Сорбційний матеріал біодеструктивного типу для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів

1 Сорбційний матеріал бюдеструїсгивного типу для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів, що включає гранульований сорбент та вуглеводневоокислювольні мікроорганізми, який відрізняється тим, що сорбент являє собою пористу вуглецевмісну речовину рослинного походження, а як мікроорганізми бюдеструкцм нафти та нафтопродуктів вико Винахід відноситься до хімічної технологи, а саме, до сорбентів для очищення поверхні води від розлитої нафти та нафтопродуктів та рекультивації забруднених грунтів і може бути використаний у водному та сільському господарстві, нафтохімічній промисловості та інших галузях народного господарства Нафта та нафтопродукти, попадаючи у воду, можуть локалізуватись на її поверхні у вигляді суцільних плівок, диспергуватись, створюючи емульсії типу "вода в нафті" і "нафта в воді" і, частково розчинятись Як правило, води, що містять нафту та нафтопродукти, очищують механічними, фізикоХІМІЧНИМИ, ХІМІЧНИМИ і біологічними способами, в яких в залежності від ступеню забрудненості вод використовують сорбенти різної природи, які включають в комплексну схему очищення Відомий сорбент на основі дерев'яної тирси, котрий використовують для поглинання розлитої нафти та нафтопродуктів шляхом розпилення його на поверхні водоймищ [1] Недоліком цього сорбенту є його низька сорбційна ємність при поглинанні нафти та нафтопродуктів Відомий також сорбент для видалення нафти та нафтопродуктів із поверхні води на основі терморозширеного графіту [2] Недоліком даного сорбенту є ристаний консорціум адаптованих колоній безспорових бактерій із роду Pseudomonas, Bacterium, Micrococus при такому співвідношенні компонентів, мас % вуглецевмісна речовина - 90-95, консорціум мікроорганізмів - 5-10 2 Сорбційний матеріал за п 1, який відрізняється тим, що як вуглецевмісна речовина використана термоокислена тирса або солома, або листя, або лузга, або очерет, або водорості, або їх суміш у різних співвідношеннях 3 Сорбційний матеріал за п 1 або 2, який відрізняється тим, що розмір його частинок становить 1-5мм швидка втрата сорбційних властивостей частинками графіту в процесі експлуатації за рахунок поглинання ними води Відомий сорбент для поглинання нафти та нафтопродуктів - гідрофобний спучений перлгг [3] Недоліком даного сорбенту є складність технологічного процесу його отримання, а також недоцільність його використання у зв'язку з проблемами екологічного характеру Сорбенти різного типу, наведені вище, характеризуються крім вказаних недоліків ще одним, найбільш суттєвим, а саме - ні один із них не може здійснювати бюдеструкцію поглинутої сорбентом нафти або нафтопродуктів В зв'язку з цим більш перспективними являються сорбенти, які здатні здійснювати бюдеструкцію поглинутої ними нафти та нафтопродуктів як в аеробних, так і в анаеробних умовах Відомий також сорбент на основі аеросилу, який містить на поверхні іммобілізовані мікроорганізми [4] Недоліком такого сорбенту є, по-перше, здатність здійснювати бюдеструкцію лише в аеробних умовах, по-друге - сорбент такого типу не є екологічно безпечним, що стримує його практичне використання Відомий також сорбент з рослинної сировини з іммобілізованими мікроорганізмами на його поверхні [5] Недоліком і цього сорбенту є, з одного боку, со 43974 недостатньо висока його бюдеструктивна здатність, з іншого - також невирішеність проблем екологічного характеру Найбільш близьким до винаходу по технічній суті та досягнутому результату є гранульований сорбент на основі діамофосу з мікробною субстанцією (в якості мікроорганізмів використовують штами Pseudomonas stutren - 367 - 1, Rodococuss sp - 367 - 2, Rodococcus mans - 367 - 5, Rodococcus erythropolls - 367 - 6 і Yrrowia або Candida - 367 - 3), призначений для очищення води і грунтів від нафтових забруднень [6] Цей сорбент поглинає нафту та нафтопродукти, а суміш вуглевод невоокислюючих мікроорганізмів здійснює їх бюдеструкцію Недоліком даного сорбенту є складність суміші, низька біологічна здатність до бюдеструкцм, а також непрацездатність сорбенту в анаеробних умовах, що не дає змоги здійснювати ефективну очистку водної поверхні та грунтів в анаеробних умовах Таким чином, ВІДОМІ сорбенти потребують покращення їх експлуатаційних характеристик, підвищення