Застосування біогумусу червоного каліфорнійського черв’яка як сорбенту нафти і нафтопродуктів

Застосування біогумусу червоного каліфорнійського черв'яка як сорбенту нафти і нафтопродуктів. (19) (21) a200601092 (22) 06.02.2006 (24) 15.06.2006 (46) 15.06.2006, Бюл. № 6, 2006 р. (72) Абрамов Сергій Миколайович, Лаврік Володимир Васильович (73) Абрамов Сергій Миколайович, Лаврік Володимир Васильович 3 76075 4 допомогою нескладного устаткування, оснащеного топродуктів з води, в якості якого використовують електромагнітом або постійним магнітом. лузгу зерен гречки, оброблену при 150-450°С проЗазначений сорбент може використовуватися і тягом 10-20 хв. (патент Російської Федерації RU для очистки ґрунту, забрудненого нафтою і наф2031849, МКВ6 C02F 1/28, B01J 20/20, дата подачі топродуктами. У цьому випадку грунт необхідно заявки 1991.12.18). перемішати з сорбентом і через деякий час після Сорбент наносять на поверхню водойми. Плінасичення сорбенту забрудненнями залити його вка нафти чи нафтопродуктів поглинається сорбеводою. Сорбент разом з поглиненими нафтопронтом. Сорбент, насичений нафтою або нафтопродуктами спливає на поверхню води, звідкіля він дуктами, не тоне, збирається механічно з поверхні може бути зібраний за допомогою магнітних приводи і піддається регенерації шляхом обробки строїв. бензином. Відоме застосування сорбенту для очистки Відомий сорбент для видалення масляних заповерхні води від плівок нафти і нафтопродуктів у бруднень з води, в якості якого використовують вигляді пінографіту з насипною щільністю 2,0-5,0 лузгу зерен рису, карбоновану в середовищі повітг/л, який одержують шляхом спінювання окисленоря при температурі 450-600°С і атмосферному го графіту при температурі 1100-1200°С (патент тиску, або при температурі 500-700°С і тиску 200Російської Федерації RU 2140488, МКВ6 Е02В 759 мм рт. ст., або в середовищі азоту при темпе15/04, C02F 1/28, С09К 3/32, B01J 20/20, B01J ратурі 550-650°С і атмосферному тиску (патент 20/30, дата подачі заявки 1998.09.30). Російської Федерації RU 2036843, МКВ6 С02 F1/28, Спінювання сорбенту ведуть безпосередньо дата подачі заявки 1992.02.17). на місці збору нафти. Нанесення сорбенту на поОбробку поверхні води запропонованим сорверхню води здійснюють пульсуючим потоком побентом здійснюють при температурі 0-100°С. Ревітря, сорбент витримують на поверхні води 0,5генерацію використаного сорбенту здійснюють 3,0 доби, а потім збирають вакуумуванням. Нанейого обробкою вуглецевими розчинниками (бенсення сорбенту на поверхню води потоком повітря зин, гас і т.п.), або органічними розчинниками здійснюють розпиленням з висоти 0,1-0,5 м у кіль(спирти і т.п.), або їх сумішами. Утилізацію відпракості 0,02-0,03 г/г нафти. цьованого сорбенту здійснюють шляхом його спаЗвичайно, що приведені приклади не вичерлювання з одержанням золоподібного продукту, пують перелік відомих сорбентів нафти і нафтопякий містить мікроелементи, і застосовується як родуктів на основі мінеральних компонентів. Харадобриво. ктерним для сорбентів даного класу являється Сорбенти даного типу більш екологічні в порінеобхідність попередньої обробки мінеральних внянні з мінеральними сорбентами, однак, вимакомпонентів хімічними реактивами, застосування гають хімічної або термічної обробки, що ускладособливих теплових режимів обробки, що ускладнює технологію, підвищує собівартість сорбентів. нює технологію, підвищує вартість сорбентів. ВажОсобливий інтерес представляють сорбенти, в ливим також являється той факт, що хімічні технояких органічною основою являється сапропель, логії одержання таких сорбентів не гарантують їх який представляє собою мулисті відкладення прісекологічну безпеку, що в принципі властиво і для них водойм, які містять велику кількість органічних багатьох інших, штучно отриманих продуктів. речовин (лігніно-гумусовий комплекс, вуглеводи, Відомі сорбенти нафти і нафтопродуктів, які бітуми й ін.) у колоїдному стані. Зазначений інтеотримані на основі природної сировини, зокрема рес пояснюється тим, що сапропель, будучи