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

1 Сорбційний матеріал для очистки поверхні води та грунту від нафти та нафтопродуктів на основі гранульованого вуглецевого сорбенту рослинного походження, який відрізняється тим, що як сорбент він містить подрібнену термоокислену речовину на основі паперу і/або макулатури 2 Сорбційний матеріал за п 1, який відрізняється тим, що розмір його частинок становить 1 -5мм Винахід відноситься до хімічної технологи, а саме, до сорбентів для очищення поверхні води від розлитої нафти та нафтопродуктів, та рекультивації забруднених ґрунтів 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, фізико ємність, швидка втрата сорбційних властивостей частинками вугілля в процесі експлуатації за рахунок поглинання ними води, а також складність технологічного процесу його отримання Відомий також сорбент для видалення нафти та нафтопродуктів із поверхні води на основі кісточок плодових (абрикоси, сливи) [4] Недоліком даного сорбенту є невисока нафтопоглинальна ємність, швидка втрата сорбційних властивостей частинками вугілля в процесі експлуатації за рахунок поглинання ними води, а також складність технологічного процесу його отримання, висока собівартість (більше 1,0$/кг), низький вихід готового продукту (менше 20%) Відомий також сорбент для видалення нафти та нафтопродуктів із поверхні води на основі ВІДХОДІВ сільськогосподарського виробництва - лузги рису, гречки, вівса, жита [5] Недоліком даного сорбенту є висока температура термообробки (300450°С), низький вихід готового продукту, обмежене джерело сировини, відносно висока собівартість (більше 1,1$/кг), великий вміст неорганічної складової в вугіллі (більше 55%), невисока нафтоємкість, а також велика водопоглинальна здатність сорбенту, що зумовлює низьку якість очистки і недопустимо велику її тривалість Найбільш близьким за технічною суттю та досягнутим результатом до винаходу, що заявляється, є вуглецевий сорбент для поглинання нафти та нафтопродуктів на основі ВІДХОДІВ деревообробної промисловості - тирси [6] Недоліком даного сорбенту є досить висока температура термообробки (300-450°С), низький вихід готового продукту, відносно висока собівартість (більше 1,1$/кг), великий ХІМІЧНИМИ, 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 тирси деревини, котрий використовують для поглинання розлитої нафти та нафтопродуктів шляхом розпилення його на поверхні водоймищ [1] Недоліком цього сорбенту є його низька сорбційна ємкість при поглинанні нафти та нафтопродуктів Відомий також сорбент для видалення нафти та нафтопродуктів із поверхні води на основі деревного активованого вугілля [2] Недоліком даного сорбенту є швидка втрата сорбційних властивостей частинками вугілля в процесі експлуатації за рахунок поглинання ними води, а також складність технологічного процесу його отримання Відомий також сорбент для видалення нафти та нафтопродуктів із поверхні води на основі карбонізованої кокосової шкаралупи [3] Недоліком даного сорбенту є невисока нафтопоглинальна о> о (О 60179 вміст неорганічної складової в вугіллі (більше широкому використанню таких сорбентів для очи55%), а, головне - складність технологічного прощення великих площ забрудненої водної поверхні цесу одержання сорбенту, що зумовлено наявнісабо ґрунту, що особливо важливо в період ліквідатю в ВИХІДНІЙ сировині значної КІЛЬКОСТІ легколітуції наслідків екологічних аварій чих сполук, які в процесі карбонізації можуть приВ запропонованому сорбенті застосування тазвести до загоряння сировини або ж вибуху ких відрізняючих ознак як термоокислений папір або макулатура призводить до підвищення ступеТаким чином, ВІДОМІ сорбенти потребують поню очищення води від нафти та нафтопродуктів, кращення їх експлуатаційних характеристик для скорочення часу поглинання нафти із поверхні підвищення ступеню очищення води від плівок, води, а також зниження водопоглинання сорбенту емульсій та водорозчинної частини нафтопродукзавдяки невеликому вмісту неорганічних сполук в тів до норм ГДК ВИХІДНІЙ сировині Таким чином, заявлене технічне Задачею, на вирішення якої спрямовано даний рішення відповідає критерію винаходу "новизна" винахід, є розробка сорбенту на основі рослинної сировини для очищення поверхні води від нафти Аналіз відомих сорбентів для очищення повета нафтопродуктів з такими техніко-економічними і рхні води від нафти та нафтопродуктів