Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Дисертаційні роботи України
Національна безпека
Екологічна безпека

Диссертационная работа:

Башева Тетяна Сергіївна. Екологічно безпечна маловідхідна технологія реутилізації сірчанокислого електроліту акумуляторних батарей : Дис... канд. наук: 21.06.01 - 2009.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальність теми. Одним з основних напрямків державної політики з питань екологічної безпеки України є розвиток технологій переробки та утилізації відходів, у тому числі відходів автомобільного транспорту. До найнебезпечніших відходів транспортних засобів належать свинцево-кислотні акумулятори (СКА), які широко використовуються в якості автономних хімічних джерел струму. Якщо враховувати тільки акумулятори для автомобільного транспорту, то в сучасних умовах в Україні у відходи надходить, біля трьох мільйонів штук у рік. Це приблизно 80 - 90 тисяч тонн свинцю й свинцевих сполук, та більше 21 тис. тонн розчину сірчаної кислоти.

Відходи акумуляторних батарей (АБ) - це державна екологічна проблема. Відомо, що відпрацьовані та неутилізовані свинцево-кислотні акумулятори небезпечні свинцевим і кислотним отруєнням навколишнього природного середовища: 1 тонна електроліту виводить із придатного для користування стану 25000 м3 води й 1 га землі, яка втрачає свою придатність для землеробства на 5-10 років.

Найгостріше стоїть питання з сірчанокислими відходами СКА. На сьогоднішній день більшість відходів або взагалі не використовується, або використовується за найпростішими технологічними схемами, які не забезпечують повної реалізації їхнього ресурсного потенціалу. Єдиним методом знешкодження сірчанокислих відходів СКА, що застосовується в Україні є нейтралізація. Але при цьому утворюються рідкі відходи, які містять важкі метали, що суперечить принципу збереження екосистем. Також при нейтралізації втрачається дорогий продукт - сірчана кислота, яка могла бути повторно використана у виробництві акумуляторних батарей згідно ресурсосберігаючій політики держави. З урахуванням цього актуальним є питання щодо розробки технології реутилізації електроліту відпрацьованих СКА, яка дозволить зменшити навантаження на навколишнє середовище та вилучити й повернути у виробництво цінні компоненти відходів. Це відповідає концепції переходу України до стійкого екологічно безпечного розвитку, згідно до якої, одним з основних заходів у сфері промисловості і транспорту є впровадження безвідхідних або маловідходних технологій.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до Постанови КМ України «Програма використання відходів виробництва та споживання на період до 2005р.» №668 від 26.08.97р., наказів Міністерства промисловості України №158 від 06.09.96р., Міністерства освіти та науки України за пріоритетним напрямком №4 «Екологічно чиста енергетика і технології, що зберігають ресурси», програми «Збереження навколишнього середовища і сталий розвиток Донбасу».

Правовою основою для виконання досліджень за обраною темою є Закони України «Про хімічні джерела струму» від 23 лютого 2006 року №3503-IV, «Про відходи», «Про охорону навколишнього природного середовища», «Про забезпечення санітарного та епiдемiчного благополуччя населення», а також «Положення про порядок збирання та переробки відпрацьованих свинцево-кислотних акумуляторів» № 12/1816 від 27 січня 1997 р., та Постанова Верховної Ради України «Про основні напрями державної політики України у галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки» № 188/98-ВР від 5 березня 1998 року.

Робота є складовою частиною досліджень, які здійснюються за тематичними планами Міністерства освіти і науки України в межах виконання НДР:

- “Розробка та обґрунтування нових технологій очищення та переробки відходів промислових підприємств” Завдання 1: «Регенерація електроліту відпрацьованих свинцево-кислотних акумуляторів» (держ. реєстр №0106U002953);

- "Підвищення екологічної безпеки при переробці промислових та будівельних відходів" (держ. реєстр. №0107U000091).

Метою дисертаціонної роботи є підвищення екологічної безпеки держави шляхом розробки маловідхідної технології реутилізації сірчанокислого електроліту акумуляторних батарей.