екосировини рослинного походження. До такої сирологічно чистим продуктом природного походження, вини відносяться відходи сільськогосподарського не вимагає спеціальної хімічної або термічної обвиробництва, такі як лушпайки (лузга) рису, гречки, робки. вівса, жита, соняшника й інших сільськогосподарТак, відомий сорбент "СОРБЕКС" (патент Роських культур. Відомо багато сорбентів нафти і сійської Федерації RU 2049107, МКВ6 С09К 17/00, нафтопродуктів, отриманих на основі зазначеної дата подачі заявки 1992.10.15), виконаний на орсировини. ганічній основі з додаванням мінеральних компоТак, відомий фітосорбент на основі лушпайки нентів. Як органічну основу використовують сапдоспілого насіння соняшника, який одержують ропель, а як мінеральні компоненти цеоліт і шляхом здрібнювання лушпайки, обробки здрібнеглинозем при наступному співвідношенні компоненої лушпайки кислотою, промивання водою і нантів, в мас. %: ступним сушкою (патент Російської Федерації RU сапропель 60-70, 2060818, МКВ6 B01J 20/30, B01J 20/24, дата подачі цеоліт 23-27, заявки 1994.01.04). глинозем 8-11. Як кислоту використовують соляну або сірчану Запропонований склад удало сполучає властивоскислоту. Обробку кислотою проводять протягом ті сапропелю як добрива (зміст органіки в сапро35-45 днів при температурі 20°С. Можливо обробпелі складає 28-30 %) з мінеральними добавками ку кислотою виконувати 36 годин при використанні цеолітом і глиноземом. Останній, виступаючи як сірчаної кислоти при температурі 100°С. Промикоагулянт, витягає елементи із сапропелю, у ревання виконують спочатку дистильованою водою зультаті чого в сапропелі звільняються додаткові при нормальних умовах, а потім гарячою дистипори, збільшується сорбційна ємність останнього. льованою водою при 80°С. Доцільно після проми"СОРБЕКС" застосовується для детоксикації вання водою перед сушкою продукт додатково земель у сполученні з удобрювальним і структурипромивати етиловим спиртом. зуючим ефектами. Відомий сорбент для видалення нафти і нафСапропель висушують любим з відомих спо 5 76075 6 собів до вологості 10-15 %. Усі компоненти суміші ють його вартість. дроблять до одержання часток розміром не більш Як випливає з вище приведеного, існує про1 мм і потім змішують у заданій пропорції. Підготоблема одержання ефективних екологічно чистих, влену таким чином суміш вносять у ґрунт. доступних і дешевих сорбентів для очистки забру"СОРБЕКС" має досить високу сорбційну здаднених нафтою і нафтопродуктами водойм, водтність, зменшує вміст у грунті рухливих форм важних акваторій і земель. ких металів, зокрема, міді і цинку, здійснює струкВ основу винаходу поставлена задача розшитурування грунту, збагачує ґрунт органікою і рення сировинної бази екологічно чистих, дешевих мікроелементами, у результаті чого прискорюєтьі ефективних сорбентів нафти і нафтопродуктів. ся введення забруднених територій у сільськогосПоставлена задача вирішується застосуванподарський обіг. Недоліком "СОРБЕКС" являється ням біогумуса червоного каліфорнійського черв'яйого низька ефективність у відношенні нафтопрока як сорбента нафти і нафтопродуктів. дуктів унаслідок того, що границі сорбенту обволіБіогумус червоного каліфорнійського черв'яка каються плівкою і утрачають свої сорбційні влас- це, насамперед, екологічно чистий біологічний тивості. продукт життєдіяльності червоного каліфорнійсьЯк прототип вибрано сорбент, який використокого черв'яка. Одержують біогумус методом перевують для комплексної очистки води і поверхні робки органічних відходів (гною, соломи, листів, грунту від нафтопродуктів (патент Російської Фетирси і т.