Статья поступила в редакцию 21.06.10. Ред. рег. № 821 The article has entered in publishing office 21.06.10. Ed. reg. No. 821
УДК 502.3, 535.37
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ И ИХ КОМПОНЕНТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ СУРАХАНЫ АПШЕРОНСКОГО ПОЛУОСТРОВА
1 2 1 Д.Р. Аббасова , Р.А. Джафарова , М.К. Керимов
'Институт Радиационных Проблем НАН Азербайджана Азербайджан, Баку, AZ 1143, ул. Ф.Агаева, д. 9 Тел: +994 50 558 35 02, e-mail: dinara_abasova@hotmail.com 2Институт Нефтехимических Процессов Азербайджан, Баку, AZ1025, пр. Ходжалы, д. 30
Заключение совета рецензентов: 25.06.10 Заключение совета экспертов: 27.06.10 Принято к публикации: 30.06.10
В данной работе подробно исследована фотолюминесценция образцов нефтезагрязненных почв (НП) и их компонентов месторождения Сураханы. Показано, что в нефтяных компонентах, выделенных из НП Сураханы, происходит передача энергии от низкомолекулярных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) к высокомолекулярным ПАУ.
Ключевые слова: полициклические ароматические углеводороды, нефтезагрязненные почвы, люминесцентные свойства, передача энергии.
LUMINESCENT PROPERTIES OF OIL POLLUTED SOILS AND ITS COMPONENTS OF SURAKHANY OILFIELD OF ABSHERON PENINSULA
D.R. Abbasova1, R.A. Cafarova2, M.K. Kerimov1
'Institute of Radiation Problems of AzNAS 9 F.Agayev str., Baku AZ 1143, Azerbaijan Tel.:+994 50 558 35 02, e-mail: dinara_abasova@hotmail.com 2Institute of Oil Chemicals Processes of AzNAS 30 Khodjaly str., Baku AZ 1025, Azerbaijan
Referred: 25.06.10 Expertise: 27.06.10 Accepted: 30.06.10
In this paper we investigated in detail oil polluted soils and its components of Surakhany oilfield by photoluminescence. It is shown that the oil components extracted from the oil polluted soils of Surakhany oilfield energy is transferred from the low molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) to high-PAHs.
Keywords: polycyclic aromatic hydrocarbons, oil polluted soils, luminescent properties, energy transferring.
Последние годы нефтепродукты, полученные из нефтяных отходов - тяжелых нефтяных остатков процессов вторичной переработки (процесс каталитического крекинга, пиролиза нефти и нефтепродуктов), стали объектами многочисленных исследований в связи с возможностью их использования в качестве фотосенсибилизаторов различных органических соединений, обратимых аккумуляторов солнечной энергии, люминесцентных красителей, а также в связи с широким применением их в капиллярной люминесцентной дефектоскопии [1-4].
Эти свойства связаны с наличием в составе указанных продуктов различных конденсированных полициклических ароматических парафиновых и олефиновых углеводородов и протеканием в них
одно- и двухквантовых фотофизических и фотохимических процессов. С этой целью и с экологической точки зрения исследования более фотостабильных нативных нефтей и нефтяных компонентов, полученных из нефтезагрязненных почв (НП) Сураханы, представляют большой интерес.
В данной работе представлены результаты исследования фотолюминесценции НП и ее компонентов месторождения Сураханы.
Визуальное наблюдение люминесценции выделенного из нефтезагрязненных почв Сураханы нефтяного экстракта (ПАУ, смолы и асфальтены) под действием УФ-света ртутной лампы (ПРК-2) показало, что указанные компоненты НЭ люминесцируют с различной интенсивностью и окраской (таблица).
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 6 (86) 2010 © Научно-технический центр «TATA», 2010
Энергетика и экология
Люминесценция компонентов нефтей, выделенных из нефтезагрязненных почв Сураханы
Luminescence of oil components, extracted from oil polluted soils of Surakhany oilfield
Компоненты Цвет люминесценции
(Масла) Углеводородная фракция Голубой
Смолы Светло-коричневый
Асфальтены Темно-коричневый
Исходный продукт, НП Светло красно-коричевый
Цвет люминесценции исследованных нефтепродуктов Сураханского месторождения изменяется от голубого (масла) до темно-коричневого (асфальте-ны). Смолы, выделенные из НЭ нефтезагрязненных почв Сураханского месторождения, люминесцируют светло-красно-коричневой окраской.
Изменение цвета люминесценции от голубого (масла) до темно-коричневого (асфальтены) свидетельствует о длинноволновом смещении максимумов полос поглощения. НЭ, выделенный из нефтезагряз-ненных почв Сураханы, не обладает видимой люминесценцией. В ряду асфальтены, смолы, масла интенсивность люминесценции увеличивается.
В результате в образцах нефти, выделенных из нефтезагрязненных почв Сураханы, наблюдаются три цвета люминесценции.
Нами также была исследована нефть, которая находилась на поверхностном слое воды. Визуальное наблюдение люминесценции углеводородов нефтей из почвы и воды показывает, что, несмотря на то, что углеводороды, выделенные из нефтезагрязненных почв Сураханы, люминесцируют голубым цветом, цвет окраски соответствующего нефтепродукта, который выделен из нефтезагрязненной поверхности воды, является бирюзовым. Для выяснения причины этого явления были исследованы спектры возбуждения люминесценции.
