Тысяча полезных мелочей    

НЕФТЕЕМКОСТЬ СОРБЕНТА ИЗ УГЛИСТОЙ МАССЫ ОТ СОДЕРЖАНИЯ В НЕФТЕШЛАМЕ ВОДЫ И НЕФТИ

НЕФТЕЕМКОСТЬ СОРБЕНТА ИЗ УГЛИСТОЙ МАССЫ ОТ СОДЕРЖАНИЯ В НЕФТЕШЛАМЕ ВОДЫ И НЕФТИ

Филина Н.А. Мазуркин П.М. Приведен способ очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений, который может быть использован для очистки водных объектов от пленки аварийно-разлитой и другой плавающей нефти. Разработаны математические модели процесса сорбции древесных отходов в программной среде Curve Expert 1.3. Статья в формате PDF 1118 KB результаты моделированиясорбцияуглистая масса

Поиск новых сорбентов для очистки поверхности водных объектов от нефтяных загрязнений является актуальной задачей. Древесина является дешевым сырьем для получения сорбентов, причем уникальным сорбентом является древесный активированный уголь. В патенте на изобретение [3] приведены данные по экспериментам (табл. 1).

Таблица 1

Экспериментальные данные [3] по сорбции древесных опилок

Температура
пиролиза
древесной
фpaкции T, °С

Степень

обугливания z, %

Толщина
нефтяной
пленки h, мм

Нефтеемкость

сорбента
E, кг/кг

Содержание
в нефтешламе, % мас.

воды vв

нефти vн

25

105

150

200

250

300

350

400

600

0

0

2,18

3,88

6,68

13,90

16,24

18,43

24,27

7,13

5,83

4,92

4,69

8,85

2,23

3,87

9,10

2,46

2,47

2,63

2,85

3,00

3,24

3,70

4,28

5,13

6,52

16,94

12,97

10,46

9,71

9,46

9,34

9,42

9,03

8,38

59,12

63,08

66,29

67,72

69,19

71,37

73,43

76,13

79,44

По данным [3] очистка водной поверхности от нефтяных загрязнений выполняется порошком в виде углистой массы. Она получается при карбонизации измельченных и подсушенных древесных отходов в интервале температур 300-350 oC в инертной среде до степени обугливания 13-16 %.

Цель статьи - факторный анализ выявлением статистических закономерностей процесса сорбции нефтепродуктов углистой массой по данным табл. 1.

В интервале температур 200-300 °C емкость рассматриваемых поглотителей нефти составляет 3,0-3,7 кг/кг (см. табл. 1). Нефтеемкость сорбентов 3,0-4,5 кг/кг можно рассматривать как экономически выгодную. Процесс поглощения нефти с поверхности воды сопровождается и водопоглощением исследуемых сорбентов. При этом степень обводненности нефтешлама с увеличением температуры обжига сорбентов при низкотемпературной карбонизации в сравнении с воздушно-сухим древесным опилом сначала резко снижается (в 1,74 раза при 200 °C) и затем изменяется незначительно [3].

Каждый фактор, приведенный в табл. 1 оценивается относительно самого себя по порядку предпочтения. Процесс установления предпорядка предпочтения среди значений фактора называется ранжированием. В табл. 2 приведено ранговое распределение значений факторов.

Для ранжирования любой из приведенных факторов рассматривается как векторная величина, то есть такая физическая отличительная особенность, которая имеет четкое направление количественного изменения «чем больше, тем лучше».

Таблица 2

Ранговое распределение значений факторов

Температура пиролиза

древесной фpaкции T, °С

Степень

обугливания ζ, %

Толщина

нефтяной пленки h, мм

Нефтеемкость

сорбента
E, кг/кг

Содержание в

нефтешламе, % мас.

