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

1. Сорбційний матеріал для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів, що включає гранульований вуглецевий сорбент рослинного походження, який відрізняється тим, що додатково містить подрібнену термоокислену рослинну речовину, що служить субстратом для мікроорганізмів і подрібнену рослинну сировину з біологічно-активними сполуками при такому співвідношенні компонентів, мас. %: 38206 Використання суміші гранульованих частинок дозволить додатково знизити вартість процесу очищення поверхні води та грунту від нафти та нафтопродуктів за рахунок низької собівартості складових компонентів суміші термоокисленої рослинної речовини та невеликої кількості природної рослинної сировини з біологічно-активними сполуками. 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 сорбційному матеріалі, крім застосування термоокисленої рослинної речовини і рослинної сировини з біологічно-активними сполуками, відмінними від прототипу ознаками у всіх випадках виготовлення заявленого матеріалу F використання нових різновидів суміші сорбційних матеріалів, що приводить до підвищення ступеню очищення води та грунту від нафти та нафтопродуктів, скорочення часу поглинання нафти із забрудненого середовища, а також зниження водопоглинання сорбенту завдяки невеликому вмісту неорганічних сполук в вихідній сировині та використанню суміші подрібненої рослинної сировини з біологічно активними сполуками. Таким чином, технічне рішення відповідає критерію винаходу «новизна». Аналіз відомих сорбентів для очищення поверхні води від нафти та нафтопродуктів показав, що деякі із застосованих в сорбентах матеріали окремо відомі, наприклад, вугілля, лузга. Однак, їх використання у відомих технологіях очищення води від нафти та нафтопродуктів не приводить до таких результатів, які досягнуті в рішенні, а саме високим ступінь очищення, низькі енергозатрати та невелика собівартість сорбентів завдяки використанню рослинної сировини «зеленого типу» та сировини, то містить біологічно-активні сполуки. Залежність відрізняючих ознак і одержаного результату з літератури невідома. Це дає можливість зробити висновок про творчий характер розробки, тобто про відповідність рішення критерію «винахідницький рівень». Для приготування сорбенту використовували активоване вугілля із деревини, наприклад, типу БАУ. Термоокислену рослинну речовину одержували із відходів сільськогосподарської продукції (соломи, стебел соняшника, зеленої маси дикоростучих рослин (очерет, листя) та водоростей) шляхом подрібнення та обробки сировини при температурі 250-3500С на протязі 4-7 хв. Насипна щільність одержаної термоокисленої сировини складає 0,30,4 г/см3. Об'єм сорбційних пор - 0,3-0,4 см3/г, питома поверхня - 600-800 м2/г. Біологічно-активні сполуки одержували у складі подрібненої природної рослинної сировини (БАРС), яка містить алкалоїди (А), глікозіди (Г), амінокислоти (АК) з кожної рослини окремо, або їх суміші в різних пропорціях. Сорбційний матеріал отримували шляхом перемішування активованого вугілля, термоокисленої рослинної речовини та рослинної сировини з біологічно-активними сполуками до однорідної суміші частинок вугілля та інших компонентів. Випробуванню проводили шляхом утворення на поверхні води плівки нафти та нафтопродуктів з дової в вугіллі (більше 55 %), невисока нафтоємність, а також велика водопоглинальна здатність сорбенту, що зумовлює низьку якість очистки і недопустимо велику її тривалість. 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 на основі вуглецевих та природних сорбційних речовин для очищення поверхні води від нафти та нафтопродуктів та рекультивації забруднених грунтів, котрий би забезпечував високий ступінь очистки і скорочував її тривалість, а також сприяв подальшій біодеструкції нафтопродуктів, поглинутих сорбційним матеріалом тобто сприяв прискоренню ліквідації екологічних аварій. Розроблений сорбційний матеріал на основі вуглецевих та природних сорбційних речовин дає можливість одержати технічний результат, що полягає в підвищенні ступеню очистки водної поверхні та грунтів від нафти та нафтопродуктів, скороченні часу ліквідації екологічних аварій, забезпеченні процесу біоценозу нафтопродуктів за рахунок біологічно-активних речовин рослинного походження, зниженні затрат