценка изменения токсичности растворов производилась по смертности особей при 96-часовой экспозиции. Эксперименты проводились согласно утвержденным методикам токсикологического контроля (ЖМУР Н.С. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: АКВАРОС, 2007. - 52 с.). Контролем во всех экспериментах служила дехлорированная водопроводная вода.
На первом этапе экспериментов произвели оценку влияния парафина на тест-объекты. Как видно из таблицы 1, присутствие парафина не оказывало негативного действия на дафний (во всем диапазоне концентраций выживаемость - не менее 50% (не обладает острой токсичностью)).
| Таблица 1 | |
| Выживаемость дафний в эмульсиях парафина | |
| Концентрация парафина, г/дм3 | Количество выживших особей, % к контролю |
| 50 | 100 |
| 100 | 100 |
| 150 | 80 |
| 200 | 60 |
| Контроль | 100 |
На следующем этапе изучили действие парафина в растворах нитробензола. Так, растворы нитробензола 0,5; 1,0 г/дм3, ранее обладавшие острой токсичностью, после внесения парафина 150; 200 г/дм3 не оказывали на дафний негативного действия (выживаемость - более 50%). При более низком содержании парафина 50 г/дм3 также наблюдали ослабление токсичности: в растворах нитробензола 0,25 и 0,5 г/дм3, ранее летальных для дафний, отмечалась выживаемость более 50% (таблица 2).
| Таблица 2 | |||||
| Выживаемость дафний (% к контролю) в растворах нитробензола в отсутствие и присутствии парафина | |||||
| Концентрация нитробензола, г/дм3 | Концентрация парафина, г/дм3 | ||||
| В отсутствие парафина | 50 | 100 | 150 | 200 | |
| 0,05 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 0,1 | 80 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 0,25 | 15,3±2,3 | 90 | 100 | 100 | 100 |
| 0,5 | 0 | 51,3±7,6 | 53,3±7,9 | 63,8±9,5 | 80 |
| 1,0 | 0 | 20 | 31,5±6,3 | 47,6±7,1 | 60 |
Предлагаемый способ позволяет при загрязнении водной среды нитробензолом снижать его токсичность.
Способ детоксикации водной среды, загрязненной нитробензолом, включающий введение в загрязненную нитробензолом среду добавки, отличающийся тем, что в качестве добавки используют расплавленный парафин от 50 до 200 г/дм3.