воды vв

нефти vн

0

1

2

3

4

5

6

7

8

25

105

150

200

250

300

350

400

600

0

0

1

2

3

4

5

6

7

0

0

2,18

3,88

6,68

13,9

16,24

18,43

24,27

6

5

4

3

7

0

2

8

1

7,13

5,83

4,92

4,69

8,85

2,23

3,87

9,1

2,46

8

7

6

5

4

3

2

1

0

2,47

2,63

2,85

3

3,24

3,7

4,28

5,13

6,52

0

1

2

3

4

6

5

7

8

16,94

12,97

10,46

9,71

9,46

9,34

9,42

9,03

8,38

8

7

6

5

4

3

2

1

0

59,12

63,08

66,29

67,72

69,19

71,37

73,43

76,13

79,44

В табл. 3 приведена корреляционная матрица, полученная после анализа бинарных отношений между всеми принятыми по исходным данным (табл. 1) переменным величинам.

Из общего количества 36 клеток исключили 9 значений, т.к. нет зависимости между толщиной нефтяной пленки и температурой пиролиза древесной фpaкции, толщиной нефтяной пленки и степенью обугливания, толщиной нефтяной пленки и нефтеемкости сорбента, толщиной нефтяной пленки и содержанием в нефтешламе воды и нефти. Оставшиеся 27 трендовых закономерностей были вычислены в программе CurveExpert-1.3 в виде экспоненциального закона с порогом уровня адекватности выше 0,800.

Таблица 3

Корреляционная матрица факторных связей

Влияющие факторы

Зависимые факторы

T, °С

ζ, %

h, мм

E, кг/кг

vв, % мас.

vн, % мас.

T, °С

1

0,9949

нет

0,9973

0,9837

0,9985

ζ, %

0,9759

1

нет

0,9929

0,9258

0,9738

h, мм

0,9351

нет

1

0,8261

0,9912

0,9562

E, кг/кг

0,9985

нет

нет

1

0,9998

0,9852

vв, % мас.

0,9876

нет

нет

0,9597

1

0,9770

vн, % мас.

0,9947

нет

нет

0,9997

0,9958

1

Данные (табл. 1) моделировали в программной среде Curve Expert 1.38 [1] (табл. 4).

Модели 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 12 состоят из двух частей. В модели 2, 3, 6, 8, 10, 12 первая составляющая формулы показывает, что процесс сорбции протекает по закону гибели, а вторая составляющая представляет собой биотехническое возбуждение значений фактора. Эти двухчлeнные уравнения содержит два устойчивых закона распределения. Первая составляющая является законом гибели, предложенный нами [2], в котором в отличие от закона Лапласа вводится интенсивность гибели (степень объясняющей переменной). Вторая составляющая является биотехническим законом проф. П.М. Мазуркина. Причем первая составляющая является частным.

В модели 5, 9 и 13 первая составляющая является постоянным числом. Модель 1 имеет три составляющие. Причем все они положительно направлены, то есть увеличение нефтеемкости сорбента уменьшает содержание воды в нефтешламе.

Изучив матрицу представленную в табл. 2 и бинарные отношения между факторами, представленными в табл. 3, отбросив все значения с доверием ниже 95 % можно оставить шесть факторных связей 1, 2, 6, 11, 12 и 13 для дальнейшего исследования (табл. 5).

Таблица 4

Бинарные отношения между факторами

Номер модели

Уравнение факторной бинарной связи

Коэффициент корреляции

1

0,9998

2

0,9997

3

0,9985

4

0,9985

5

0,9973

6

0,9958

7

0,9949

8

0,9947

9

0,9929

10

0,9912

11

0,9852

12

0,9770

13

0,9597

Таблица 5

Корреляционная матрица для стратегии исследования

Влияющие факторы

Зависимые факторы

E, кг/кг

vв, % мас.

vн, % мас.

E, кг/кг

 

0,9998

0,9852

vв, % мас.

0,9597

 

0,9770

vн, % мас.

0,9997

0,9958

 

Изучив корреляционную матрицу представленную в табл. 5, у нас получается факторный треугольник, т.е. зависимость нефтеемкости сорбента от содержания в нефтешламе воды и нефти, и наоборот:

Проанализировав представленный граф и данные табл. 3 и 4, и обработав их в программной среде Curve Expert 1.3. нами получены следующие зависимости представленные на рис. 1-6:

Из зависимости представленной на рис. 3, которой соответствует формула модели 1, видно, что первой составляющей можно пренебречь. Вторая составляющая является законом гибели. Третья составляющая является биотехническим законом проф. П.М. Мазуркина.

