ПЛАЗМОХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЙНОГО ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА НА ОСНОВІ ОРГАНОВМІСНИХ СТІЧНИХ ВОД
Industrial and domestic waste water containing waste lubricants, cooling suspensions, waste from the food, alcohol and pulp and paper industries contain fuel residues, solvents, fats, dyes and other organic compounds. Large volumes and multi-component composition of such waste complicate and cost mo...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/67 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Chemistry Journal |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Ukrainian Chemistry Journal| _version_ | 1871465555224952832 |
|---|---|
| author | Makarov, А Klishchenko, R Egurnov, A Kornienko, I |
| author_facet | Makarov, А Klishchenko, R Egurnov, A Kornienko, I |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "А Makarov",
"institution": "Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України, Бульвар. Академіка Вернадського, 42, Київ, 03142, Україна"
},
{
"author": "R Klishchenko",
"institution": "A.V. Dumansky Institute of Colloid and chemistry and Water Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine, Academician Vernadsky Boulevard 42, Kyiv, 03142, Ukraine"
},
{
"author": "A Egurnov",
"institution": "ZAT «ANA-tems», Pivdennyy provulok, 4, Dnipro, 49000, Ukraine"
},
{
"author": "I Kornienko",
"institution": "A.V. Dumansky Institute of Colloid and chemistry and Water Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine, Academician Vernadsky Boulevard 42, Kyiv, 03142, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Makarov, А |
| baseUrl_str | https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T08:23:40Z |
| description | Industrial and domestic waste water containing waste lubricants, cooling suspensions, waste from the food, alcohol and pulp and paper industries contain fuel residues, solvents, fats, dyes and other organic compounds. Large volumes and multi-component composition of such waste complicate and cost more water purification. Disinfection of such waters using adsorption, membrane or catalytic technologies requires the cost of scarce materials and expensive equipment, as well as leading to the formation of secondary man-made wastes in the form of waste adsorbents, catalysts, membranes, etc.
A promising option is the use of organ-containing sewage in formulations of composite water-coal fuel. At the same time, organic substances of sewage during the combustion of technological equipment allocate additional heat, which allows improving the energy characteristics of the fuel. The possibility of using plasmochemical technology for the stabilization of composite aqueous-coal fuel on the basis of organ-containing wastewater has been investigated. Organic dispersion media used waste after purification of fusel oil and wastewater after the washing of parts for technical purposes. Electrokinetic and rheological properties of composite aqueous-coal fuel have been studied. It has been established that the previous plasmochemical conversion of organo-containing wastewater, which is used as a dispersion medium for composite water-coal fuel, makes it possible to improve its operational properties. The growth of sedimentation stability and the optimization of effective viscosity are achieved both by increasing the electrostatic repulsion of the suspension particles with an increased ξ-potential and by achieving the bimodal composition of the disperse phase.
There is also a significant increase in the absolute values of ξ - the potential reached in the alkaline medium (pH = 10) 55-64 mV for anthracite coal. Accordingly, electrostatic repulsion of coal particles increases and improves in the viscosity in the modified samples is (1.1-1.25 Pa·s) and sedimentation stability (28-36 hours). The sedimentation stability of the fuel obtained is significantly improved in comparison with conventional suspensions of coal in organ-containing wastewater and reaches 28 to 36 hours without the addition of stabilizers. In addition, highly dispersed additives increase the reactivity of the composite aqueous-coal fuel contributes to increasing the caloricity and completeness of the burning of slurry fuel. |
| doi_str_mv | 10.33609/0041-6045.85.7.2019.49-56 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:43:31Z |
| format | Article |
| fulltext |
Фізична хімія
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7 49
УДК 544.77:622.33+622.693 doi: 10.33609/0041-6045.85.7.2019.49-56
А. С. Макаров1, Р. Є. Кліщенко1, О. І. Егурнов2, І. В. Корнієнко1*
ПЛАЗМОХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЙНОГО
ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА НА ОСНОВІ ОРГАНОВМІСНИХ СТІЧНИХ ВОД
1 Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України, Бульвар. Академіка
Вернадського, 42, Київ, 03142, Україна
2 ЗАТ «АНА-темс», Південний провулок, 4, Дніпро, 49000, Україна
*е-mail: ivanywka1993@gmail.com
Досліджено можливість використання плазмохімічної технології для стабілізації
композиційного водовугільного палива на основі органовмісних стічних вод. У якості
органовмісного дисперсійного середовища використовували відходи після очищення
сивушного масла та стічні води після промивки деталей технічного призначення.
Вивчено електрокінетичні та реологічні властивості отриманих зразків композиційного
водо вугільного палива. Встановлено, що попередня плазмохімічна конверсія
органовмісних стічних вод, які використовуються у якості дисперсійного середовища для
композиційного водовугільного палива, дає змогу покращити його експлуатаційні
властивості. Зростання седиментаційної стабільності та оптимізація ефективної в’язкості
досягаються як за рахунок підсилення електростатичного відштовхування частинок
суспензії зі збільшеним ξ - потенціалом, так і завдяки досягненню бімодального складу
дисперсної фази. Седиментаційна стійкість отриманого палива значно поліпшується в
порівнянні зі звичайними суспензіями вугілля в органовмісних стічних водах і досягає 1 –
1,5 діб без добавок стабілізаторів.
К л ю ч о в і с л о в а: плазмохімія, вугілля, стічні води, композиційне водовугільне
паливо, дисперсійне середовище, дисперсна фаза.
ВСТУП. Промислові та побутові стічні
води, які містять відпрацьовані мастильні,
охолоджуючі суспензії, відходи харчової,
спиртової й целюлозно-паперової промисло-
вості містять залишки палива, розчинники,
жири, барвники та інші органічні сполуки.
Великі об’єми та багатокомпонентний склад
таких стоків ускладнюють та здорожують во-
доочищення. Знезараження таких вод за до-
помогою адсорбційних, мембранних або ка-
талітичних технологій потребує витрат де-
фіцитних матеріалів та дорогого обладнання,
а також веде до утворення вторинних тех.-
ногенних відходів у вигляді відпрацьованих
адсорбентів, каталізаторів, мембран тощо[1].
Перспективним варіантом є викорис-
стання органовмісних стічних вод у
рецептурах композиційного водовугільного
палива (КВП). При цьому органічні речовини
стічних вод під час спалювання КВП ви-
діляють додаткове тепло, що дозволяє по-
ліпшити енергетичні характеристики одер-
жуваного палива.
Отримання КВП представляє собою
складну колоїдно-хімічну проблему, оскільки
суспензії повинні мати не тільки максимальну
концентрацію дисперсної фази, але й від-
повідати певним реологічними властивостями
(в’язкість η в межах (1–2) Па∙с при швидкості
зсуву Dr=9c-1), а також бути седиметаційно та
агрегативно стійкими [2,3]. Стабільність КВП
на основі високо зольного вугілля марок
© А. С. Макаров, Р. Є. Кліщенко, О. І. Егурнов, І. В. Корнієнко, 2019
mailto:ivanywka1993@gmail.com
А. С. Макаров, Р. Є. Кліщенко, О. І. Егурнов, І. В. Корнієнко
50 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7
Б, Г, Д, ДГ значно вища ніж у низькозольного.
При цьому зростає й максимальна концен-
трація твердої фази водовугільної суспензії
[3,4]. Однак зольність цих сортів вугілля
досягає (20-30) % і є енергетичним баластом,
оскільки знижує калорійність. Більш цікавими
для застосування у складах КВП є висо-
кокалорійні та низкозольні марки вугілля
антрацит А та Т. Однак ці види вугілля мають
більш однорідну поверхню з невеликою кі-
лькістю функціональних груп і значно гірше
стабілізуються у дисперсних середовищах.
Для підвищення агрегативної та седи-
ментаційних стійкості таких КВП, в ди-
сперсійне середовище слід вводити добавки
стабілізаторів. Добре відомими стабілізатор-
рами КВП є лігносульфонати натрію, каль-
цію і магнію, сульфовані похідні нафталіну і
меламіну С-3, НФ, Дофен, MELMENT [2,5,6-
8]. Однак, ці стабілізатори чутливі до змін
рН, іонного складу розчину і типу вугілля.
До того ж при використанні у складі КВП
рідких відходів, які містять органічні речо-
вини, змінюється характер просторових ко-
лоїдних структур, які формуються при до-
даванні пластифікаторів, стабілізаторів і ди-
спергаторів. Деякі компоненти стічних вод
(ПАР, поліелектроліти) деактивують дію ста-
білізаторів. Органічні молекули, адсорбую-
чись поверхнею вугільних частинок, мо-
дифікують їх властивості, змінюють елек-
трокінетичний потенціал, а це веде до зміни
реологічної поведінки композиційних ди-
сперсій [9-10].
Альтернативним шляхом вирішення
проблеми є введення до складу КВП деякої
кількості високореакційних вуглецевих
добавок для інтенсифікації формування
стабільних просторових структур, котрі
забезпечують бажані властивості КВП. Це
також сприяє можливості отримання КВП з
максимальним вмістом твердої фази, яке
неможливе без застосування бімодального
помелу вугілля де поряд з грубодисперсними
частинками з розміром > 100 мкм присутні і
дрібнодисперсні частинки <. 50 мкм [5,7,].
Перспективним шляхом для вирішення даної
проблеми є застосування у якості диспер-
сійного середовища органовмісних стічних
вод, попередньо оброблених плазмохімічно
[10]. Вуглецевмісні частинки, котрі форму-
ються з органічних забруднень за рахунок
конверсії у плазмовому факелі, можуть за-
безпечити стабілізацію та бімодальний роз-
поділ у КВП.
Метою роботи є вивчення впливу плаз-
мохімічної обробки органовмістних стічних
вод на електрокінетичні й реологічні пара-
метри КВП, отриманого на основі антрациту.
ЕКСПЕРИМЕНТ І ОБГОВОРЕННЯ
РЕЗУЛЬТАТІВ. У якості об’єкта дослідження
використовувалися КВП з вмістом твердої
фази 65%. мас на основі антрациту, ви-
добутого на території України.
Дисперсійним середовищем слугували
зразки органовмістних стічних вод, склад
яких наведено в таблиці 1. Зразок 1 є стіч-
ними водами після очищення сивушного ма-
сла, зразок 2 – стічні води після промивки
деталей технічного призначення. Крім вище-
зазначених компонентів зразки містять < 5
мг\дм3 ПАР (ROKAnol NL6). ROKAnol NL6 є
неіоногенною ПАР з групи етоксильованих
жирних спиртів.
Антрацит, використаний у рецептурах КВП
має такі характеристики: зольність- 5,4%; ви-
хідна вологість- 2,1%; гранулометричний
розмір частинок- 80-150 м-6.
