Спосіб виготовлення графітового сорбенту для очищення поверхні води від нафти та нафтопродуктів

1. Спосіб виготовлення графітового сорбенту для очищення поверхні води від нафти та нафтопродуктів, що включає відбір фракцій частинок графіту, окислення та спучування при 1100 3 21487 4 вача. Температура в зоні термічного удару 950ється, є відбір фракцій частинок графіту, окислен1400°С. Швидкість подачі двохфазного потоку в ня та спучування при 1100-1200°С. нагрівач забезпечує кільцевий режим руху. МініПричинами, які перешкоджають одержанню мальний час перебування частинок у нагрівачі 0,1потрібного технічного результату є не досить вда0,4с. Розширений графіт охолоджують під час вило вибранні параметри способу, що не забезпечує носу з нагрівача по похилому або горизонтальному одержання сорбенту з високою питомою транспотрубопроводі за рахунок руйнування кільцевого і ртною ефективністю поглинання нафти та нафтоформування дисперсного режиму руху потоку, що продуктів. забезпечує перемішування. Ступінь розширення В основу корисної моделі поставлено задачу у графіту 25-150, насипна густина 1,7-1,9кг/м 3. способі виготовлення графітового сорбенту шляСпільними ознаками із способом, що заявляхом зміни параметрів способу та введення нових ється, є нагрівання окисленого графіту і наступне операцій забезпечити збільшення питомої трансохолодження. портної ефективності поглинання нафти та нафтоПричинами, що перешкоджають одержанню продуктів. потрібного технічного результату, є не досить вдаПоставлена задача вирішується тим, що у ло вибрана сукупність технологічних параметрів способі виготовлення графітового сорбенту для способу-аналога, що не забезпечує одержання очищення поверхні води від нафти та нафтопросорбенту з високою питомою транспортною ефекдуктів, який включає відбір фракцій частинок гративністю поглинання нафти та нафтопродуктів. фіту, окислення та спучування при 1100-1200°С, Відомий спосіб одержання термічно розширезгідно з корисною моделлю, відбирають фракції ного графіту, що може бути використаний в еколочастинок графіту від 0,2 до 0,5мм, а після спучугії при очищенні територій від забруднюючих речовання продукт додатково обробляють гідрофобівин на поверхні води та грунту [патент України зуючим реагентом. №45084, МПК, дата о фіційної публікації Згідно з корисною моделлю, окислення поро15.03.2002, Бюл. №3/2002]. Спосіб одержання тешку гра фіту проводять анодною обробкою з густирмічно розширеного графіту включає подачу поною струму від 5 до 50мА/см 2 у розчині сірчаної рошку окисненого графіту марки ГСМ-1 з насипкислоти з концентрацією від 50 до 94%. ною вагою 500кг/м 3 або 100кг/м 3 в зону термічного Згідно з корисною моделлю, як гідрофобізуюудару, формування двофазного потоку в середочий реагент беруть вуглеводні, наприклад, розчин вищі газ у, наступне винесення із зони нагріву розпарафіну в уайт-спіриті, машинне мастило тощо. ширеного графіту та його охолодження. Горючу Технічним результатом способу, що заявлясуміш дозовано подають в камеру згоряння, в якій ється, є одержання графітового сорбенту для створюють вібраційне горіння, в зону якого безпеочищення поверхні води від нафти та нафтопрорервно шнеком подають порошок окисненого градуктів з підвищеною питомою транспортною ефекфіту, формують дво фазний потік продуктів згорянтивністю. ня і спучених часточок з дисперсним режимом Для здійснення способу, що заявляється, браруху дво фазного потоку, додатково перемішують ли: на виході зони прожарювання, охолоджують до - природний графіт марки ГСМ-2, ГОСТ 17022температури нижче 100°С. 81, Спільними ознаками із способом, що заявля- природний графіт 50-99.5 виробництва ється, є нагрівання окисленого графіту і наступне Qindao THG Co. Ltd, охолодження. - сірчану кислоту за ГОСТ 4204, Причинами, які перешкоджають одержанню - парафін за ГОСТ 