д.) за допомогою червоного каліфорнійсьдерації RU 2198987, МКВ7 Е02В 15/04, C02F 1/28, кого черв'яка (технологія вермикультивування). B01J 20/22, B09C 1/00, дата подачі заявки Органічні матеріали проходять повну переробку в 2000.12.25). травному тракті черв'яків, піддаються глибоким Запропоновано використання як сорбенту для структурним змінам, розкладаються до амінокискомплексної очистки води і поверхні грунту від лот, збагачуються біологічно активними речовинафтопродуктів сапропелю, що додатково містить нами. Біогумус містить у збалансованому прирообвуглецьовану лляну костру при наступному дою вигляді фульвокислоти, амінокислоти, співвідношенні компонентів, у мас. % : гумінові кислоти, гумати, велику кількість біологічсапропель 50-80 %, но активних речовин, ферменти, вітаміни, ґрунтові обвуглецьована лляна костра 20-50 %. антибіотики, має бактерицидні, фунгіцидні властиПри цьому, крім підвищення ефективності вості, придушує хвороботворну мікрофлору. Довекомплексної очистки води і поверхні ґрунту від дено, що компоненти біогумуса нетоксичні, неканнафтопродуктів вирішується задача утилізації церогенні, немутагенні. лляної костри. Біогумус має також ряд корисних технологічСапропель має високими сорбційні властивосних властивостей. Не горить, має оптимальні паті у відношенні органіки, тому що присутність у раметри пористості, вологоутримання. Механічна ньому гумінових речовин обумовлює високу ємструктура дозволяє звертатися з ним як із сипучою ність катіонного обміну. Однак, внесення вогкого сухою речовиною. сапропелю в грунт зв'язано з рядом технічних труДля біогумуса червоного каліфорнійського чеднощів: важко рівномірно розподілити пастоподібрв'яка характерна надзвичайно розвинена корисна ну масу по поверхні грунту, при висиханні сапромікрофлора. Так, в одному грамі біогумуса в припель коагулює й утворює на поверхні грунту родному симбіозі знаходиться до 2х1012 мікроорсуцільну кірку. Тому вогкий сапропель гранулюють ганізмів, у тому числі і консорціум аеробних мікроі висушують. При цьому його сорбційна активність організмів-нафто деструкторів. різко знижується. Присутність же вуглецю лляної Біогумус використовується як добриво для викостри (20-50 %) значно збільшує сорбційну поверощування овочевих культур, плодових дерев, у рхню гранул сорбенту і відповідно його сорбційну тепличних господарствах, розплідниках квітів, у активність. Сам же вуглець лляної костри виявляє міському природоохоронному комплексі для озевисоку сорбційну активність у відношенні органіки, ленення парків, зон відпочинку, а також як сировизокрема нафтопродуктів. на для виробництва екологічно чистих концентроЗапропонований сорбент одержують таким ваних біологічно активних препаратів чином. Костру піддають піролізу (обву(біостимулятори росту, біоімунали, біостабілізатоглецьовуванню) при температурі 350°С без достури, біофунгіциди, біобактеріциди, біопестициди й пу повітря протягом 10-12 годин. Свіжий (що зберіін.), які застосовуються для живлення рослин і гався в анаеробних умовах) пастоподібний сапрозахисту їх від захворювань і шкідників. пель з вологістю 80-90 % розтирають у заданому Авторами експериментально встановлено, що ваговому співвідношенні з обвуглецьованою ллябіогумус червоного каліфорнійського черв'яка має ною кострою, гранулюють і гранули розміром 0,2високі сорбційні властивості у відношенні органіч0,5 см сушать при температурі 105°С. них речовин, зокрема нафти і нафтопродуктів. Ці Сорбент для комплексної очистки води і ґрунвластивості в основному пояснюються високим ту від нафтопродуктів, вибраний як прототип, явзмістом у біогумусі фульвокислот, амінокислот, ляється екологічно чистим і досить ефективним гумінових кислот, гуматов, що обумовлюють висозасобом очистки води і грунти від нафтопродуктів. ку ємність катіонного обміну. Однак наявність двох компонентів і, що особливо, Авторами не виявлено відомостей про застонеобхідність термічної обробки одного з компоненсування біогумуса червоного каліфорнійського тів (піроліз лляної костри при температурі 350°С черв'яка як сорбента органічних речовин, зокрема без доступу повітря протягом 10-12 годин) ускладнафти і нафтопродуктів. нюють технологію одержання сорбенту і підвищуЕфективність застосування біогумуса червоно 7 76075 8 го каліфорнійського черв'яка як сорбента нафти і забруднень нафтою або нафтопродуктами порошнафтопродуктів перевірялася в лабораторних коподібний сорбент подають на поверхню води умовах. розпиленням за допомогою повітряного