Плазмохімічну обробку стічних вод для
приготування дисперсійного середовища ви-
конували на плазмохімічному реакторі, схе-
му якого наведено на рис.1.
Основна частина установки – електрод-
ний блок, який складається з двох елек-
тродів, робочого (розрядного), встановленого
вертикально, та допоміжного, розташованого
внизу горизонтально. Електроди виготовлено
з графіту марки ГЕ. Вертикальний електрод
має пристрій регулювання глибини зануре-
ння та відстані від горизонтального елек-
троду. Така конструкція дозволяє забезпе-
чити стабільне плавне горіння плазмового
Плазмохімічна технологія стабілізації композиційного водовугільного палива…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7 51
Т а б л и ц я 1
Склад органовмісних промислових стічних
вод (ПСВ), використаних для приготування
КВП
Концентрація
компонента,
мг\дм3
№ зразка
№1 (рН=5,4) №2 (рН=9,3)
SO4
2- 260 25
Cl- 1275 87
СО3
2- 280
оцтова
кислота 21,5
дизельне
пальне 12,6
толуол 1,1
бутанол-2 5,3
пропанол-2 1,8
пентанол-2 7,6
факела. Об’єм оброблюваного розчину - 2
дм3. Експерименти виконували при силі
струму 45А и напрузі 22-25 В [11].
Електрокінетичні експерименти прово-
дили на установці і за методикою, яка опи-
сана у роботах [12,13].
В’язкість зразків вимірювали на при-
ладі Rheotest-2. КВП не є ньютонівською
рідиною тому визначали ефективну в’язкість
η при швидкості зсуву Dr=9c-1. Седимен-
таційну стійкість вивчали по розшаруванню
проби КВП у мірному циліндрі.
Гранулометричний склад дисперсної
фази встановлювали оптичним аналізом з
подальшою математичною обробкою даних
на приладі і за методикою SOPAT. Докладний
опис методики наведено в роботі [14].
Поверхня вугілля має мозаїчну струк-
туру ї складається з областей з різною по-
Рис. 1. Схема плазмохімічного реактора для
стабілізації КВП. 1 - електроди; 2 - органовмісні
стічні води; 3 - патрубки вводу та відведення
води; 4 - блок живлення зі спадаючою В/А
характеристикою; 5 - прилади контролю.
лярністю (гідрофільністю та гідрофобністю).
Тому взаємодія у між дисперсною фазою й
дисперсійним середовищем водних розчинах
реалізується в основному за рахунок не-
однорідної структури поверхні вугілля, де
присутні високополярні мінеральні включе-
ння. Їх кількість збільшується з підвищенням
зольності вугілля, тому стабільність КВП на
основі високозольного вугілля значно вище,
ніж у низькозольного. При цьому зростає й
максимальна концентрація твердої фази во-
довугільної суспензії. Однак підвищена зо-
льність вугілля знижує калорійність КВП. З
цієї причини найбільш бажаними для ви-
готовлення КВП є висококалорійні та ни-
зькозольні марки вугілля, до яких належить
антрацит.
Антрацит характеризуються високим
ступенем метаморфізму та відносно одно-
рідною поверхнею, яка переважно скла-
дається з поліконденсованих ароматичних
структур з невеликим порівняно з менш
метаморфізованим вугіллям числом функ-
ціональних груп [2]. У сильнокислій області
заряд поверхні антрациту позитивний через
А. С. Макаров, Р. Є. Кліщенко, О. І. Егурнов, І. В. Корнієнко
52 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7
адсорбцію Н + - іонів з дисперсійного се-
редовища. При зростанні рН зростає ди-
соціація поверхневих функціональних груп -
донорів Н + - іонів, вище рН 3,5 - 4,5 заряд
поверхні стає негативним. Але абсолютні
значення ξ – потенціалу для антрациту у воді
та органовмісних зразках 1 і 2 ( Табл.1) у
діапазоні рН 4-8,7 не перевищують 30 мВ
(Рис.2.а,б)
Рис.2. ξ – потенціал частинок антрациту у воді та
у органовмісному середовищі 1 – рисунок А; та
для середовища 2 – рисунок Б, до (1,2) та після
(1*,2*) плазмохімічної обробки як функція рН
дисперсійного середовища.
Цього недостатньо для електростатичної
стабілізації досить крупних частинок диспер-
сної фази. Сильнолужні та сильнокислі ди-
сперсійні середовища чинять сильну коро-
зійну дію на апаратуру і тому не викори-
стовуються [2, 4].
У зразках КВС, приготованих на стічних
водах абсолютні величини ξ - потенціалу
дещо зменшуються як в сильнокислому, так і
в лужному середовищах (Рис.2 (А, Б), криві 1
та 2). Наявність органічних компонентів в
дисперсійному середовищі знижує її діелек-
тричну проникність і веде до ослаблення
дисоціації поверхневих активних груп і
адсорбції іонів з розчинів, що призводить до
зменшення поверхневого заряду. До того ж
великі органічні молекули екранують активні
центри поверхні вугілля.
КВП, виготовлені з антрациту грубо-
дисперного помелу без додавання модифі-
каторів та високодисперсного вуглецю мають
задовільні значення ефективної в’язкості
Рис.3 Ефективна в’язкість КВП, виготовлених на
воді та на органовмісних середовищах 1 і 2 до та
після (1*, 2*) плазмохімічної обробки при різних
рН дисперсійного середовища
(0,78-0,96 Па·с, рис.3), але седиментаційно
нестійкі. Їх стабільність складає 2,5 – 3,5
години, а цього зовсім недостатньо для
використання та зберігання КВП-фази (Рис.3).
