Разработка биоуглеродного сорбента из отходов кукурузы повышенной деструктивной активности в отношении нефти

Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Technology audit and production reserves; Vol. 4 No. 3(60) (2021): Chemical engineering; 21-26
Technology audit and production reserves; Том 4 № 3(60) (2021): Хімічна інженерія; 21-26
Technology audit and production reserves; Том 4 № 3(60) (2021): Химическая инженерия; 21-26
ISSN: 2664-9969
2706-5448
Popis: The object of research is the created bioactive sorbent based on biochar from corn waste for the purification of oil-contaminated natural environments. The expediency of using biochar from corn cobs as a matrix – a carrier of microorganisms-destructors of petroleum hydrocarbons in the production of biosorbent – has been substantiated. Biochar meets the requirements for oil sorbents – environmental friendliness, oil resistance (6–8 g of oil per 1 g of sorbent), manufacturability and biocompatibility. The porous structure and chemical nature of the surface partly determines the absorbency of the material, but the dominant factor is the interaction of the hydrophobic surface with petroleum hydrocarbons. A universal oil oxidizer – a microbial complex isolated from oil-polluted natural objects, in combination with a carbon carrier, is capable of neutralizing oil pollution of various types and concentrations. It has been established that microorganisms – oil-destructors, immobilized on the surface of the sorbent, are capable of decomposing almost all oil hydrocarbons. Microorganisms immobilized on a carbon material have a great potential for destructive action. During immobilization, the viability of microbial cells is maintained, and the effect of their use is significantly increased. The use of a bioactive carbon sorbent based on biochar and immobilized natural oil-oxidizing microorganisms of a wide spectrum of action allows one to localize oil pollution and neutralize it through biodegradation. The optimal parameters for obtaining an oleophilic sorption matrix based on biochar from corn waste and for growing microbial biomass with a high destructive activity for oil hydrocarbons have been established. The optimum pyrolysis temperature is 300–350 °С, the pyrolysis time is 25–30 minutes. In this case, the sorption of oil obtained biochar reaches maximum values (6–8 g oil/gsorbent). Sufficient number of immobilized microorganisms – oil destructors 120–200·104 cells for active decomposition of oil localized on the sorbent surface. The operational characteristics of the obtained bioactive sorbents, technological features and methods of their use in cleaning the environment from oil pollution have been studied. The biosorbent does not require removal from the places of use and disposal. Cleaning of soils contaminated with oil and oil products has specific features and requires the use of agricultural techniques (loosening, moistening). The studies carried out have shown a change in the concentration of oil pollution in the soil from 40 % to 1–5 % of oil in the process of biodegradation after 3 months at positive temperatures.
Объектом исследования является созданный биоактивный сорбент на основе биоугля из кукурузных отходов для очистки загрязненных нефтью природных сред. Обоснована целесообразность использования биоугля из початков кукурузы в качестве матрицы – носителя микроорганизмов-деструкторов нефтяных углеводородов в производстве биосорбента. Биоуголь соответствует требованиям к нефтяным сорбентам – экологичность, нефтеемкость (6–8 г масла на 1 г сорбента), технологичность и биосовместимость. Пористая структура и химическая природа поверхности частично определяют поглощение нефти материалом, но доминирующим фактором является взаимодействие гидрофобной поверхности с нефтяными углеводородами. Универсальный окислитель нефти – микробный комплекс, выделенный из загрязненных нефтью природных объектов, в сочетании с углеродным носителем способен нейтрализовать загрязнения нефтью разного типа и концентрации. Установлено, что микроорганизмы-деструкторы нефти, иммобилизованные на поверхности сорбента, способны разлагать почти все нефтяные углеводороды. Микроорганизмы, иммобилизованные