Содержание

Введение

1.Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ

2.Применение СПАВ

3.Окружающая среда и СПАВ

4.Биологическая очистка производственных сточных вод

5.Очистка сточных вод от СПАВ

Заключение

Список литературы

Введение

За последние более чем 50 лет появилась большая группа органических соединений, которые создали дополнительную проблему, связанную с загрязнением вод. Это синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) или детергенты. Возросшая потребность в СПАВ на промышленных предприятиях, а также их использование в быту, прежде всего при стирке, приводит к большим скоплениям пены в руслах рек и водоемах. Поступая в водные объекты, пена распространяется на значительные расстояния, осаждается на берегах, разносится ветром. Примером этому может служить скопление пены у берега Каспийского моря в местах выхода сточных вод.

Присутствие СПАВ резко ухудшает органолептические свойства воды: уже при концентрациях СПАВ 1-3 мг/л вода приобретает неприятный вкус и запах, интенсивность которых зависит от химической структуры СПАВ). Содержание СПАВ в водных объектах центрального района республики Татарстан (Куйбышевское водохранилице, Казанка, Меша, Шумбут, Сулица, оз. Кабан) в 2009 году составило 16 тонн. Роль СПАВ в изменении трофического состояния водоемов-приемников заключается в том, что присутствие их в воде снижает ее способность насыщаться кислородом. В поверхностном слое воды СПАВ перехватывает фотоны света и тем самым тормозит фотосинтез, снижая образование первичной продукции, однако концентрирующиеся в нем загрязняющие вещества, главным образом органические, приводят к повышению трофности. Положение углубляется тем, что больший объем сточных вод сбрасывается в водные объекты неочищенными или не отвечающими нормативным стандартам.

1.Синтетически поверхностно-активные вещества

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) - большая группа химических соединений, понижающая поверхностное натяжение на границе раздела фаз. Их нередко называют детергентами (от лат. detergere -очищать).

Молекулы всех СПАВ имеют дифильное строение и состоят из гидрофильной и гидрофобной частей.

Гидрофильной частью служат карбоксильная (СОО-), сульфатная (ОSО3-) и сульфонатная (SО3-) группы, а также скопления остатков с группами –СH2-СН2-О-СH2-СН2- или группы, содержащие азот и фосфор. Гидрофобная часть состоит обычно из прямой, включающей 10-18 атомов углерода, или разветвленной парафиновой цепи, из бензольного или нафталинового кольца с алкильными радикалами.

Основные физико-химические и технологические свойства СПАВ опре­деляются так называемым гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) их молекул. ГЛБ зависит от химического строения и соотношения молеку­лярных масс гидрофильных и гидрофобных групп.

По эмпирической шкале Гриффита числа, характеризующие ГЛБ, увеличиваются с возрастанием влияния липофильных групп на свойства СПАВ:

3, 5-6 - эмульгаторы 2-го рода, стабилизаторы эмульсий вода-масло,

7 - 8- смачиватели,

8-18 - эмульгаторы 1-го рода, стабилизаторы эмульсий масло-вода,

13 -15 - моющие агенты (детергенты),

15 - 18 - солюбилизаторы, способствующие образованию коллоидных растворов.

В зависимости от свойств, проявляемых СПАВ при растворении в воде, их делят на анионоактивные вещества (активной частью является анион), катионоактивные (активной частью молекул является катион), амфолитные и неионогенные, которые совсем не ионизируются.

Анионоактивные СПАВ в водном растворе ионизируются с образованием отрицательно заряженных органических ионов.

Из анионоактивных СПАВ широкое применение нашли соли сернокислых эфиров (сульфаты) и соли сульфокислот (сульфонаты).

Радикал R может быть алкильным, алкиларильным, алкилнафтильным, иметь двойные связи и функциональные группы.

Катионоактивные СПАВ - вещества, которые ионизируются в водном растворе с образованием положительно заряженных органических ионов.

К ним относятся четвертичные аммониевые соли, состоящие из: углеводородного радикала с прямой цепью, содержащей 12-18 атомов углерода; метильного, этильного или бензильного радикала; хлора, брома, иода или остатка метил- или этилсульфата.

Амфолитные СПАВ ионизируются в водном растворе различным образом в зависимости от условий среды: в кислом растворе проявляют катионоактивные свойства, а в щелочном - анионоактивные.

Неионогенные СПАВ представляют собой высокомолекулярные соединения, которые в водном растворе не образуют ионов.

Основную долю (50%) в общем объеме производства составляют анионные вещества: соли карбоновых кислот (жирных, смоляных и др.), алкилсульфаты, алкилсульфонаты и др. Важную роль в ряде областей новой техники играют фторированные СПАВ, например, фторалкилсульфонаты. Второе место по значению и объему производства занимают неионные СПАВ - полиоксиэтиленовые эфиры алифатических спиртов и кислот, алкилфенолов, аминов и других соединений с реакционноспособными атомами водорода. Значительно меньшая, но постоянно возрастающая доля в производстве приходится на катионные (главным образом, производные алкиламинов) и амфотерные СПАВ.

В водные объекты СПАВ поступают в значительных количествах с хозяйственно-бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту) и промышленными сточными водами (текстильная, нефтяная, химическая промышленность, производство синтетических каучуков), а также со стоком с сельскохозяйственных угодий (в качестве эмульгаторов входят в состав инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов).

Главными факторами понижения их концентрации являются процессы биохимического окисления, сорбция взвешенными веществами и донными отложениями. Степень биохимического окисления СПАВ зависит от их химического строения и условий окружающей среды.

По биохимической устойчивости, определяемой структурой молекул, СПАВ делят на мягкие, промежуточные и жесткие с константами скорости биохимического окисления, соответственно не менее 0,3 сутки-1; 0,3-0,05 сутки-1; менее 0,05 сутки-1.

К числу наиболее легко окисляющихся СПАВ относятся первичные и вторичные алкилсульфаты нормального строения. С увеличением разветвления цепи скорость окисления понижается, и наиболее трудно разрушаются алкилбензолсульфонаты, приготовленные на основе тетрамеров пропилена. При понижении температуры скорость окисления СПАВ уменьшается и при 0-5°С протекает весьма медленно. Наиболее благоприятные для процесса самоочищения от СПАВ нейтральная или слабощелочная среды (рН7-9).

С повышением содержания взвешенных веществ и значительным контактом водной массы с донными отложениями скорость снижения концентрации СПАВ в воде обычно повышается за счет сорбции и соосаждения. При значительном накоплении СПАВ в донных отложениях в аэробных условиях происходит окисление микрофлорой донного ила.

В случае анаэробных условий СПАВ могут накапливаться в донных отложениях и становиться источником вторичного загрязнения водоема. Максимальные количества кислорода (БПК), потребляемые 1 мг/дм3 различных ПАВ колеблется от 0 до 1,6 мг/дм3. При биохимическом окислении СПАВ, образуются различные промежуточные продукты распада: спирты, альдегиды, органические кислоты и др. В результате распада СПАВ, содержащих бензольное кольцо, образуются фенолы.