Для підвищення стабільності КВП ор-
гановмісні стічні води попередньо обробляли
у плазмохімічному реакторі. Дія плазмового
факелу протягом 15 хв. призводить до кон-
версії значної частини органічної складової
стічних вод у високодисперсний вуглецевий
матеріал. Гранулометричний склад вугле-
цевого матеріалу у розчині та висушеного
після відстоювання осаду наведено на рис.4.
Основна частина вуглецевого матеріалу у
розчині має розміри в інтервалі 10- 80 мкм.
Після висушування розміпи частинок змен-
шуються до 1-10 мкм за рахунок розшарову-
вання через виділення з поверхні адсор-
бованих газів та води. Отримані дисперні
системи дають змогу досягти бімодального
розподілу частинок дисперсної фази, най-
більш бажаного для КВП, не застосовуючи
додатковий помел (Рис.4).
Розгалужена поверхня частинок вугілля
з великою кількістю поверхневих груп
сприяє збільшенню стійких міжчастинкових
контактів, що підвищує стабільність КВП а
також збільшує його реакційну здатність під
Плазмохімічна технологія стабілізації композиційного водовугільного палива…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7 53
Рис.4 Гранулометричний склад вуглецевого
матеріалу, отриманого плазмохімічною кон-
версією (суцільна крива- у розчині, пунктирна
крива- після відстоювання та висушування).
час горіння КВП. Це позитивно впливає на
калорійність і повноту спалювання суспен-
зійного палива.
Питома поверхня частинок, які прой-
шли плазмохімічну активацію, збільшується
пропорційно зменшенню розмірності. Дрібні
частинки займають прошарки між великими,
відповідно зростає число міжчастинкових
контактів, що додатково підвищує ефективну
в’язкість та стабільність КВП. При цьому на
активованій поверхні формуються різному-
нітні функціональні групи (фенольні, карбо-
ксильні, гідроксильні, лактонні и т.п.).
Зміни ξ - потенціалу для зразків КВП,
виготовлених на плазмохімічно модифіко-
ваних дисперсійних середовищах значно від-
різняються від кривих (рис.2 (а,б) перш за все
деяким зсувом ξ - потенціалу в негативну
область. Це пояснюється впливом додатко-
вих активних центрів у вигляді полярних
функціональних груп, сформованих на висо-
кодисперсних частинках плазмохімічно зге-
нерованого вуглецевмісного матеріалу.
Частинки дисперсної фази КВП, ви-
готовленого на плазмохімічно модифікова-
них дисперсійних середовищах, демонстру-
ють суттєве зростання абсолютних значень ξ
- потенціалу, що досягають в лужному се-
редовищі (рН=10) 55 - 64 мВ для антрациту.
За таких значень ξ - потенціалу вплив елек-
тростатичного відштовхування вже стає від-
чутним. Подрібнення частинок також пози-
тивно впливає на в’язкість та стабільність
КВП. Ефективна в’язкість у модифікованих
зразків, значно вища, ніж у необроблених і
становить (1,1– 1,25 Па·с). Відповідно
поліпшується також і седиментаційна стій-
кість (28- 36 годин).
ВИСНОВКИ. Встановлено, що попе-
редня плазмохімічна конверсія органо-
вмісних стічних вод, які використовуються у
якості дисперсійного середовища для ком-
позиційного водовугільного палива, дає змо-
гу покращити експлуатаційні властивості
КВП. Зростання седиментаційної стабільно-
сті та оптимізація ефективної в’язкості до-
сягаються як за рахунок підсилення елек-
тростатичного відштовхування частинок сус-
пензії зі збільшеним ξ - потенціалом, так і
завдяки досягненню бімодального складу ди-
сперсної фази. Седиментаційна стійкість
отриманого КВП значно поліпшується в по-
рівнянні зі звичайними суспензіями вугілля в
органовмістних стічних водах і досягає 28 –
36 годин без добавок стабілізаторів. Крім
того, високодисперсні добавки збільшують
реакційну здатність КВП сприяють збіль-
шенню калорійності і повноти спалювання
суспензійного палива.
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТА-
БИЛИЗАЦИИ КОМПОЗИЦИОННОГО ВОДО-
УГОЛЬНОГО ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ ОРГА-
НОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
А.С. Макаров1, Р.Е. Клищенко1, А.И. Егурнов 2 ,
И.В. Корниенко 1*
1 Институт колоидной химии и химии воды им.
А.В. Думанского НАН Украины, Бульвар.
Академика Вернадского, 42, киев, 03142, Украина
2 ЗАО «АНА-темс», Пивденный переулок, 4,
Днепр, 49000, Украина
* e-mail: ivanywka1993@gmail.com
Исследована возможность использования
плазмохимической технологии для стабилизации
композиционного водоугольного топлива на
основе органосодержащих сточных вод. В
mailto:ivanywka1993@gmail.com
А. С. Макаров, Р. Є. Кліщенко, О. І. Егурнов, І. В. Корнієнко
54 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7
качестве органосодержащей дисперсионной
среды использовали отходы после очистки
сивушного масла и сточные воды после про-
мывки деталей технического назначения. Изу-
чены электрокинетические и реологические
свойства полученных образцов композиционного
водоугольного топлива. Установлено, что пред-
варительная плазмохимическая конверсия орга-
носодержащих сточных вод, используемых в
качестве дисперсионной среды для компо-
зиционного водоугольного топлива, позволяет
улучшить его эксплуатационные свойства. Рост
седиментационной стабильности и оптимизация
эффективной вязкости достигаются как за счет
усиления электростатического отталкивания
частиц суспензии с увеличенным ξ – потен-
циалом, так и благодаря достижению бимо-
дального состава дисперсной фазы. Седимен-
тационная устойчивость полученного топлива
значительно улучшается по сравнению с обыч-
ными суспензиями угля в органосодержащих
сточных водах и достигает 28 – 36 часов без
добавок стабилизаторов.