Для досягнення поставленої мети розв'язувалися наступні задачі:

дослідження сірчанокислих відходів акумуляторних батарей (АБ) як джерела екологічної небезпеки держави;

характеристика негативного впливу на компоненти біосфери при надходженні в неї відходів АБ;

визначення величини екологічного ризику при поводженні із сірчанокислими відходами АБ;

аналіз застосовуваних в Україні схем поводження з відпрацьованим акумуляторним електролітом на підставі показника екологічної значущості технології утилізації відходів;

обрання та обґрунтування вибору способа реутилізації сірчанокислих відходів, котрий задовольняє вимогам екологічної безпеки шляхом вивчення існуючих способів утилізації сірчанокислих відкидних розчинів, подібних за складом з сірчанокислим електролітом;

вивчення особливостей поводження іонів металів-домішок у сірчанокислих розчинах при електрохімічній обробці та встановлення параметрів процесу, за яких утворюється мінімальна кількість відходів і дотримується принцип раціонального природокористування;

розробка технологічної схеми реутилізації відпрацьованого акумуляторного електроліту, яка дозволяє мінімізувати кількість відходів, що утворюються;

оцінка рівня впливу розробленої маловідхідної технології реутилізації на об'єкти навколишнього середовища та розробка заходів щодо забезпечення їхнього нормативного стану, виходячи з вимог екологічної безпеки;

оцінка величини еколого-економічного збитку державі та екологічного ризику після розробки маловідхідної технології реутилізації сірчанокислого акумуляторного електроліту.

Об'єкт дослідження - сірчанокислі відходи акумуляторних батарей.

Предмет дослідження – екологічно безпечна технологія реутилізації сірчанокислого електроліту акумуляторних батарей, що дозволяє знешкодити небезпечні для навколишнього середовища відходи, отримати товарну сірчану акумуляторну кислоту та мінімізувати кількість відходів.

Методи досліджень. Аналіз і узагальнення наукових результатів, отриманих іншими авторами, теоретичне моделювання процесу електрохімічної реутилізації відпрацьованих сірчанокислих розчинів, експериментальні методи дослідження реальних і модельних об'єктів, статистичні методи обробки експериментальних даних.

Наукова новизна отриманих результатів:

  1. вперше охарактеризовано вплив відпрацьованого акумуляторного електроліту на компоненти біосфери;

  2. визначено екологічний ризик, що виникає при поводженні з сірчанокислими відходами АБ на прикладі Донецької області як найбільш екологічно несприятливого регіону;

  3. вперше проведено аналіз застосовуваних на Україні технологічних схем поводження із сірчанокислими відходами АБ на підставі показника екологічної значущості технологій поводження з відходами;

  4. теоретично й експериментально обґрунтована доцільність застосування електрохімічних методів для реутилізації відпрацьованих сірчанокислих відходів акумуляторних батарей;

  5. встановлено особливості поводження іонів-забруднювачів (свинцю, заліза, міді, марганцю) під дією постійного струму в умовах сірчанокислого акумуляторного розчину, що дозволяє розробити схему їх вилучення з відходу та знизити його токсичність;

  6. виведено математичні залежності, що описують вплив факторів (катодна густина струму, тривалість процесу, витрати енергії, утворення газоподібних і рідких відходів) на результати й ефективність процесу реутилізації сірчанокислих відходів АБ;

  7. теоретично та експериментально обґрунтована необхідність введення додаткової стадії (вилучення іонів міді з відпрацьованого акумуляторного розчину) у процес електрохімічної реутилізації сірчанокислих відходів, внаслідок міграції іонів міді через аніонітову мембрану;