показав, що сорбційними характеристиками, які забезпечили б деякі сорбенти містять целюлозу Однак їх викоривисокий ступінь очистки і скорочували и тривастання у відомих технологіях очищення води від лість, тобто сприяли прискоренню ліквідації еколонафти та нафтопродуктів не приводить до таких гічних аварій, а процес його отримання був просрезультатів, які досягнуті в заявленому рішенні, а тим, екологічно безпечним і не потребував складсаме - одержання сорбенту з такими характерисного технологічного обладнання тиками, які забезпечують підвищення ступеню очищення, низькі енергозатрати та невелику собіРозроблений сорбент на основі продукції цевартість сорбентів завдяки використанню паперу люлозно-паперової промисловості, а також ВІДХОта макулатури, які містять значно меншу КІЛЬКІСТЬ ДІВ її використання (макулатури), дає можливість лігніну в структурі одержати технічний результат, що полягає в підвищенні ступеню очистки водної поверхні та ґрунЗалежність відрізняючих ознак і одержаного тів від нафти та нафтопродуктів, скороченні часу результату з літератури невідома Це дає можлиліквідації екологічних аварій, зниженні затрат на вість зробити висновок про творчий характер розпроцес очищення, спрощенні технологічного проробки, тобто ВІДПОВІДНІСТЬ заявленого рішення цесу одержання сорбентів, забезпеченні екологічкритерію "винахідницький рівень" ної чистоти, використанні простого технологічного Для приготування сорбенту використовували обладнання вугілля із целюлозовмісних компонентів, наприклад паперу або ж макулатури Для досягнення вказаного технічного результату відомий сорбційний матеріал, для очистки Термоокислену вуглецеву речовину одержуповерхні водних середовищ та ґрунту від нафтовали із паперу або макулатури шляхом обробки продуктів, що включає гранульований вуглецевий сировини при температурі 250-350°С на протязі 1сорбент рослинного походження, згідно заявлено2хв Насипна ЩІЛЬНІСТЬ одержаної термоокисленої му винаходу, як сорбент містить подрібнену терречовини складає 0,Зг/см3 Об'єм сорбційних пор моокислену речовину на основі паперу і/або маку0,1см3/г, питома поверхня - 600-800м2/г латури Сорбент отримували шляхом подрібнення термоокисленої вуглецевмісної речовини (паперу, Для виготовлення термоокисленої речовини макулатури) до однорідної фракції гранульованих використовують папір або ж відходи його викорисчастинок Порівняльні характеристики одержаних тання (побутового та промислового) сорбентів наведені в таблицях 1 і 2, звідки видно, Розмір частинок сорбційного матеріалу станощо сорбенти, отримані із паперу або макулатури, вить, переважно, 1-5мм мають сорбційні характеристики, які по своїм покаВикористання такого сорбуючого матеріалу зникам перевищують показники інших сорбентів (сорбенту), що містить термоокислену вуглецевмірослинного походження Крім того, технологічні сну рослинну речовину на основі продукції целюпараметри одержання сорбентів такого типу не лозно-паперової промисловості або ВІДХОДІВ ІІ витільки більш енергозберігаючі, а і з точки зору техкористання дає можливість підвищити ступінь ніки безпеки, екології та технологічного устаткуочищення поверхні води від нафти та нафтопрованні набагато безпечніші та простіші дуктів, особливо від водорозчинної частини нафтопродуктів, що може покращити екологічний стан Випробування сорбційного матеріалу прововодно-ґрунтового середовища дили шляхом утворення на поверхні води плівки нафти та нафтопродуктів з наступним нанесенням Сорбент такого типу має досить низьку - менна поверхню утвореної плівки сорбенту 3 допомоше 1% водопоглинальну здатність, що значно гою секундоміра виміряли час поглинання нафти краще вуглецевого сорбенту на основі ВІДХОДІВ або нафтопродуктів сорбентом деревообробної промисловості - тирси та вугілля на основі ВІДХОДІВ продукції сільськогосподарськоНижче наводяться дані, що підтверджують го виробництва - соломи, полови зернових та інможливість здійснення винаходу ше Приклад 1 Подрібнену макулатуру піддавали термообробці при 300°С на протязі 5 хв ТермоВикористання заявленого сорбційного матеріокислена вуглецева речовина, одержана такою алу дозволить додатково знизити вартість процесу обробкою сировини, характеризується великим очищення поверхні води від нафти та нафтопродуктів за рахунок низької собівартості вихідної си(«50%) виходом готового продукту, що значно ровини паперу або ВІДХОДІВ ЙОГО Це сприяє більш перевищує вихід вуглецевого матеріалу, одержа 60179 матеріалу, одержаного по прототипу (Т=300и 450°С) - вихід 21-25% в стакан наливали 200мл води На поверхню води наливали 1мл нафти, яка утворювала плівку На поверхню нафтопродукту висипали вищезгаданий сорбент у КІЛЬКОСТІ 1г І за допомогою секундоміра визначали час поглинання сорбентом плівки нафтопродукту, потім оцінювали по відношенню КІЛЬКОСТІ поглинутої нафти до одиниці маси використаного сорбенту його нафтоємкість Запропонований сорбційний матеріал (сорбент) характеризується вищою нафтоємкістю, ніж сорбент на основі карбонізату тирси (12г/г проти 8г/г) Джерела інформації 4 1 А с СРСР, №998646 МКИ Е02В15/04 Опубл вбюл №7, 1983р 2 Колышкин Д А , Михайлова К К, Активные угли Справочник - М , Химия 1972, - с 57 3 Стражеско Д Н , // Электрофизические свойства активных углей и механизм процессов, проходящих на их поверхности Адсорбция и адсорбенты -1976, вып 4, С 3-14 4 Тарковская И А // Сто профессий угля Киев Наукова думка, 1989, 127с 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 63-64 Приклад 3 Папір піддавали термообробці при 300°С на протязі 1хв Термоокислена вуглецева 6 Патент України №40069 МКИ6 B01J20/16 речовина, одержана такою обробкою сировини, Сорбент для очистки поверхні водних середовищ характеризується великим (68%) виходом готового від нафти та нафтопродуктів Бюлетень №6, продукту, що значно перевищує вихід вуглецевого 2001р - прототип ного по прототипу (Т=300-450°С) - вихід «21-25%) в склянку наливали 200мл води На поверхню води наливали 1мл мастила, яка утворювала плівку На поверхню нафтопродукту висипали вищезгаданий сорбент у КІЛЬКОСТІ 1г І за допомогою секундоміра визначали час поглинання сорбентом плівки нафтопродукту, потім оцінювали по відношенню КІЛЬКОСТІ поглинутої нафти до одиниці маси використаного сорбенту його нафтоємкість Із даних, наведених в табл 1 видно, що запропонований сорбуючий матеріал (сорбент) характеризується вищою нафтоємкістю, ніж сорбент на основі тирси (1 Ог/г проти 2г/г) Приклад 2 Подрібнений папір піддавали термообробці при 300°С на протязі 7хв Термоокислена вуглецева речовина, одержана такою обробкою, характеризується великим (53%) виходом готового продукту В склянку наливали 200мл води На поверхню води наливали 1мл нафти, яка утворювала плівку На поверхню нафтопродукту висипали вищезгаданий сорбент у КІЛЬКОСТІ 1г І за допомогою секундоміра визначали час поглинання сорбентом плівки нафтопродукту, потім оцінювали по відношенню КІЛЬКОСТІ поглинутої нафти до одиниці маси використаного сорбенту його нафтоємкість Із даних, наведених в табл 1 видно, що такий сорбуючий матеріал (сорбент) характеризується вищою нафтоємкістю, ніж сорбент на основі тирси (10 г/г проти 3 г/г) Таблиця 1 Нафтоємність сорбентів рослинного походження різного типу № п/п 1 2 3 4 5 6 Нафтоємність, г/г Нафта Мастило 3-4 2-3 5-6 3-4 4 4 5-6 3-4 8-12 5-6 10-12 10-11 Тип вуглецевого сорбенту рослинного походження Тирса Активоване вугілля (деревне) Активоване вугілля (на основі кокосового горіха) Активоване вугілля (на основі сливових та абрикосових кісточок) Карбонізат на основі термообробленої тирси Сорбент на основі термообробленого паперу, макулатури Таблиця 2 Технологічні параметри процесів отримання сорбентів на основі рослинної сировини для поглинання нафти і нафтопродуктів № п/п Тип сировини рослинного походження Параметри процесу КІЛЬКІСТЬ Температура, °С етапів Карб Актив 1 Тирса деревини 2 800-900 600-700 Шматки деревини 2 (5-10см), береза (вугілля) 2 800-900 700-1000 Час термообробки 10-20ХВ 1-2год Наявність Тип техно- Еколопчність легколетких логічного ус- техпроцесу в вуглеводнів таткування балах* Установка Так вертикаль5 ного типу Так Те саме 5 60179 Продовження таблиці 2 № п/п Тип сировини рослинного походження Шкаралупа кокосового горіха (вугілля) Кісточки фрукто4 вих Шкаралупа коко5 сового горіха (карбон і зат) 3 Параметри процесу Температура, °С КІЛЬКІСТЬ етапів Карб Актив Час термообробки Наявність Тип техно- Еколопчність легколетких логічного ус- техпроцесу в вуглеводнів таткування балах* 2 800-950 700-1000 1-2год Так Те саме 5 2 800-950 700-1000 1-2год Так Те саме 5 1 300-450 5-7хв Так Те саме 5 6 Тирса (карбонізат) 1 300-350 5-8хв Так Установка горизонтального типу 4-5 7 Солома, лузга, листя (карбонізат) 1 300-350 4-бхв Те саме 2,5 8 Папір, макулатура 1