К л ю ч е в ы е с л о в а: плазмохимия, уголь,
сточные воды, композиционное водоугольное
топливо, дисперсионная среда, дисперсная фаза.
PLASMA-CHEMICAL TECHNOLOGY OF
STABILIZATION OF COMPOSITION WATER-
COAL FUEL ON THE BASIS OF ORGAN-
CONTAINING WASTE WATER
A.S. Makarov 1, R.E. Klishchenko 1, A.I. Egurnov 2,
I.V. Kornienko 1*
1 A.V. Dumansky Institute of Colloid and chemistry
and Water Chemistry National Academy of Sciences
of Ukraine, Academician Vernadsky Boulevard 42,
Kyiv, 03142, Ukraine
2 ZAT «ANA-tems», Pivdennyy provulok, 4, Dnipro,
49000, Ukraine
* e-mail: ivanywka1993@gmail.com
Industrial and domestic waste water containing
waste lubricants, cooling suspensions, waste from the
food, alcohol and pulp and paper industries contain
fuel residues, solvents, fats, dyes and other organic
compounds. Large volumes and multi-component
composition of such waste complicate and cost more
water purification. Disinfection of such waters using
adsorption, membrane or catalytic technologies
requires the cost of scarce materials and expensive
equipment, as well as leading to the formation of
secondary man-made wastes in the form of waste
adsorbents, catalysts, membranes, etc.
A promising option is the use of organ-
containing sewage in formulations of composite
water-coal fuel. At the same time, organic substances
of sewage during the combustion of technological
equipment allocate additional heat, which allows
improving the energy characteristics of the fuel. The
possibility of using plasmochemical technology for
the stabilization of composite aqueous-coal fuel on the
basis of organ-containing wastewater has been
investigated. Organic dispersion media used waste
after purification of fusel oil and wastewater after the
washing of parts for technical purposes. Electrokinetic
and rheological properties of composite aqueous-coal
fuel have been studied. It has been established that the
previous plasmochemical conversion of organo-
containing wastewater, which is used as a dispersion
medium for composite water-coal fuel, makes it
possible to improve its operational properties. The
growth of sedimentation stability and the optimization
of effective viscosity are achieved both by increasing
the electrostatic repulsion of the suspension particles
with an increased ξ-potential and by achieving the
bimodal composition of the disperse phase.
There is also a significant increase in the
absolute values of ξ - the potential reached in the
alkaline medium (pH = 10) 55-64 mV for anthracite
coal. Accordingly, electrostatic repulsion of coal
particles increases and improves in the viscosity in the
modified samples is (1.1-1.25 Pa·s) and sedimentation
stability (28-36 hours). The sedimentation stability of
the fuel obtained is significantly improved in
comparison with conventional suspensions of coal in
organ-containing wastewater and reaches 28 to 36
hours without the addition of stabilizers. In addition,
highly dispersed additives increase the reactivity of
the composite aqueous-coal fuel contributes to
increasing the caloricity and completeness of the
burning of slurry fuel.
K e y w or d s : plasma chemical, coal, sewage,
composite aqueous-coal fuel, dispersion medium,
disperse phase.
ЛІТЕРАТУРА
1. Гончарук В.В. Наука о воде. – Киев: Наук.
думка, 2010.
Плазмохімічна технологія стабілізації композиційного водовугільного палива…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7 55
2. Makarov A.S., Klishchenko R.E., Zavgorodnii
V.A., Makarova E.V. The impact of the water salt
content on the properties of coal-aqueous
suspensions // Journal of Water Chem. Tech.–
2011.–33, № 6, –Р.357-362.
3. Wang C, Zhao H, Dai Z, Li W, Liu H The effect
of inorganic salt in wastewater on the viscosity of
coal water slurry // Environmental Science and
Pollution.–2019.– 26, Issue 14,- Р. 14171–14177
4. Liu M, Duan Y, Bikane K, Zhao L Effect of waste
liquid produced from the hydrothermal treatment
of both low-rank coal and sludge on the
slurryability of coal sludge slurry //– Fuel.–
2017.– 203.– P. 1-10.
5. Makarov A.S., Boruk S.D., Egurnov A.I.,
Dimitryuk T.N., Klishchenko R.E. Utilization of
industrial wastewater in production of coal-water
fuel // Journal of Water Chem. Tech .–2014.– 36,
№4,–Р. 180-183
6. Мурко В.И., Федяев В.И., Карпенюк В.И.,
Дзюба Д.А. Результаты исследования вредных
выбросов при сжигании суспензионного
угольного топлива. // J. of Sib. Fed. Univer.
Endineering . –2012.–5.– С512-519.
7. Макаров А.С. Клищенко Р.Е., Макарова Е.В.,
Токарев И.И Влияние поверхностной
модификации на электроповерхностные
свойства водоугольных суспензий на основе
антрацита. // Энерготехнологии и ресур-
сосбережение.– 2012, ‒1, -C. 10-15.