потоку. Експеримент 1. У ємність, заповнену водою, Частинки сорбенту поглинають забруднення, агремісткістю 1 л додавали бензин. На поверхні води гатуються в грудки й осідають на дно водойми або утворився шар бензину товщиною близько 1 см. в спеціальні приймачі - накопичувачі у вигляді коПоверхню посипали порошкоподібним біогумусом лоїдного осаду, що включає поглинені забруднючервоного каліфорнійського черв'яка. Частинки вачі, відкіля відкачується насосом і утилізується. біогумуса негайно починали взаємодіяти з бензиУ невеликих водоймах відкачувати осілий сорном, поглинали його з утворенням грудок розміром бент з водойми не обов'язково за умови періодичдо 1,0-1,5 см, які осідали на дно ємності у вигляді ного барботажу водойми повітрям. У таких умовах колоїдного осаду, що включає поглинені забрудвідбувається активний розвиток аеробних мікроорнювачі. Витрати біогумуса визначалися зникненганізмів-нафтодеструкторів, які переробляють заням плям бензину на поверхні води. Процес осабруднення в нейтральні, нешкідливі для навколидження займав 1,5-2,0 хв. Після відстоювання шнього середовища продукти. злита з ємності вода не містила домішок бензину. При очистці ґрунту від забруднень нафтою або Експеримент 2. У ємність, заповнену водою, нафтопродуктами порошкоподібний сорбент наномісткістю 1 л додавали мінеральну олію. На повесять на ґрунт і перемішують із ґрунтом шляхом рхні води утворився шар мінеральної олії товщиоранки або перекопування. ною близько 0,3 см. Поверхню посипали порошкоСорбент зв'язує нафту або нафтопродукти, подібним біогумусом червоного каліфорнійського попереджаючи їх подальше розповсюдження, а черв'яка. Частинки біогумуса негайно починали аеробні мікроорганізми-нафтодеструктори згодом взаємодіяти з мінеральною олією, поглинали її з переробляють забруднення в нейтральні, нешкідутворенням грудок розміром до 1,0 см, які осідали ливі для навколишнього середовища продукти. на дно ємності у вигляді колоїдного осаду, що При цьому паралельно відбувається удобрення включає поглинені забруднювачі. Витрати біогумугрунту. са визначалися зникненням плям мінеральної олії При очистці кам'янистої поверхні (наприклад, на поверхні води. Процес осадження займав до кам'янистий берег моря) від забруднень нафтою 1,0 хв. Після відстоювання злита з ємності вода не або нафтопродуктами порошкоподібний сорбент містила домішок мінеральної олії. подають на поверхню розпиленням за допомогою Технологія приготування сорбенту наступна. повітряного потоку. Сорбент зв'язує нафту або Біогумус червоного каліфорнійського черв'яка винафтопродукти, попереджаючи їх подальше розсушують до вологості 10-15 %. Сушку виконують у повсюдження, а аеробні мікроорганізмиприродних умовах або в умовах продувки і нагрінафтодеструктори згодом переробляють забрудвання до температури, що не перевищує 50-55°С, нення в нейтральні, нешкідливі для навколишньощо виключає загибель мікрофлори. Висушений го середовища продукти. біогумус подрібнюють на підходящому устаткуванЗастосування біогумуса червоного каліфорнійні, наприклад за допомогою кульового млина, до ського черв'яка як сорбента нафти і нафтопродуктоніни помелу 0,1-0,3 мм. Одержують сипучий потів забезпечує: рошок, готовий для застосування як сорбент орга- розширення сировинної бази ефективних сонічних речовин, у тому числі нафти і нафтопродукрбентів нафти і нафтопродуктів, які застосовуютьтів. ся для очистки водойм, водних акваторій і земельТехнологія відрізняється простотою і дешевиних угідь від забруднень; зною, тому що отриманий продукт являється одно- абсолютну екологічну чистоту сорбенту; компонентним, не вимагає значних енерговитрат - технологічність і здешевлення сорбенту; для його виробництва (не вимагає термічної обро- можливість ефективної нейтралізації забрудбки). нень аеробними мікроорганізмами - нафтодеструЗастосовують сорбент чином. кторами без проблем утилізації використаного При очистці водойми або водної акваторії від сорбенту. Комп’ютерна верстка О. Гапоненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601