Из зависимости, представленной на рис. 1, которой соответствует формула модели 13, видно, что изменение нефтеемкости от содержания воды определяется тенденцией (трендом) разностного вида и волновой составляющей.

Из зависимости представленной на рис. 2, которой соответствует формула модели 2, видно, что первой составляющей можно пренебречь. Вторая составляющая является законом гибели.

Из зависимости, представленной на рис. 4, которой соответствует формула модели 6, видно, что первая составляющая является законом гибели. Вторая составляющая является биотехническим законом проф. П.М.  Мазуркина.

Причем первая составляющая является частным случаем биотехнического закона. Поэтому все закономерности получается из одной формулы.

 

Рис. 1. Нефтеемкость от содержания воды

Рис. 2. Нефтеемкость от содержания нефти

Рис. 3. Содержание воды от нефтеемкости

Рис. 4. Содержание воды
от содержания нефти

Рис. 5. Содержание нефти от нефтеемкости

Рис. 6. Содержание нефти от содержания воды в нефтяном шламе

Из зависимости, представленной на рис. 5, которой соответствует формула модели 11, изменение содержание нефти от нефтеемкости происходит по биотехническому закону проф. П.М. Мазуркина.

Из зависимости, представленной на рис. 6, которой соответствует формула модели 12, видно, что первая составляющая является законом гибели (спада). Вторая составляющая является биотехническим законом проф. П.М. Мазуркина.

Высокие коэффициенты корреляции (в правом верхнем углу графиков) уравнений показывают наличие в результатах экспериментов скрытого фактора или даже группы скрытых факторов.

Комплексное изображение нефтеемкости сорбента от содержания воды и нефти в нефтешламе можно представить в трехмерном прострaнcтве (рис. 7), которое показывает взаимосвязь между факторными связями.

 

Рис. 7. Зависимость нефтеемкости сорбента от содержания воды и нефти в нефтешламе

Был проведен процесс математического моделирования, т.е. произведена формулировка законов, связывающих основные объекты модели; адекватность модели; анализ математической модели и модернизация этой модели. Анализ математической модели позволяет проникнуть в сущность изучаемых явлений.

По статистическим моделям возможно дополнительное исследование добротности различных сценариев, т.е. детальное изучение зависимостей нефтеемкости сорбента от содержания воды и нефти и наоборот.

Статья подготовлена и опубликована при поддержке гранта 3.2.3/4603 МОН РФ.

Список литературы

  1. Мазуркин П.М. Математическое моделирование. Идентификация однофакторных статистических закономерностей: учеб. пособие для вузов / П.М. Мазуркин, А.С. Филонов. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - 292 с.
  2. Мазуркин П.М. Статистическое моделирование. Эвристико-математический подход. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001. - 100 с.
  3. Пат. 2088725 Российская Федерация МПК6 E02B015/04 C09K003/32, Способ очистки водной поверхности от нефтяного загрязнения / Хасанов И.Ю.; Рогозин В.И.; Танатаров М.А.; Хасанов Р.Ю.; заявитель и патентообладатель Хасанов Ильмер Юсупович. - № 95112899/13; заявл. 07.24.95; опубл. 08.27.97.


РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ Статья в формате PDF 237 KB...

28 10 2026 22:22:11

ОБРАЗЫ КУЛЬТУРНЫХ ЛАНДШАФТОВ В ТУРИЗМЕ

ОБРАЗЫ КУЛЬТУРНЫХ ЛАНДШАФТОВ В ТУРИЗМЕ Статья в формате PDF 109 KB...

27 10 2026 0:38:52

КРИПТОСИСТЕМЫ И ВИДЫ АТАК

КРИПТОСИСТЕМЫ И ВИДЫ АТАК Статья в формате PDF 327 KB...

23 10 2026 11:58:26

ПРОБЛЕМА СИНТЕЗА ФИЛОСОФИИ И МАТЕМАТИКИ

ПРОБЛЕМА СИНТЕЗА ФИЛОСОФИИ И МАТЕМАТИКИ Статья в формате PDF 127 KB...

20 10 2026 23:36:59

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ Статья в формате PDF 103 KB...