23683, потрібного технічного результату є не досить вда- мастило МС-8П за ОСТ 38.01163-78. ло вибранні параметри способу, що не забезпечує Спосіб виготовлення графітового сорбенту для одержаного за цим способом сорбенту високу для очищення поверхні води від нафти та нафтосорбційну ефективність при поглинанні нафти та продуктів здійснювали так. Для одержання порошнафтопродуктів. ків графіту з переважним розміром частинок від За найближчий аналог вибрано за найбільшим 0,2 до 0,5мм робили розсів природного графіту. числом спільних суттєвих ознак спосіб одержання Відібрані фракції природного графіту окислювали сорбенту для очистки поверхні води від нафти і дією суміші сірчаної кислоти і дихромату калію, нафтопродуктів [патент Російської Федерації промивали водою, висушували і піддавали спучу№2140487 МПК6 Е02В 15/04, B01J 20/20, 20/30, ванню при температурі 1100-1200°С подібно до С02F 1/28, C09К 3/32, 27.10.99]. За цим способом прототипу. відбирають фракції частинок промислового графіДля зменшення шкоди навколишньому серету розміром 0,05-0,2мм і зольністю 0,05-7%, окисдовищу від сполук хрому, що використовуються лення проводять сумішшю концентрованої сірчадля окислення природного графіту, та забезпеної кислоти й окисника з редокс-потенціалом 1,02чення екологічної чистоти сорбенту (відсутність у 1,85В, а спучування - термоударом у потоці повітскладі графітового сорбенту важких металів, зокря при 1100-1200°С. Як окисник використовують рема хрому), окислення природного графіту перебіхромат калію або персульфат амонію. Спучуванважно проводили електрохімічним методом з виня термоударом у потоці повітря здійснюють прокористанням сірчаної кислоти. Для цього порошок тягом 0,5-1,5с. Суміш окисника і сірчаної кислоти графіту попередньо змішували з електролітом у для окислення графіту беруть у кількості 3-20мл розрахунку 1,0см 3 електроліту на 1г графіту. Як на грам графіту. електроліт брали сірчану кислоту з концентрацією Спільними ознаками із способом, що заявля50-94%. На поверхні анода електрохімічного реак 5 21487 6 тора рівномірно розподіляли суміш графі тового вали спучуванню при температурі 1100-1200°С у порошку з електролітом. На шар суміші графітовопотоці гарячого повітря. Одержаний спучений го порошку з електролітом клали пористу мембраграфіт поміщали в обертовий барабан й обробляну з хімічно стійкої поліпропіленової тканини, яка є ли розчином парафіну в уайт-спіриті шляхом розгарним сепаратором з низьким опором рухові іонів пилення розчину при постійному обертанні бараі має достатню товщину. На шар поліпропіленової бана. Після сушки сорбенту визначали його тканини накладали катод з вантажем, який забезоб'ємну густину, сорбційну ємність і питому транспечує тиск 0,5кПа. Потім через графіт пропускали портну ефективність за методикою, наведеною постійний струм в гальваностатичному режимі, вище. Об'ємна густина одержаного сорбенту густина стр уму 5-40мА/см 2. Час пропускання стру31г/см 3, питома транспортна ефективність при му 1-7 годин. Потім окислений графіт промивали, поглинанні веретенного мастила становила 492г/л висушували при температурі 100°С і піддавали сорбенту. Для поглинання нафти питома транспоспучуванню при температурі 1000-1200°С. Спучертна ефективність 512г/л сорбенту. ний графіт обробляли гідрофобізуючим реагентом. Приклад 2. Природний графіт з розміром часДля цього в обертовий барабан завантажували тинок 0,2мм масою 100г змішали з 100см 3 50% спучений графіт, вмикали барабан і розпилювали водного розчину сірчаної кислоти і помістили на гідрофобізуючий реагент. Як гідрофобізуючий реасвинцевий анод електрохімічного реактора. Зверху гент використовували вуглеводні, наприклад, розпоклали сепаратор з поліпропіленової тканини, а чин парафіну в уайт-спіриті, машинну олію тощо. на тканину - свинцевий катод з вантажем 500г Після