8. Кравченко О.В., Тарасенко Л.В., Бастеев А.В.,
Форфутдинов В.В. Обоснование целее-
сообразности использования в промышленных
энергоустановках суспензионных горючих
//Авиационно-космическая техника.–2007. –7.
№43. –С.44-48
9. Макаров А. С., Клищенко Р. Е., Егурнов А. И.,
Пахарь Т.А. Водоугольное топливо на основе
органосодержащих сточных вод //
Водоочистка. –2016, –10, -С61-67.
10. J Zhang, H Zhao, C Wang, W Li, J Xu, H Liu
Influence of small oxygen-containing organic
molecules on the rheology of the coal water
slurry. // Energy & Fuels.– 2016.– 30.– P. 5506-
5512.
11. Пат. на корисну модель. UA 130092.
Плазмохімічний реактор для очищення води
від органічних речовин / Гончарук В.В.,
Кліщенко Р.Є.,Корнієнко І.В. – Опубл. 2018.
12. Mishchuk N., Kornilovich B., Klishchenko R. pH
regulation as a method of intensification soil
electroremediation // Colloids and Surfaces A:
Physicochem. Eng. Aspects. – 2007. – 306. – Р.
171 –179.
13. Макаров А.С., Кліщенко Р.Є., Коновал О.А.
Вплив складу водноспиртових дисперсійних
середовищ на електрокінетичні і реологічні
властивості композиційних водовугільних
суспензій // Вісник КПІ. – 2013. – 3.– С.127 –
132.
14. Maaß S., Rojahn J., Hänsch R., Kraume M.
Automated drop detection using image analysis for
online particle size monitoring in multiphase
systems // Computers and chemical engineering. –
2012, ‒ 45. – Р. 27-37.
REFERENCES
1. Goncharuk V.V. Water science (Kiev:
Nauk.dumka,2010) [in Russian].
2. Makarov A.S., Klishchenko R.E.,. Zavgorodnii
V.A, Makarova E.V. The impact of the water salt
content on the properties of coal-aqueous
suspensions J. of Water Chem. Tech. 2011. 6:357.
3. Wang C., Zhao H., Dai Z., Li W., Liu H. The
effect of inorganic salt in wastewater on the
viscosity of coal water slurry. Env. Sci. Poll.
2019. 14: 14171.
4. Liu M., Duan Y., Bikane K., Zhao L. Effect of
waste liquid produced from the hydrothermal
treatment of both low-rank coal and sludge on the
slurryability of coal sludge slurry. Fuel. 2017.
203: 1.
5. Makarov A.S., Boruk S.D., Egurnov A.I.,
Dimitryuk T.N., Klishchenko R.E. Utilization of
industrial wastewater in production of coal-water
fuel. J. of Water Chem. Tech. 2014. 4: 180.
6. Murko V.I., Fedjaev V.I., Karpeniyk V.I., Dzuba
D.A. The results of the study of harmful
emissions from the combustion of coal slurry
fuel. J. of Sib. Fed.University. Endineering .
2012. [in Russian].
7. Makarov A.S., Klishchenko R.E., Makarova.E.V,
Tokarev I.I., Effect of surface modification on the
electrosurface properties of anthracite-based coal-
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
https://elibrary.ru/contents.asp?issueid=1681953
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
А. С. Макаров, Р. Є. Кліщенко, О. І. Егурнов, І. В. Корнієнко
56 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7
water slurries. Russ. Energy technologies and
resource saving. 2012. 1:10.
8. Kravchenko O.V., Tarasenko L.V., Bastaev A.V.,
Forfurdinov V.V. Justification of the expediency
of use in industrial power plants suspension fuel.
Russ. Aerospace Engineering. 2007. 7(43):44.
9. Makarov A.S., Klishchenko R.E.,Egurnov A.I.
Pakhar T.A. Water-based fuel based on organo-
containing sewage. Russ. Water treatment. 2016.
10:61.
10. Zhang J., Zhao H., Wang C., Li W., Xu J., Liu H.
Influence of small oxygen-containing organic
molecules on the rheology of the coal water
slurry. Energy & Fuels. 2016. 30: 5506.
11. Patent UA 130092. Goncharuk V.V.,
Klishchenko R.E., KornienkoI.V. Plasma-
chemical reactor for the purification of water
from organic matter. 2018.
12. Mishchuk N., Kornilovich B., Klishchenko R. pH
regulation as a method of intensification soil
electroremediation. Colloids and Surfaces A:
Physicochem. Eng. Aspects. 2007. 306:171.
13. Makarov A.S., Klishchenko R.E., Konoval O.A.
Influence of the composition of aqueous alcohols
dispersion media on electrokinetic and
rheological properties of composite water-coal
suspensions. Ukr. Bulletin of the KPI. 2013.
3:127.
14. Maaß S., Rojahn J., Hänsch R., Kraume M.
Automated drop detection using image analysis for
online particle size monitoring in multiphase
systems. Comp. and chem.engineering. 2012. 45:
27.
