3.Окружающая середовище та СПАР
4.Біологіческая очищення виробничих стічних вод
5.Очістка стічних вод від СПАР
За останні більш ніж 50 років з'явилася велика група органічних сполук, які створили додаткову проблему, пов'язану із забрудненням вод. Це синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР) або детергенти. Зросла потреба в СПАР на промислових підприємствах, а також їх використання в побуті, перш за все при пранні, призводить до великих скупчень піни в руслах річок і водоймах. Поступаючи в водні об'єкти, піна поширюється на значні відстані, осідає на берегах, розноситься вітром. Прикладом цього може служити скупчення піни біля берега Каспійського моря в місцях виходу стічних вод.
1.Сінтетіческі поверхнево-активні речовини
Синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР) - велика група хімічних сполук, що знижує поверхневий натяг на межі поділу фаз. Їх нерідко називають детергентами (від лат. Detergere -Очищає).
Молекули всіх СПАР мають дифільну будову і складаються з гідрофільної і гідрофобної частин.
Гідрофільній частиною служать карбоксильна (СОО), сульфатна (ОSО3-) і Сульфонатні (SО3-) групи, а також скупчення залишків з групами -СH2-СН2-О-СH2-СН2- або групи, що містять азот і фосфор. Гідрофобна частина складається зазвичай з прямою, що включає 10-18 атомів вуглецю, або розгалуженої парафінової ланцюга, з бензольного або нафталінового кільця з алкільними радикалами.
Основні фізико-хімічні та технологічні властивості СПАР визна-ються так званим гідрофільно-ліпофільним балансом (ГЛБ) їх молекул. ГЛБ залежить від хімічної будови і співвідношення молекулами-лярних мас гідрофільних і гідрофобних груп.
За емпіричної шкалою Гріффіта числа, що характеризують ГЛБ, збільшуються зі зростанням впливу ліпофільних груп на властивості СПАР:
3, 5-6 - емульгатори 2-го роду, стабілізатори емульсій вода-масло,
7 - 8- смачиватели,
8-18 - емульгатори 1-го роду, стабілізатори емульсій масло-вода,
13 -15 - миючі агенти (детергенти),
15 - 18 - солюбілізатори, що сприяють утворенню колоїдних розчинів.
Залежно від властивостей, які проявляються СПАР при розчиненні у воді, їх ділять на аніоноактівние речовини (активної частиною є аніон), катіоноактивні (активною частиною молекул є катіон), амфолітні і неіоногенні, які зовсім не іонізуються.
Аніоноактівние СПАР в водному розчині іонізуються з утворенням негативно заряджених органічних іонів.
З аніоноактівних СПАР широке застосування знайшли солі сірчанокислих ефірів (сульфати) і солі сульфокислот (сульфонати).
Радикал R може бути алкільним, алкіларільним, алкілнафтільним, мати подвійні зв'язку і функціональні групи.
Катіоноактивні СПАР - речовини, які іонізуються в водному розчині з утворенням позитивно заряджених органічних іонів.
До них відносяться четвертинні амонієві солі, що складаються з: вуглеводневої радикала з прямою ланцюгом, що містить 12-18 атомів вуглецю; метильного, етільний або бензильного радикала; хлору, брому, йоду або залишку метил або етілсульфат.
Амфолітні СПАР ионизируются у водному розчині по-різному залежно від умов середовища: в кислому розчині проявляють катіоноактивні властивості, а в лужному - аніоноактівние.
Неіоногенні СПАР є високомолекулярні сполуки, які у водному розчині не утворюють іонів.
Основну частку (50%) в загальному обсязі виробництва становлять аніонні речовини: солі карбонових кислот (жирних, смоляних і ін.), Алкілсульфати, алкилсульфонати і ін. Важливу роль в ряді областей нової техніки грають фторовані СПАР, наприклад, фторалкілсульфонати. Друге місце за значенням і обсягом виробництва займають неіонні СПАР - поліоксіетіленовой ефіри аліфатичних спиртів і кислот, алкилфенолов, амінів і інших з'єднань з реакційноздатними атомами водню. Значно менша, але постійно зростаюча частка у виробництві припадає на катіонні (головним чином, похідні алкіламінів) і амфотерні СПАР.
У водні об'єкти СПАР надходять в значних кількостях з господарсько-побутовими (використання синтетичних миючих засобів в побуті) і промисловими стічними водами (текстильна, нафтова, хімічна промисловість, виробництво синтетичних каучуків), а також зі стоком з сільськогосподарських угідь (в якості емульгаторів входять в склад інсектицидів, фунгіцидів, гербіцидів і дефоліантів).
Головними факторами зниження їх концентрації є процеси біохімічного окислення, сорбція зваженими речовинами і донними відкладеннями. Ступінь біохімічного окислення СПАР залежить від їх хімічної будови і умов навколишнього середовища.
За біохімічної стійкості, яка визначається структурою молекул, СПАР ділять на м'які, проміжні і жорсткі з константами швидкості біохімічного окислення, відповідно не менше 0,3 добу-1; 0,3-0,05 добу-1; менше 0,05 добу-1.
До числа найбільш легко окислюється СПАР відносяться первинні і вторинні алкілсульфати нормального будови. Зі збільшенням розгалуження ланцюга швидкість окислення знижується, і найбільш важко руйнуються алкілбензолсульфонати, приготовані на основі тетрамеров пропілену. При зниженні температури швидкість окислення СПАР зменшується і при 0-5 ° С протікає досить повільно. Найбільш сприятливі для процесу самоочищення від СПАР нейтральна або слаболужна середовища (рН7-9).
З підвищенням вмісту завислих речовин і значним контактом водної маси з донними відкладеннями швидкість зниження концентрації СПАР у воді зазвичай підвищується за рахунок сорбції та співосадження. При значному накопиченні СПАР в донних відкладеннях в аеробних умовах відбувається окислення мікрофлорою донного мулу.
У разі анаеробних умов СПАР можуть накопичуватися в донних відкладеннях і ставати джерелом вторинного забруднення водойми. Максимальні кількості кисню (БПК), споживані 1 мг / дм3 різних ПАР коливається від 0 до 1,6 мг / дм3. При біохімічному окисленні СПАР, утворюються різні проміжні продукти розпаду: спирти, альдегіди, органічні кислоти і ін. В результаті розпаду СПАР, що містять бензольне кільце, утворюються феноли.