висушування визначали об'ємну густину (тиск 0,5кПа). Потім через графіт пропускали поодержаного сорбенту. Сорбційну ємність сорбенту стійний струм протягом 7 годин, густина струму визначали в такий спосіб. У посудину з водою 5мА/см 2. Після промивання і висушування одер2 3 площею 100см наливали 50см веретенної олії жали окислений графіт, який піддавали спучуванабо нафти. Потім зверху додавали сорбент попеню при температурі 1100-1200°С. Спучений графіт редньо зваженими дозованими порціями до повнов обертовому барабані обробляли розчином паго поглинання сорбентом нафтопродукту. Далі рафіну в уайт-спіриті шляхом розпилення розчину сорбент із нафтопродуктом поміщали на сито для на графіт при постійному обертанні барабана. Пісвідціджування води і зважували. Сорбційну ємля сушки сорбенту визначали його об'ємну густиність визначали за формулою: ну, сорбційну ємність і питому транспортну ефекКс = (m і - m 1)/m 1, тивність за методикою, наведеною вище. Об'ємна де: m 1 - сумарна маса порцій сорбенту; густина одержаного сорбенту 30г/см 3, питома m 2 - маса сорбенту разом із нафтопродуктом. транспортна ефективність при поглинанні вереПитому транспортну ефективність поглитенного мастила становила 493г/л сорбенту. нання нафти чи нафтопродуктів визначали за фоПриклади 3-9. Спосіб, що заявляється, здійсрмулою: нювали аналогічно прикладу 2, за винятком того, що змінювали параметри процесу. У прикладах 3Vс = Kc ×g c , 9 таблиці наведено конкретні числові значення де: Kс - сорбційна ємність по масі; gc - об'ємна параметрів, а також властивості одержаного грагустина сорбенту. фітового сорбенту для очи щення поверхні води Далі спосіб виготовлення графітового сорбенвід нафти та нафтопродуктів ту для очищення поверхні води від нафти та нафДля порівняння з найближчим аналогом і підтопродуктів підтверджується такими конкретними твердження досягнутого технічного результату для прикладами. способу, що заявляється, у таблиці також наведеПриклад 1. Природний графіт з розміром часно дані графітового сорбенту одержаного за спотинок 0,2мм масою 100г обробили сумішшю сірчасобом-найближчим аналогом. Наведені у таблиці ної кислоти і біхромату калію аналогічно прототидані підтверджують підвищення питомої транспорпу. Склад суміші: 96-97мас.% концентрованої тної ефективності. сірчаної кислоти і 2-3мас.% біхромату калію. СпівСпосіб виготовлення графітового сорбенту відношення графіту і суміші сірчаної кислоти з біхдля очищення поверхні води від нафти та нафтороматом калію в процесі окислення становило 8мл продуктів, що заявляється, може бути реалізована 1г природного графіту. Одержаний окислений ний з використанням стандартного обладнання і графіт промивали водою, витрачаючи 20 мас. ч. не потребує великих додаткових капітальних заводи на 1 мас. ч. графіту. Відмитий окислений трат. графіт сушили при температурі 100-110°С і піддаТаблиця № прикладу Розмір частинок, мм 1 2 3 0,2 0,2 0,2 Концентрація сірчаної кислоти, % Густина струму, мА/см 2 50 50 5 40 Питома транспортна Об'ємна Час анод- Гідрофобіефективність, г соргустина ної оброббату/л сорбенту затор сорбенту, ки, годин 3 веретенне г/дм нафта мастило парафін 31 492 512 7 парафін 30 493 1 парафін 30 502 7 21487 8 Продовження таблиці № прикладу Розмір частинок, мм Концентрація сірчаної кислоти, % Густина струму, мА/см 2 4 5 0,5 0,5 50 50 5 40 6 0,2 50 5 7 0,2 94 40 8 0,5 94 5 9 прототип 0,5 94 40 Питома транспортна Об'ємна Час анод- Гідрофобіефективність, г соргустина ної оброббату/л сорбенту затор сорбенту, ки, годин 3 веретенне г/дм нафта мастило 7 парафін 28 530 1 парафін 27 503 675 машинне 7 28 492 мастило машинне 1 43 517 мастило машинне 7 27 532 810 мастило 1 парафін 7,5 517 0,05-0,2 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 10 Підписне 390 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 250