Надійшла 14.06.2019
|
| id | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-67 |
| institution | Ukrainian Chemistry Journal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-07-23T01:03:54Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | ucjorgua/8e/7eced9d3f24053579e777886213f678e.pdf |
| spelling | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-672026-07-22T08:23:40Z PLASMA-CHEMICAL TECHNOLOGY OF STABILIZATION OF COMPOSITION WATER-COAL FUEL ON THE BASIS OF ORGAN-CONTAINING WASTE WATER ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТАБИЛИЗАЦИИ КОМПОЗИЦИОННОГО ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД ПЛАЗМОХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЙНОГО ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА НА ОСНОВІ ОРГАНОВМІСНИХ СТІЧНИХ ВОД Makarov, А Klishchenko, R Egurnov, A Kornienko, I plasma chemical, coal, sewage, composite aqueous-coal fuel, dispersion medium, disperse phase. plasma chemical, coal, sewage, composite aqueous-coal fuel, dispersion medium, disperse phase. plasma chemical, coal, sewage, composite aqueous-coal fuel, dispersion medium, disperse phase. Industrial and domestic waste water containing waste lubricants, cooling suspensions, waste from the food, alcohol and pulp and paper industries contain fuel residues, solvents, fats, dyes and other organic compounds. Large volumes and multi-component composition of such waste complicate and cost more water purification. Disinfection of such waters using adsorption, membrane or catalytic technologies requires the cost of scarce materials and expensive equipment, as well as leading to the formation of secondary man-made wastes in the form of waste adsorbents, catalysts, membranes, etc. A promising option is the use of organ-containing sewage in formulations of composite water-coal fuel. At the same time, organic substances of sewage during the combustion of technological equipment allocate additional heat, which allows improving the energy characteristics of the fuel. The possibility of using plasmochemical technology for the stabilization of composite aqueous-coal fuel on the basis of organ-containing wastewater has been investigated. Organic dispersion media used waste after purification of fusel oil and wastewater after the washing of parts for technical purposes. Electrokinetic and rheological properties of composite aqueous-coal fuel have been studied. It has been established that the previous plasmochemical conversion of organo-containing wastewater, which is used as a dispersion medium for composite water-coal fuel, makes it possible to improve its operational properties. The growth of sedimentation stability and the optimization of effective viscosity are achieved both by increasing the electrostatic repulsion of the suspension particles with an increased ξ-potential and by achieving the bimodal composition of the disperse phase. There is also a significant increase in the absolute values of ξ - the potential reached in the alkaline medium (pH = 10) 55-64 mV for anthracite coal. Accordingly, electrostatic repulsion of coal particles increases and improves in the viscosity in the modified samples is (1.1-1.25 Pa·s) and sedimentation stability (28-36 hours). The sedimentation stability of the fuel obtained is significantly improved in comparison with conventional suspensions of coal in organ-containing wastewater and reaches 28 to 36 hours without the addition of stabilizers. In addition, highly dispersed additives increase the reactivity of the composite aqueous-coal fuel contributes to increasing the caloricity and completeness of the burning of slurry fuel. Industrial and domestic waste water containing waste lubricants, cooling suspensions, waste from the food, alcohol and pulp and paper industries contain fuel residues, solvents, fats, dyes and other organic compounds. Large volumes and multi-component composition of such waste complicate and cost more water purification. Disinfection of such waters using adsorption, membrane or catalytic technologies requires the cost of scarce materials and expensive equipment, as well as leading to the formation of secondary man-made wastes in the form of waste adsorbents, catalysts, membranes, etc. A promising option is the use of organ-containing sewage in formulations of composite water-coal fuel. At the same time, organic substances of sewage during the combustion of technological equipment allocate additional heat, which allows improving the energy characteristics of the fuel. The possibility of using plasmochemical technology for the stabilization of composite aqueous-coal fuel on the basis of organ-containing wastewater has been investigated. Organic dispersion media used waste after purification of fusel oil and wastewater after the washing of parts for technical purposes. Electrokinetic and rheological properties of composite aqueous-coal fuel have been studied. It has been established that the previous plasmochemical conversion of organo-containing wastewater, which is used as a dispersion medium for composite water-coal fuel, makes it possible to improve its operational properties. The growth of sedimentation stability and the optimization of effective viscosity are achieved both by increasing the electrostatic repulsion of the suspension particles with an increased ξ-potential and by achieving the bimodal composition of the disperse phase. There is also a significant increase in the absolute values of ξ - the potential reached in the alkaline medium (pH = 10) 55-64 mV for anthracite coal. Accordingly, electrostatic repulsion of coal particles increases and improves in the viscosity in the modified samples is (1.1-1.25 Pa·s) and sedimentation stability (28-36 hours). The sedimentation stability of the fuel obtained is significantly improved in comparison with conventional suspensions of coal in organ-containing wastewater and reaches 28 to 36 hours without the addition of stabilizers. In addition, highly dispersed additives increase the reactivity of the composite aqueous-coal fuel contributes to increasing the caloricity and completeness of the burning of slurry fuel. Industrial and domestic waste water containing waste lubricants, cooling suspensions, waste from the food, alcohol and pulp and paper industries contain fuel residues, solvents, fats, dyes and other organic compounds. Large volumes and multi-component composition