на процес очищення. Для досягнення вказаного технічного результату сорбційний матеріал для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів, що включає гранульований вуглецевий сорбент рослинного походження (активоване вугілля), згідно винаходу, додатково містить подрібнену термоокислену рослинну речовину, виготовлену, наприклад, з соломи, листя, стебел соняшника, лузги, очерету, водоростей, або їх сумішей у різних співвідношеннях, та іншої сировини - сировини «зеленого типу», що служить субстратом для мікроорганізмів, а також подрібнену рослинну сировину, яка містить в собі біологічно активні сполуки, наприклад, алкалоїди, флавоноїди, глікозіди, амінокислоти і т.п. при такому співвідношенні компонентів, мас. %: вуглецевий сорбент (активоване - 3-5; вугілля) термоокислена рослинна речови- 90 – 94; на рослинна сировина з біологічно- 3-7. активними сполуками. Розмір частинок сорбційного матеріалу становить 1-5 мм. Використання комбінованого сорбційного матеріалу, що містить активоване вугілля, термоокислену рослинну речовину та рослинну сировину, що містить біологічно-активні сполуки 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-ґрунтового середовища, та здійснювати після завершення процесу поглинання (вилучення нафтопродуктів) їх незалежний біоценоз. Сорбент такого типу має водопоглинальну здатність досить низьку -менше 1 %, що значно краще вуглецевою сорбенту на основі кам’яного вугілля та вугілля на основі полови зернових. 2 38206 наступним нанесенням на водну поверхню сорбційного матеріалу. З допомогою секундоміра виміряли час поглинання нафти та нафтопродуктів сорбційним матеріалом. Нижче наводяться дані, що підтверджують можливість здійснення винаходу. Приклад 1. Подрібнену солому піддавали термообробці при 3000С на протязі 5 хв. Термоокислена рослинна речовина, одержана такою обробкою сировини характеризується великим (> 55 %) виходом готового продукту, що значно перевищує вихід вуглецевого матеріалу, одержаного по прототипу (Т= 400- 4500С ) - вихід 21-25 %. Вугілля БАУ змішували з термоокисленою рослинною речовиною (січкою соломи) і рослинною сировиною, наприклад омела, що містить біологічно-активні сполуки у пропорції 3:90:7 мас. % відповідно. В стакан наливали 200 мл води. На поверхню води наливали 1 мл нафти, після чого на розлиту поверхню нафтопродукту висипали вищезгаданий сорбент у кількості 1 г і за допомогою секундоміра стежили за часом поглинання сорбентом плівки нафтопродукту, потім оцінювали по кількості поглинутої нафти на одиницю маси використаного сорбенту його нафтоємкість. Із даних, наведених в таблиці видно, що сорбційний матеріал (комбінований сорбент) характеризується вищою нафтоемкістю, ніж сорбент за прототипом - сорбент із лузги жита (8 мл/г проти 2 мл/г). Приклад 2 Одержували сорбційний матеріал аналогічно прикладу 1. Нa поверхню води наливали 2 мл нафти. Поглинання плівки нафтопродукту здійснювали сорбентом у кількості 1 г. Склад 4:92:4. Одночасно слідкували за часом поглинання Як видно із таблиці, час поглинання плівки (в кількості 90 %) запропонованим сорбційним матеріалом значно менший, ніж для сорбенту із лузги жита (прототип) - 6 секунд проти 40 секунд. Приклад 3. Одержували сорбент і очищали воду від нафти аналогічно прикладу 1. Склад 4:93:3. Одночасно вимірювали нафтоємкість сорбенту, що містить біологічно-активні сполуки. Із даних фіг. 1, фіг. 2 і таблиці видно, що розроблений сорбент мас вищу нафтоємкість, ніж сорбент по прототипу, де на фіг. 1: 1. РС-А+Г+АК. 2. PC-A. 3. РС-Г. На фіг. 2: 1. - PC – A. 2. - PC – Г. 3. - PC – AK. 4. - контроль (сорбент). 5. - сорбент + PC – A. 6. - сорбент + PC – Г. 7. - сорбент + PC – АК. Джерела інформації. 1. А.с. CPCP, № 998645. МКИ4 Е 02 В 15/04. Опубл. в бюл. № 7, 1983р. 2. Патент ФРН №2536807. МКИ4 С 09 К 3/32, 1977. 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. Марц, К.Ф. 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. - Т. 3. - С. 63-64- прототип. Таблиця Параметри 1 3:90:7 Нафтоємкість, мл/г Водопоглинання, % Час поглинання плівки нафти, с Приклади 2 3 4 5 Співвідношення компонентів нафтопоглинаючого матеріалу 4:92:4 4:93:3 5:92:3 4:91:5 прототип прототип 8 7 6 5 6 2 0,4 0,5 0,55 0,7 0,9 3,5 6 6 7 8 7 40 3 38206 Фіг. 1 Фіг. 2 4 38206 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5