ступеню очищення води від плівок, емульсій та водорозчинної частини нафтопродуктів до норм ГДК Задачею даного винаходу є розробка сорбційного матеріалу бюдеструктивного типу на основі вуглецевих сорбуючих речовин рослинного походження для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів, що містить на поверхні іммобілізований консорціум вуглеводневоокислюючих мікроорганізмів, спроможних здійснювати ефективну бюдеструкцію нафти та нафтопродуктів на поверхні води та в грунтах як в аеробних, так і в анаеробних умовах, котрий би забезпечував високу ступінь очистки і скорочував и тривалість, тобто сприяв прискоренню ліквідації екологічних аварій та покращенню екологічної ситуації Розроблений сорбційний матеріал на основі вуглецевого сорбенту та іммобілізованого на ньому консорціуму адаптованих колоній безспорових нафтоокислюючих бактерій із роду Pseudomonas, Bacterium, Micrococus дає можливість одержати технічний результат, що полягає в підвищенні ступеню очистки водної поверхні та грунтів від нафти та нафтопродуктів, скороченні часу ліквідації екологічних аварій, ефективному здійсненні біоценозу сорбованих на ньому нафти та нафтопродуктів, зниженні затрат на процес очищення, а також забезпеченні екологічної чистоти процесу очищення в цілому Для досягнення вказаного технічного результату сорбційний матеріал для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафтопродуктів, що включає гранульований сорбент та вуглеводневоокислюючі мікроорганізми, згідно винаходу, сорбент являє собою пористу вуглецьвмісну речовину рослинного походження, а як мікроорганізми бюдеструкцм нафти та нафтопродуктів використаний консорціум адаптованих колоній безспорових нафтоокислюючих бактерій із роду Pseudomonas, Bacterium, Micrococus при такому співвідношенні компонентів, мас % Вуглецьвмісна речовина - 90 - 95, Консорціум мікроорганізмів - 5 - 10 Для виготовлення вуглецьвмісних сорбентів використовують різноманітну термоокислену рослинну речовину "зеленого типу", наприклад, тирсу, солому, листя, лузгу, очерет, водорості, або їх суміш у різних співвідношеннях Як сорбційний матеріал для очищення поверхні води і грунтів від нафти та нафтопродуктів використовують гранульовані частинки вуглецьвмісного сорбенту розміром 1 - 5мм з іммобілізованим консорціумом мікроорганізмів Використання комбінованого сорбційного матеріалу бюдеструктивного типу, що містить вуглецьвмісний сорбент та іммобілізований на ньому консорціум мікроорганізмів в межах заявлених співвідношень компонентів дає можливість підвищити ступінь очищення поверхні води та грунту від нафти та нафтопродуктів, особливо від водорозчинної частини нафтопродуктів, що може покращити екологічний стан водно-грунтового середовища та ефективно здійснити бюдеструкцію поглинутих нафтопродуктів як в аеробних, так і в анаеробних умовах Сорбційний матеріал бюдеструктивного типу має водопоглинальну здатність досить низьку менше 1%, що значно краще сорбентів на основі аеросилу та спученого перліту Використання заявленого гранульованого сорбційного матеріалу бюдеструктивного типу дозволить додатково знизити вартість процесу очищення поверхні води та грунту від нафти та нафтопродуктів за рахунок низької собівартості складових компонентів суміші - вуглецьвмісного сорбенту на основі термоокисленої рослинної речовини та консорціуму колоній безспорових нафтоокислюючих бактерій із роду Pseudomonas, Bacterium, Micrococus Це сприяє більш широкому використанню таких сорбентів для очищення великих площ забрудненої водної поверхні або грунту, що особливо важливо в період ліквідації наслідків екологічних аварій В запропонованому сорбційному матеріалі бюдеструктивного типу, крім застосування вуглецьвмісного сорбенту на основі термоокисленої рослинної речовини і консорціуму мікроорганізмів у певному співвідношенні, ВІДМІННИМИ від прототипу ознаками у всіх випадках виготовлення заявленого сорбційного матеріалу є використання нових різновидів консорціуму мікроорганізмів, що приводить до підвищення ступеню очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів, скорочення часу поглинання нафти із поверхні водних середовищ та грунту, а також прискорення часу бюдеструкцм нафти та нафтопродуктів Таким чином, заявлене технічне рішення відповідає критерію винаходу "н о в и з н а" Аналіз відомих сорбційних матеріалів