Целью проекта является разработка научных основ технологий получения эффективных сорбентов для очистки воды от различного рода загрязнений, включая тяжелые металлы, органические вещества, углеводороды и нефтепродукты.
Заказчик: Министерство образования и науки Российской Федерации
Соглашение: от 22.11.2017 №14.613.21.0079.
Уникальный идентификатор: RFMEFI61317X0079
Период выполнения соглашения: 22.11.2017 – 30.06.2020
Исполнитель: «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук»
Руководитель работ по проекту: член-корр. РАН Исмагилов Зинфер Ришатович
Этап 1- Аннотация работ
Проведен аналитический обзор современной, научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках проекта и на основании этого проведено обоснование выбора направления исследований и составлена программа исследований.
Разработана методика получения сорбентов методом химического активирования углей.
Разработана эскизно- техническая документация и изготовлена лабораторная установка химического активирования углей.
Наработаны и испытаны лабораторные образцы сорбентов.
Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
Иностранным партнером РГП «Институт проблем горения» (Республика Казахстан) в соответствие с техническим заданием и план-графиком научно-технической кооперации выполнен аналитический обзор опыта работ Республики Казахстан в области очистки воды от различного рода загрязнений. Полученные результаты позволили обосновать выбор направления исследований, обеспечили полное решение поставленных на данном этапе задач и являются основой для проведения лабораторных и опытно-промышленных испытаний предложенной технологии получения эффективных сорбентов для очистки воды от различного рода загрязнений.
Этап 2 – аннотация работ
Цель выполнения исследований – разработка научных основ технологий получения эффективных сорбентов для очистки воды от различного рода загрязнений, включая тяжелые металлы, органические вещества, углеводороды и нефтепродукты.
В настоящем отчете представлены результаты работ по этапу 2 плана-графика исполнения обязательств по соглашению о предоставлении субсидии от 22 ноября 2017 г. № 14.613.21.0079 по теме «Разработка технологии получения эффективных сорбентов, создание опытно-промышленных стендов производства сорбентов в России и в Республике Казахстан для очистки воды и повышения качества жизни».
Задачей данного этапа является разработка и изготовление лабораторной установки физического активирования углей; разработка методики получения и наработка образцов сорбентов; исследование лабораторных образцов сорбентов по извлечению из водных сред различного рода загрязнений, включая органические вещества, углеводороды, нефтепродукты и тяжелые металлы; разработка и изготовление опытной установки для наработки опытных партий сорбентов из каменных углей; разработка программы и методики экспериментальных испытаний на опытной установке; проведение дополнительных патентных исследований; подготовка заявок на охранные докуметы.
Задачи Иностранного партнера – проведение лабораторных экспериментов по разработке научных основ технологии получения сорбентов из рисовой шелухи для очитски воды от нефтяных загрязнений, ионов тяжелых металлов и органических примесей.
В процессе работы разработана методика получения сорбентов методом физического активирования, разработана эскизно-техническая документация и изготовлена лабораторная установка физического активирования углей, наработаны лабораторные образцов сорбентов. Представлены результаты исследования лабораторных образцов сорбентов по извлечению из водных сред различного рода загрязнений, включая органические вещества, углеводороды, нефтепродукты и тяжелые металлы. Разработана эскизно-техническая документация и изготовлена опытная установка для наработки опытных партий сорбентов из каменных углей. Разработана программа и методика экспериментальных испытаний на опытной установке для наработки опытных партий сорбентов из каменных углей. Проведены дополнительные патентные исследования. Подготовлена заявка на полезную модель № 2018140828 «Каталитический реактор дожигания пиролизных газов лабораторной установки химического активирования углей.
Получен патент на полезную модель №183557 «Реакторный блок лабораторной установки для химического активирования углей»
Иностранным партнерм РГП «Институт проблем горения» в отчетном периоде были проведены лабораторные эксперименты по разработке научных основ технологии получения сорбентов из рисовой шелухи для очитски воды от нефтяных загрязнений, ионов тяжелых металлов и органических примесей.
Научная значимость полученных результатов работ, выполенных на этапе 2 заключается в разработке научных основ технологий получения новых сорбентов для эффективной очистки воды от ряда загрязнителей, в комплексном изучении физико-химических свойств сорбентов, установления параметров процессов адсорбции загрязнителей, а также установление взаимосвязи свойств углеродных сорбентов, и возможностей регулирования пористой структуры углеродных сорбентов, в соответствии с планируемым процессом очистки. При выполнении проета в целом, полученные данные позволят наработать опытные партии сорбетов с заданными характеристиками и провести на опытной установке очистку реальных вод, поступающих на очистку на предприятия водоподготовки.