17 10 2026 2:14:37

КОНФОРМАЦИОННАЯ ИЗОМЕРИЗАЦИЯ МЕТИЛБОРНОЙ КИСЛОТЫ

КОНФОРМАЦИОННАЯ ИЗОМЕРИЗАЦИЯ МЕТИЛБОРНОЙ КИСЛОТЫ Статья в формате PDF 127 KB...

15 10 2026 15:29:58

СОН И ПАМЯТЬ

СОН И ПАМЯТЬ Статья в формате PDF 460 KB...

12 10 2026 9:56:24

СТИМУЛИРОВАНИЕ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В РЕГИОНЕ

СТИМУЛИРОВАНИЕ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В РЕГИОНЕ В статье рассмотрена категория «инновация», как экономическое явление, что позволило дополнить отраженные в научной литературе критерии классификации инноваций. Определено, что важнейшей формой оказания государственной поддержки инноваций является повышение эффективности государственных расходов. ...

09 10 2026 4:18:54

СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ НАУЧНОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ В ХХI ВЕКЕ

СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ НАУЧНОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ В ХХI ВЕКЕ К концу ХХ века накопилось огромное количество фактов и доказательств научной несостоятельности постулатов теории относительности (ТО), положенных в основу физических представлений о структуре микро- и макромира. ТО оторвала науку от изучения природных взаимосвязей, подменив их уравнениями с некими значками без чёткого понимания их сущности: масса, заряд, магнетизм и т.д. Игнорирование законов Природы привело человечество к цивилизационному кризису – нарушено равновесие биосферы. Причина глобальных изменений состоит в том, что антропогенное производство энергии в десятки раз превышает допустимый по законам межсистемного обмена порог. Продолжение технократического развития – тупик, катастрофа. Необходимо новое естествопонимание на основе аксиомы: «Мир построен системно». Структура материального мира определяется взаимодействием непрерывной не материальной вихреобразной среды и дискретных образований материи – элементарных частиц, из которых закономерно и системно построено всё от атомов до звёзд и галактик. ...

07 10 2026 5:52:53

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ИДЕИ ВОСПИТАНИЯ И ПОДГОТОВКИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ИДЕИ ВОСПИТАНИЯ И ПОДГОТОВКИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ Исторический аспект развития студенческого самоуправления в дореволюционный, советский и переходный периоды России показали, что будущее страны на современном этапе определяется тем, каким образом будут осуществлены воспитание и подготовка квалифицированной рабочей силы, готовой к постоянному профессиональному росту, социальной и профессиональной мобильности. Одним из важных стимулов повышения гражданской, патриотической и социальной активности будущих специалистов являются восстановление, наличие и дальнейшее развитие и совершенствование таких демократических институтов в студенческой среде как соуправление и самоуправление. ...

04 10 2026 9:21:57

ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОБОСНОВАНИЮ ПЛАЗМАФЕРЕЗА ПРИ ТЯЖЕЛОЙ ДИФТЕРИИ

ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОБОСНОВАНИЮ ПЛАЗМАФЕРЕЗА ПРИ ТЯЖЕЛОЙ ДИФТЕРИИ С целью оценки клинико-лабораторной эффективности плазмафереза в лечении больных с тяжелой дифтерией проведено обследование 28 пациентов с токсической дифтерией ротоглотки 3-й степени. Установлено, что использование плазмафереза в лечении больных дифтерией позволяет ускорить исчезновение симптомов интоксикации, специфического воспаления в ротоглотке, снизить частоту встречаемости осложнений заболевания и изменить их хаpaктер в сторону уменьшения тяжелых форм, а также способствует динамичному восстановлению показателей обмена гликопротеидов, активности изоферментов аминотрaнcфераз. ...

01 10 2026 20:49:31

ЦИТОПРОТЕКТОРЫ В ЛЕЧЕНИИ АТОПИЧЕСКОГО ДЕРМАТИТА

ЦИТОПРОТЕКТОРЫ В ЛЕЧЕНИИ АТОПИЧЕСКОГО ДЕРМАТИТА Статья в формате PDF 110 KB...

29 09 2026 2:40:11

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Статья в формате PDF 100 KB...

24 09 2026 10:44:56

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::