для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів показав, що деякі із застосованих в заявленому технічному рішенні матеріали окремо ВІДОМІ, наприклад, вуглецьвмісна речовина або мікроорганізми Однак їх використання у відомих технологіях очищення поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів не приводить до таких результатів, які досягнуті в заявленому рішенні, а саме - високий ступінь очищення, низькі енерговитрати та невелика собівартість сорбційного матеріалу, висока 43974 ступінь бюдеструкцм як в аеробних, так і в анаеробних умовах завдяки використанню вуглецьвмісного сорбенту на основі термоокисленої рослинної сировини "зеленого типу" та консорціуму мікроорганізмів на основі колоній безспорових нафтоокислюючих бактерій із роду Pseudomonas, Bacterium, Micrococus Залежність відрізняючих ознак і одержаного результату з літератури невідома Це дає можливість зробити висновок про творчий характер розробки, тобто ВІДПОВІДНІСТЬ заявленого рішення критерію "винахідницький рівень" Для приготування сорбційного матеріалу бюдеструктивного типу використовували вуглецьвмісний сорбент на основі термоокисленої рослинної сировини "зеленого типу" Термоокислену вуглецеву речовину одержували із ВІДХОДІВ сільськогосподарської продукції - соломи, соняшника, зеленої маси дикоростучих рослин (очерет, листя) та водоростей шляхом їх термообробки Насипна ЩІЛЬНІСТЬ одержаної термоокисленої сировини складає 0,3 - 0,4г/см3 Об'єм сорбційних пор - 0,1 0,2см3/г, питома поверхня - 600 - 800м /г Для виготовлення консорціуму колоній безспорових бактерій використовували консорціум адаптованих колоній безспорових бактерій із роду Pseudomonas, Bacterium, Micrococus, виділений із грунтів, забруднених нафтою та нафтопродуктами Сорбційний матеріал бюдеструктивного типу отримували шляхом іммобілізації консорціуму мікроорганізмів на поверхню вуглецьвмісного сорбенту на основі подрібненої термоокисленої вуглецевої рослинної речовини Нижче наводяться дані, що підтверджують ефективність дії заявленого матеріалу Приклад 1 Випробування проводили шляхом утворення на поверхні води плівки нафти та нафтопродуктів з наступним нанесенням на водну поверхню сорбційного матеріалу бюдеструктивного типу Вивчення дії сорбційного матеріалу бюдеструктивного типу на нафтове забруднення показало його високу ефективність Поглинання нафти протікало за короткий проміжок часу - декілька секунд Ефективність дії сорбуючого матеріалу під тверджується якісними змінами бюдеструкцм поглинутої нафтової плівки, що ілюструється на фіг 1 Видно, що процес бюдеструкцм нафтової плівки супроводжується якісними змінами УФспектрів ароматичних вуглеводнів нафти, а - через 3 дні, б - через 1 місяць, в - через 2 МІСЯЦІ Приклад 2 Випробування проводили аналогічно прикладу 1 Зміна концентрації мікробної маси сорбційного матеріалу з часом та зміна концентрації бюдеструктованої нафти на сорбенті та на поверхні води наведена на фіг 2 Спостерігається зниження концентрації сорбованої нафти, яке супроводжується збільшенням концентрації біомаси (б), вміст нафти на сорбенті (с), у воді (в) Через 24 дні зафіксовано бюдеструкцію більше 90% нафти Процес очистки грунтів шляхом використання заявленого сорбційного матеріалу бюдеструктивного типу з консорціумом мікроорганізмів супроводжувався відсутністю порушень в процесі самоочищення як в відношенні мікроорганізмів, так і по відношенню до живильного середовища ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1 А с СССР, № 998645 МКИ4 Е 02 В 15/04 Опубл вбюл №7, 1983г 2 Патент ФРГ №2536807 МКИ4 С 09 К 3/32, 1977 г 3 Безрудько О В , Забела К А , Крупа А А , // Обзор информ Нефт промышленность Серия Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов М ВНИИОЭНГ -1985 - Вып 5 (63) - 53 с 4 Р Х Мерц, КФ Косыгина, В Б Боксер Плавающий углеродистый адсорбент для поглощения пленки нефтепродуктов на воде Химия и технология воды, 1998, т 20, №3, с 301 - 304 5 И Г Гафаров, В С Тимофеев, А П Фокин Разработка технологии сорбента из растительного сырья для очистки гидросферы от нефтепродуктов XVI Менделеевский съезд по общей и неорганической химии - М 1998, ТЗ, с 6 3 - 6 4 6 Патент України № 22690 A, MKBC12N1/20, Е 02 В 15/04 Опубл вбюл №3за1998р -прототип ФІГ. 1 43974 Нафта насорбенгі, г Нйфп» вводі, де . ад ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90