Высокий уровень научных исследований обеспечивается наличием высокоточного аналитического оборудования мирового класса у исполнителей проекта – ФИЦ УУХ СО РАН и Иностранного партнера (Институт проблем горения, Республика Казахстан).
Практическая значимость полученных результатов работ, выполненных на этапе 2, заключается в разработке новых сорбентов с улученными характеристиками, а также в вовлечении доступной сырьевой базы для получения сорбентов, что позволит снизить их себестоимость.
Обозначенная актуальность и практическая значимость исследований согласуются с государственной политикой. Согласно государственной политике, в настоящее время приоритетным направлением является получение продуктов с высокой добавленной стоимостью из угля (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 21.06.2014 № 1099-р «Об утверждении программы развития угольной промышленности России на период до 2030 года»; «Комплекс мер по развитию углехимической промышленности и увеличению объемов производства продуктов углехимии», утверждённый решением Заместителя Председателя Правительства РФ А.В. Дворковича от 20 августа 2014 г. №5827п-П9; Протокол совещания в Министерстве энергетики Российской Федерации от 22.10.2014 № АЯ-458 пр «О выполнении пункта 4 комплекса мер по развитию углехимической промышленности и увеличению объемов производства продуктов углехимии»).
Внедрение результатов, созданных на основе данных, полученных в рамках проекта в целом, будет способствовать решению ряда экологических проблем и улучшению качества жизни людей.
Этап 3 – «Разработка опытной установки очистки реальных вод и наработка опытных партий сорбентов для проведения испытаний. Испытания опытных партий сорбентов на опытной установке по очистке реальных вод, поступающих на очистку на предприятия водоподготовки»
Была разработана и изготовлена опытная установка очистки реальных вод, поступающих на очистку на предприятия водоподготовки; наработана опытная партия сорбентов для проведения испытаний на опытной установке очистки реальных вод, поступающих на очистку на предприятие водоподготовки; разработана программа и методики экспериментальных испытаний опытных партий сорбентов на опытной установке очистки реальных вод, поступающих на предприятия водоподготовки; проведены испытания опытных партий сорбентов на опытной установке очистки реальных вод, поступающих на очистку на предприятия водоподготовки; разработан проект технического задания на проведения ОКР по теме «Разработка и создание промышленного производства углеродных сорбентов из каменных углей для водоочистки мощностью до 10 тыс. в год»; сделаны обобщения и выводы по полученным результатам исследования; выполнена Технико-экономическая оценка результатов исследования; разработаны рекомендации и предложения по использованию результатов проведённых НИР в реальном секторе экономике; проведены дополнительные патентные исследования; подготовлены заявки на охранные документы.
Наработанные опытные партии сорбентов испытаны согласно программе испытаний на опытной установке очистки реальных вод на предприятии ООО «ТЭП»). ООО «ТЭП» занимается добычей подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения населения или технологического обеспечения водой объектов промышленности. Имеет в своем вооружении 52 водозаборных скважин.
Было установлено, что воды, после очистки соответствует требованиям СанПин 2.1.4.1074-01, с изменениями (СанПин 2.1.4.2496-09) «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения». Представлены протоколы проведения исследований в сертифицированной лаборатории.
Получен патент на полезную модель № 187561 «Каталитический реактор дожигания пиролизных газов лабораторной установки химического активирования углей».
Получен патент на изобретение: № 2709130 С1 «Способ детоксикации 1,1-диметилгидразина и продуктов его трансформации в водных средах».
Иностранным партнером РГП «Институт проблем горения» в отчетном периоде согласно п.3.11 и п.3.12 План-графика исполнения обязательств были проведены работы по разработке технических предложений по созданию новых высокоэффективных сорбентов для очистки воды от различного вида загрязнений от ионов тяжёлых металлов, органических примесей, нефтепродуктов. А также работы по созданию и испытанию в полупромышленных условиях опытно-промышленного стенда по производству сорбентов, обеспечивающих эффективную очистку воды от вредных примесей.
Полученные результаты обеспечили полное решение поставленных на данном этапе задач и позволили создать, а также испытать опытный стенд по производству сорбентов, обеспечивающих эффективную очистку воды от вредных примесей. Данные исследований позволили создать реально действующее предприятие по производству сорбентов из рисовой шелухи.