of such waste complicate and cost more water purification. Disinfection of such waters using adsorption, membrane or catalytic technologies requires the cost of scarce materials and expensive equipment, as well as leading to the formation of secondary man-made wastes in the form of waste adsorbents, catalysts, membranes, etc. A promising option is the use of organ-containing sewage in formulations of composite water-coal fuel. At the same time, organic substances of sewage during the combustion of technological equipment allocate additional heat, which allows improving the energy characteristics of the fuel. The possibility of using plasmochemical technology for the stabilization of composite aqueous-coal fuel on the basis of organ-containing wastewater has been investigated. Organic dispersion media used waste after purification of fusel oil and wastewater after the washing of parts for technical purposes. Electrokinetic and rheological properties of composite aqueous-coal fuel have been studied. It has been established that the previous plasmochemical conversion of organo-containing wastewater, which is used as a dispersion medium for composite water-coal fuel, makes it possible to improve its operational properties. The growth of sedimentation stability and the optimization of effective viscosity are achieved both by increasing the electrostatic repulsion of the suspension particles with an increased ξ-potential and by achieving the bimodal composition of the disperse phase. There is also a significant increase in the absolute values of ξ - the potential reached in the alkaline medium (pH = 10) 55-64 mV for anthracite coal. Accordingly, electrostatic repulsion of coal particles increases and improves in the viscosity in the modified samples is (1.1-1.25 Pa·s) and sedimentation stability (28-36 hours). The sedimentation stability of the fuel obtained is significantly improved in comparison with conventional suspensions of coal in organ-containing wastewater and reaches 28 to 36 hours without the addition of stabilizers. In addition, highly dispersed additives increase the reactivity of the composite aqueous-coal fuel contributes to increasing the caloricity and completeness of the burning of slurry fuel. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2019-08-15 Article Article Physical chemistry Физическая xимия Фізична xімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/67 10.33609/0041-6045.85.7.2019.49-56 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 85 No. 7 (2019): Ukrainian Chemistry Journal; 49-56 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 85 ##issue.no## 7 (2019): Украинский химический журнал; 49-56 Український хімічний журнал; Том 85 № 7 (2019): Український хімічний журнал; 49-56 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/67/43 Copyright (c) 2019 А Makarov, R Klishchenko, A Egurnov, I Kornienko https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | plasma chemical coal sewage composite aqueous-coal fuel dispersion medium disperse phase. Makarov, А Klishchenko, R Egurnov, A Kornienko, I ПЛАЗМОХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЙНОГО ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА НА ОСНОВІ ОРГАНОВМІСНИХ СТІЧНИХ ВОД |
| title | ПЛАЗМОХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЙНОГО ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА НА ОСНОВІ ОРГАНОВМІСНИХ СТІЧНИХ ВОД |
| title_alt | PLASMA-CHEMICAL TECHNOLOGY OF STABILIZATION OF COMPOSITION WATER-COAL FUEL ON THE BASIS OF ORGAN-CONTAINING WASTE WATER ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТАБИЛИЗАЦИИ КОМПОЗИЦИОННОГО ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД |
| title_full | ПЛАЗМОХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЙНОГО ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА НА ОСНОВІ ОРГАНОВМІСНИХ СТІЧНИХ ВОД |
| title_fullStr | ПЛАЗМОХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЙНОГО ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА НА ОСНОВІ ОРГАНОВМІСНИХ СТІЧНИХ ВОД |
| title_full_unstemmed | ПЛАЗМОХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЙНОГО ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА НА ОСНОВІ ОРГАНОВМІСНИХ СТІЧНИХ ВОД |
| title_short | ПЛАЗМОХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЙНОГО ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА НА ОСНОВІ ОРГАНОВМІСНИХ СТІЧНИХ ВОД |
| title_sort | плазмохімічна технологія стабілізації композиційного водовугільного палива на основі органовмісних стічних вод |
| topic | plasma chemical coal sewage composite aqueous-coal fuel dispersion medium disperse phase. |
| topic_facet | plasma chemical coal sewage composite aqueous-coal fuel dispersion medium disperse phase. plasma chemical coal sewage composite aqueous-coal fuel dispersion medium disperse phase. plasma chemical coal sewage composite aqueous-coal fuel dispersion medium disperse phase. |
| url | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/67 |
| work_keys_str_mv | AT makarova plasmachemicaltechnologyofstabilizationofcompositionwatercoalfuelonthebasisoforgancontainingwastewater AT klishchenkor plasmachemicaltechnologyofstabilizationofcompositionwatercoalfuelonthebasisoforgancontainingwastewater AT egurnova plasmachemicaltechnologyofstabilizationofcompositionwatercoalfuelonthebasisoforgancontainingwastewater AT kornienkoi plasmachemicaltechnologyofstabilizationofcompositionwatercoalfuelonthebasisoforgancontainingwastewater AT makarova plazmohimičeskaâtehnologiâstabilizaciikompozicionnogovodougolʹnogotoplivanaosnoveorganosoderžaŝihstočnyhvod AT klishchenkor plazmohimičeskaâtehnologiâstabilizaciikompozicionnogovodougolʹnogotoplivanaosnoveorganosoderžaŝihstočnyhvod AT egurnova plazmohimičeskaâtehnologiâstabilizaciikompozicionnogovodougolʹnogotoplivanaosnoveorganosoderžaŝihstočnyhvod AT kornienkoi plazmohimičeskaâtehnologiâstabilizaciikompozicionnogovodougolʹnogotoplivanaosnoveorganosoderžaŝihstočnyhvod AT makarova plazmohímíčnatehnologíâstabílízacííkompozicíjnogovodovugílʹnogopalivanaosnovíorganovmísnihstíčnihvod AT klishchenkor plazmohímíčnatehnologíâstabílízacííkompozicíjnogovodovugílʹnogopalivanaosnovíorganovmísnihstíčnihvod AT egurnova plazmohímíčnatehnologíâstabílízacííkompozicíjnogovodovugílʹnogopalivanaosnovíorganovmísnihstíčnihvod AT kornienkoi plazmohímíčnatehnologíâstabílízacííkompozicíjnogovodovugílʹnogopalivanaosnovíorganovmísnihstíčnihvod |