Рис. 1. Спектр возбуждения люминесценции: 1 - масла, выделенные из НЭ Сураханы;
2 - нефтезагрязненная почва; 3 - НЭ Fig. 1. Excitation spectra of luminescence: 1 - oil, extracted from oil extracts of Surakhany oilfield; 2 - oil polluted soils; 3 - oil extracts
Изучение спектра возбуждения люминесценции нефтезагрязненных почв Сураханы показало, что указанный спектр соответствует спектру возбуждения люминесценции НЭ, выделенного из этой почвы.
На рис. 1 показан спектр возбуждения люминесценции НЭ, выделенного из нефтезагрязненных почв Сураханы (фильтр Н§ 546). Исследования проводились при комнатной температуре. Спектральный диапазон возбуждения люминесценции исследованного нефтепродукта составлял от 200 до 550 нм с относительно слабым максимумом свечения при 250-440 нм.
В области спектра 460-520 нм спектр возбуждения люминесценции расщепляется на 4 узких максимума: 482, 486, 490 и 515 нм.
Несмотря на то, что на спектрах возбуждения люминесценции регистрируется последнее интенсивное свечение, относящееся к свечению 5- и 6-кольцевых ПАУ, визуально наблюдается свечение голубого цвета (цвет люминесценции антрацена и фенантрена и их производных). Это объясняется тем, что количество 5- и 6-кольцевых ПАУ, которые присутствуют в НЭ, настолько мало, что они не могут принимать накопленную энергию, которая передается от более низкомолекулярных ПАУ. Поэтому мы наблюдаем голубое свечение.
Однако при возбуждении НЭ, выделенного из нефтезагрязненных почв Сураханы, монохроматическим светом при 485 и 515 нм наблюдается зеленое свечение. Поэтому с уверенностью можно сказать, что в исследованном НЭ происходит передача энергии от низкомолекулярных ПАУ к высокомолекулярным ПАУ. Но количество, как уже было отмечено выше, 5- и 6-кольцевых ПАУ настолько мало, что при визуальном наблюдении образцов НЭ мы наблюдаем свечение только антрацен- и фенантрено-вых углеводородов.
Как было показано выше, НЭ, выделенный из поверхностного нефтяного слоя воды, люминесцирует бирюзовым цветом. Это объясняется тем, что в этих образцах люминесценция периленовых ароматических углеводородов (люминесценция желто-зеленого цвета) смещается в коротковолновую область спектра более низкомолекулярных ПАУ, в результате наблюдается бирюзовое свечение. Это связано с процессом дегидрирования, который происходит в результате фотосенсибилизированного расщепления нафтенов и конденсации ароматических углеводородов, полученных из них.
Исследования показали, что НЭ, выделенный из нефтезагрязненных почв Сураханы, обладает переменной люминесценцией: с увеличением количества углеводородов, смол и асфальтенов происходит «красное смещение» люминесценции.
Для досконального исследования деградации ПАУ также были изучены спектры возбуждения люминесценции масла, выделенного из НЭ нефтезагрязнен-ных почв Сураханы. Изучение спектров возбуждения масла показало, что они соответствуют спектру возбуждения НЭ, из которого она была выделена.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 6 (86) 2010
© Scientific Technical Centre «TATA», 2010
Д.Р. Аббасова, Р.А. Джафарова, М.К. Керимов. Люминесцентные свойства нефтезагрязненных почв и их компонентов
Спектры возбуждения люминесценции масла связаны с возбуждением ПАУ, которые относятся в основном к возбуждению би-, три-, четыре-, пять- и шестициклических ароматических углеводородов.
Для изучения деградации ПАУ под действием фотооблучения и температуры изучен спектр температурного тушения возбуждения нефтезагрязненных почв и выделенных из нее нефтепродуктов.
Из рис. 2 видно, что под действием монохроматического света при X = 482 нм (НЭ) (фильтр Н§ 546) и при X = 480 нм (фильтр Н§ 546) зависимость интенсивности люминесценции масла от температуры (10-300 °С) носит экстремальный характер. В указанном температурном интервале и выше температуры 280 °С начинается тушение интенсивности люминесценции.
Рис. 2. Спектр тушения возбуждения, Я = 480 нм, Hg 546: 1 - масла, выделенного из НЭ Сураханы; 2 - почвы; 3 - НЭ Fig. 2. Spectra of quenching of excitation, Я = 480 nm, Hg 546: 1 - oil, extracted from oil extracts of Surakhany oilfield;
2 - oil polluted soils; 3 - oil extracts
Но в случае углеводородной фракции, выделенной из НЭ, полученного из нефтезагрязненных почв Сураханы, в отличие от НЭ, при 237 °С наблюдается максимум, который по результатам ДСК анализа соответствует термоокислению керосино-газойлевых фракций, входящих в состав исследуемого продукта.
В указанном масле тушение интенсивности люминесценции начинается выше температуры 250 °С.
В НЭ, полученном из нефтезагрязненных почв Су-раханы, и выделенном из него масле, при исследовании тушения возбуждения люминесценции, как видно из рис. 2, с повышением температуры до 200 °С люминесценция разгорается. Это связано с тем, что при нагреве ПАУ, ранее аккумулированных в исследованном продукте, энергия фотонов передается полициклическим ароматическим углеводородам, что приводит в результате к преобладанию возгорания над тушением люминесцен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.