1.4 Новые сорбенты для сбора нефти
Нами был проведен анализ ряда работ, описывающих создание сорбентов
для устранения нефтяных загрязнений с поверхности воды.
Авторы патента 2277437 [57] описывают способ изготовления сорбента для
сбора нефти и нефтепродуктов с твердой и водной (как пресные, так и соленые
водоемы) поверхностей. Основой сорбента стал гидролизный лигнин после
щелочной обработки и нейтрализации. Был получен гранулированный сорбент с
разным гранулометрическим составом: гранулы менее 1 мм; 1-5 мм;
31
нефракционированный порошок. Полученный сорбентный материал на основе
гидролизного лингина наносился на загрязненную нефтепродуктами поверхность.
Определены нормы расхода данного сорбента для использования на различных
видах поверхности. Разработанный учеными сорбент обладает следующими
характеристиками: нефтепоглотительная вместимость от 300 до 600%, время
поглощения от 15 до 30 секунд при температуре 20°С. Произведенный сорбент не
загрязняет окружающую среду и соответствует требованиям экологической
безопасности.
Авторы патента 2463106 [58] предложили технологию создания сорбента
для устранения загрязнений нефти и нефтепродуктов с водной поверхности и
почвы на основе целлюлозного материала – ваты или отходов хлопчатобумажного
производства. Волокнистый целлюлозный материал подвергался гидрофобизации
раствором окисленного атактического полипропилена, затем его высушивали до
постоянного веса. Процесс велся при температурном диапазоне 180–240°С от 4 до
6 часов. Затем раствором тетрахлорэтилена пропитывали волокнистый
целлюлозный материал. Лишний раствор сливали и возвращали в рецикл.
Тетрахлорэтилен после высушивания сорбента регенерируется. Полученный на
выходе сорбент имеет следующие свойства: высокая степень плавучести,
возможность
осуществлять
неоднократную
механическую
регенерацию
(количество отжимов – до 20 раз), которая не снижает высокой сорбционной
способности. Утилизировать данный сорбент можно при строительстве дорог,
сжиганием в топках или биоразложением.
Авторы патента 2550425 [59] предлагают 2 варианта сбора нефти и
нефтепродуктов с поверхности воды:
1.
Первый вариант: поверхность нефтяной пленки обрабатывается
реагентом с природным полимером. После этого производится сбор продукта их
взаимодействия. В качестве реагентов использовались микрогели полисахаридов
(масса равнялась 20000–200000 дальтон, диапазон размера частиц – от 50 до
600 нм) в водном растворе (концентрация должна быть не меньше 0,2 г/л). До и
после распыления реагента контуры нефтяной пленки обрабатывались с помощью
32
биоразлагаемого поверхностно-активного вещества в виде водного раствора
(концентрация не менее 0,1 г/л).
2.
Второй вариант сбора нефти с водной поверхности отличается от
предыдущего тем, что перед обработкой нефтяной пленки реагент смешивается с
биоразлагаемым поверхностно-активным веществом в виде водного раствора.
Концентрация должна быть не меньше 0,1 г/дм
3
. В результате соотношение
микрогелей полисахаридов к биоразлагаемому поверхностно-активному веществу
будет равняться следующему значению: 12:1–2:1.
Авторы отмечают, что результатом их разработки является уменьшение
удельного расхода реагентов, применяемых при сборе нефти или нефтепродуктов
с водной поверхности, и снижение остаточного количества этих реагентов в воде.
Отмечается, что кремнеземы и алюмосиликаты и их модифицированные
формы являются перспективными сорбентами, применяемыми при очистке нефти
и нефтепродуктов с поверхности воды [3].
Естественная нефтеемкость названных материалов является невысокой, но
ее можно увеличить модифицированием их поверхности гидрофобизующими
соединениями различного происхождения.
Группа компаний ООО «ОЦНТ» осуществляет изучение и внедрение
доступных природных сорбентов, разработанных на основе трепела. Отмечается,
что в процессе изготовления сорбента для устранения нефтяных загрязнений на
основе трепела, его нужно модифицировать. Это можно сделать, создав
гидрофобный слой. Для этого часто используется парафин, силиконовое масло,
нефтяное масло или кремнеорганические соединения [9, 77].
Сорбент с магнитными свойствами был получен иммобилизацией
наночастиц Fe
3
О
4
в полимерную матрицу [8, 42].
Магнитный сорбент на основе модифицированных опилок обладает более
высокими сорбционными свойствами, а также лучше удерживает нефть по
сравнению с сорбентом на основе немодифицированных опилок.
Полученные сорбенты с магнитными свойствами наносили на загрязненный
участок при помощи распыления. После сорбции нефтяных загрязнителей они
33
легко удаляются при помощи магнитного устройства с водной поверхности.
После сушки разработанные сорбенты могут использоваться повторно.
Предложено создание сорбентов, которые можно применять для сбора
нефтяной пленки с поверхности воды, на основе отходов пластмасс: вторичный
ПЭТ, бензиновый спирт (БС) и пластификатор дибутилфталат (ДБФ) [75].
Разработка таких сорбентов для очистки вод является актуальным
направлением, так как новый материал на основе отходов полиэтилентерефталата
(ПЭТ) является эффективным и имеет низкую стоимость.
Особый интерес вызывают сорбенты, обладающие магнитными свойствами.
Магнитные сорбенты намного проще собираются с поверхности воды за счет
наличия у них магнитного поля. Рассмотрена возможность создания сорбента на
основе крупнотоннажных отходов производства неорганических веществ,
состоящего из неорганической и органической частей и характеризующегося
магнитными свойствами [52].
Названный тип сорбента имеет следующий химический состав (% по
массе): 32–35 Са; 43–44 О; 12–14 С; 7–10 Fe; 0,2–0,6 Н; 0,2–0,4 Na.
Для придания сорбенту магнитных свойств добавлялось железо. В ходе
эксперимента сорбент подвергли гидрофобизации, что привело к снижению
водопоглощения и несмачиваемости поверхности. С этой целью компоненты
сорбента смешивали, нагревали до определенной температуры и вводили ПАВ.
Отмечается, что в процессе гидрофобизации полярного дисперсного
сорбента с ПАВ наблюдается образование адсорбционных слоев. В них полярные
группы находятся на поверхности твердой фазы, а углеводородные цепи
располагаются в слое ПАВ [85].
В результате направленной модификации состава и свойств можно создать
ферромагнитный сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов. Такой сорбент
имеет высокую гидрофобность и нефтеемкость, а также считается экологически
чистым [52].
|