  8. визначено умови досягнення максимальної ефективності процесу електрохімічної реутилізації акумуляторного електроліту, які дозволяють зменьшити до мінімального рівня вплив на навколишнє середовище та вилучити цінні компоненти з відходу.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблено спосіб реутилізації сірчанокислих відходів акумуляторних батарей, що може стати прийнятною альтернативою використовуваному в цей час методу нейтралізації лужними реагентами. При реалізації розробленої технології усувається небезпечний для навколишнього середовища відхід. При цьому вилучається сірчана кислота й повертається у виробництво свинцевих акумуляторів, утворюються менші обсяги рідких відходів, які надходять на нейтралізацію з більш високим рівнем pН, а отже зменшується кількість лужних реагентів, необхідних для нейтралізації залишкового електроліту. Визначено оптимальні параметри процесу реутилізації, що дозволяють з мінімальними витратами енергії одержати максимальний екологічний і технологічний ефект. Розроблений і запатентований спосіб реутилізації відпрацьованого акумуляторного електроліту може бути використаний у технологіях захисту навколишнього середовища на підприємствах автомобільного транспорту, а також на виробництвах, які мають сірчанокислі відходи, подібні за складом до акумуляторного електроліту. Результати досліджень впровадженні в ВАТ "ДонецькАВТО" Макіївського автоцентра (м. Макіївка) та ВАТ "Гранит" (м.Макіївка), в навчальному процесі Донбаської національної академії будівництва та архітектури.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно проведено аналіз літературних даних за темою дослідження, поставлена мета та визначені основні завдання дослідження, встановлено вплив рідких відходів СКА на навколишнє середовище, проведено критичний аналіз способів поводження з сірчанокислими відходами АБ, що існують в Україні та в світі, здійснено підбір методів і методик для проведення досліджень, розроблена теоретична модель процесу реутилізації, проведені експериментальні дослідження для вивчення закономірностей поводження іонів домішок, які входять до складу відпрацьованого акумуляторного електроліту, розроблена маловідхідна технологія реутилізації, проведена оцінка впливу розробленого способу реутилізації на навколишнє середовище, виконана обробка експериментальних даних за допомогою методів статистичного аналізу, проведено науковий аналіз отриманих результатів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи й матеріали досліджень доповідалися та обговорювалися на: ІІ-V,VІІ Міжнародних наукових конференціях аспірантів та студентів “Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів” (м. Донецьк, 2003-2006,2008 рр.); VІ Міжнародній науково-практичній конференції студентів, аспірантів і молодих вчених "Екологія. Людина. Суспільство" (м. Київ, 2003 р.); І Міжнародній науково-практичній конференції "На шляху до сталого розвитку регіонів. Екологічні та соціально-економічні аспекти” (м. Полтава, 2004 р.), 26-27 Міжнародних наукових конференціях студентів, аспірантів та молодих вчених “Будівлі та споруди із застосуванням нових конструкцій та матеріалів” (м. Макіївка, 2000-2001рр.); V науково-методичній конференції з міжнародною участю «Безпека життя й діяльності людини - освіта, наука, практика». (м. Харків, 2006 р.), Міжнародній науково-практичній конференції “І всеукраїнській з'їзд екологів”(м. Вінниця 2006р.); ІХ Всеукраїнській науковій конференції студентів, магістрантів і аспірантів «Екологічні проблеми регіонів України» (м. Одеса, 2007); Міжнародному симпозіумі «Міжрегіональні проблеми екологічної безпеки”(м. Одеса, 2007); ІІІ Міжнародній конференції “Стратегія якості в промисловості та освіті”(м. Варна, Болгарія, 2007); Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених і студентів «Підвищення ефективності використання водних, теплових та енергетичних ресурсів та охорона навколишнього середовища» (м. Київ, 2009); Всеукраїнській науковій конференції студентів та аспірантів «Екологічна безпека держави» (м. Київ, 2009).

Публікації. Основні положення дисертації наведені автором в публікаціях у співавторстві з науковим керівником. За темою дисертаційної роботи опубліковано 28 робіт, у тому числі 11 статей у журналах, рекомендованих ВАК України, 16 тез доповідей, отримано патент на корисну модель.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 5 розділів, висновків, списка використаної літератури та 6 додатків. Дисертація має загальний обсяг 190 сторінок, у тому числі 150 сторінок основного тексту, 12 таблиць, 36 рисунків, список використаних джерел з 273 найменувань на 30 сторінках і 10 сторінок додатків.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net