на углеродном материале, имеют большой потенциал деструктивного действия. Во время иммобилизации жизнеспособность микробных клеток сохраняется, а эффект от их использования значительно увеличивается. Применение биоактивного углеродного сорбента на основе биоугля и иммобилизованных природных микроорганизмов деструкторов нефти широкого спектра действия позволяет локализовать загрязнения нефти и нейтрализовать его путем биодеградации. Установлены оптимальные параметры получения олеофильной сорбционной матрицы на основе биоугля из кукурузных отходов и культивирования микробной биомассы с высокой разрушительной активностью для нефтяных углеводородов. Оптимальная температура пиролиза 300–350 ° С, время пиролиза 25–30 минут. При этом нефтеемкость полученного биоугля достигает максимальных значений (6–8 гнефти/гсорбента). Достаточное количество иммобилизованных микроорганизмов – деструкторов нефти 120–200·104 клеток для активнного разложения нефти, локализованной на поверхности сорбента. Исследованы эксплуатационные характеристики полученных биоактивных сорбентов, технологические особенности и способы их использования при очистке окружающей среды от загрязнения нефтью. Биосорбент не требует удаления из мест использования и утилизации. Очистка почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, имеет специфические особенности и требует использования агротехнических приемов (рыхление, увлажнение). Проведенные исследования показали изменение концентрации нефтяного загрязнения в почве от 40 % до 1–5 % нефти в процессе биодеградации через 3 месяца при положительных температурах.
Об’єктом дослідження є створений біоактивний сорбент на основі біовугілля з кукурудзяних відходів для очищення забруднених нафтою природних середовищ. Обґрунтовано доцільність використання біовугілля з качанів кукурудзи як матриці – носія мікроорганізмів-деструкторів нафтових вуглеводнів у виробництві біосорбенту. Біовугілля відповідає вимогам до нафтових сорбентів – екологічності, нафтоємності (6–8 г нафти на 1 г сорбенту), технологічності та біосумісності. Пориста структура та хімічна природа поверхні частково визначають поглинаючу здатність матеріалу, але домінуючим фактором є взаємодія гідрофобної поверхні з нафтовими вуглеводнями. Універсальний окислювач нафти – мікробний комплекс, виділений із забруднених нафтою природних об’єктів, у поєднанні з вуглецевим носієм здатний нейтралізувати забруднення нафтою різного типу та концентрації. Встановлено, що мікроорганізми-деструктори нафти, іммобілізовані на поверхні сорбенту, здатні розкладати майже всі нафтові вуглеводні. Мікроорганізми, іммобілізовані на вуглецевому матеріалі, мають великий потенціал руйнівної дії. Під час іммобілізації життєздатність мікробних клітин зберігається, а ефект від їх використання значно збільшується. Застосування біоактивного вуглецевого сорбенту на основі біовугілля та іммобілізованих природних мікроорганізмів-деструкторів нафти широкого спектру дії дозволяє локалізувати забруднення нафтою та нейтралізувати його шляхом біодеградації. Встановлено оптимальні параметри отримання олеофільної сорбційної матриці на основі біовугілля з кукурудзяних відходів та вирощування мікробної біомаси з високою руйнівною активністю для нафтових вуглеводнів. Оптимальна температура піролізу 300–350 ° С, час піролізу 25–30 хвилин. В цьому випадку нафтоємність отриманого біовугілля досягає максимальних значень (6–8 гнафти/гсорбенту). Достатня кількість іммобілізованих мікроорганізмів – деструкторів нафти 120–200·104 клітин для активного розкладання нафти, локалізованої на поверхні сорбенту. Досліджено експлуатаційні характеристики отриманих біоактивних сорбентів, технологічні особливості та способи їх використання при очищенні навколишнього середовища від забруднення нафтою. Біосорбент не вимагає видалення з місць використання та утилізації. Очищення ґрунтів, забруднених нафтою та нафтопродуктами, має специфічні особливості та вимагає використання агротехнічних захолів (розпушування, зволоження). Проведені дослідження показали зміну концентрації нафтового забруднення в ґрунті від 40 % до 1–5 % в процесі біодеградації через 3 місяці при позитивних температурах.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: