СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ И ПОЧВЫ МАСЛОМ И МАСЛЯНЫЙ АДСОРБЕР Российский патент 1996 года по МПК C02F1/28 C09K3/32 

Изобретение касается способа предотвращения или устранения загрязнения воды и почвы маслом или подобными маслу веществами путем нанесения гидрофобизированных неорганических волокон на опасный участок, осаждения опасного масла на волокнах и последующего удаления путем разделения волокон и масла. Изобретение, кроме того, касается масляного адсорбера для поглощения масла или подобных маслу веществ с поверхности воды или почвы, состоящего из неорганических волокон, которые в качестве средства гидрофобизации пропитаны силиконом.

С увеличением емкостей для транспортировки масел увеличивается также опасность загрязнения окружающей среды вытекающим маслом. В рамках катастроф, связанных с утечкой масел, за последние годы прибрежные полосы земли были сильно загрязнены и жизнь в море в опасных зонах была полностью уничтожена. Поэтому не было недостатка в опытах, связанных с откачкой вытекшего масла с поверхности воды или земли и его нейтрализации путем нанесения распылением различных веществ на масло или подобные маслу вещества. Из патента Франции N 2646189 известно нагнетание дутьем на поверхность воды гидрофобизированных минеральных волокон, где эти волокна должны осаждать или поглощать масло или подобные маслу вещества, чтобы затем можно было устранить или удалить смесь. Волокна, которые должны быть выполнены относительно короткими, подвергаются гидрофобизации с помощью силиконового масла. Количество добавки составляет от 0,5 до 3% Недостатком этого известного способа является то, что относительно короткие минеральные волокна склонны к опусканию, если они недостаточно смогли пропитаться маслом. В результате этого часть нанесенного материала из минеральных волокон теряется, прежде чем стать активно действующим средством. Тем самым заражение или загрязнение морского дна или почвы значительно увеличивается.

Наиболее близкой к предложенному способу является заявка Франции N 2401214, которая предлагает техническое решение, основанное на поглощении масла минеральными волокнами, причем минеральные волокна предварительно пропитываются связующим веществом. Этому способу присущи те же недостатки, что и способу, известному из патента Франции N 2646189.

Поэтому в основе изобретения лежит задача разработки быстро и надежно действующего способа для борьбы с несчастными случаями, происшедшими с наливными судами, или аналогичными проблемами, а также создание надлежащего масляного адсорбера, с помощью которого возможно не загрязняющее окружающую среду удаление вытекшего масла или подобных маслу веществ.

В соответствии с изобретением задача решается благодаря тому, что выдутый в области высоких температур стеклянный войлок гидрофобизируется с помощью силикона и одновременно связывается с помощью служащего в качестве связующего вещества крахмала (полисахаридов), что обработанный соответственно стеклянный войлок соединяется в пригодный для резания каркас в форме матов до или во время сушки при температуре 150^oC и в связанном виде наносится на загрязненную поверхность воды или земли и оставляется там до полного всасывания, после чего полностью пропитанный стеклянный войлок удаляется и помещается на промежуточное хранение, чтобы затем быть поданным для механического или термического разделения.

С помощью подобного рода способа можно даже при крупных авариях танкера или при прочих загрязнениях окружающей среды кратковременно наносить пригодный для адсорбирования мат из стеклянного войлока или соответственно несколько матов подобного рода, чтобы поглотить вытекшее масло или подобные маслу вещества, связать их и затем оттранспортировать. Благодаря комбинированному "покрытию" cтекловолокон обеспечено то, что отдельные волокна затем не только свободно лежат друг на друге, но более того, дают предпочтительный каркас, который может поглощать большое количество масла или других "вредных веществ". Кроме того, этот каркас дает возможность действительно связывать поглощенные вещества таким образом, что маты могут восстанавливаться и промежуточно храниться до тех пор, когда можно будет приступить к окончательной обработке. Эта окончательная обработка может осуществляться механическим и/или термическим путем в зависимости от того, желают ли или нет еще раз использовать стеклянный войлок или соответствующие решетчатые маты из стеклянного войлока. Путем "спекания" стеклянного войлока при температуре около 150^oC ускоряется не только эффект сушки, но это приводит и к известной реакции смеси из силикона и крахмала с отдельными волокнами. Крахмал способствует определенному соединению или склеиванию отдельных волокон, так что описанный каркас в состоянии придавать мату необходимую стабильность, а также сохраняет возможность отложения на нем масла или подобных маслу веществ. Соответствующий мат представляет собой пространственный решетчатый каркас, который обеспечивает капиллярное действие и поглощение масла.

В частности, предпочтительный пространственный решетчатый каркас получается благодаря тому, что к шерсти примешивается от 7 до 10% силикона и крахмала, так что отдельные стекловолокна приобретают или сохраняют необходимую стабильность и прежде всего длину, так что гарантировано получение описанного благоприятного решетчатого каркаса.

Достаточного склеивающего эффекта достигает смесь из силикона и крахмала, если они смешиваются в соотношении 94 96% силикона и 6 4% крахмала и затем совместно добавляются к стеклянному войлоку. При этом оказывается, что благодаря последующему процессу сушки происходит отверждение, которое сохраняет большую поверхность решетчатого каркаса, так что может адсорбироваться соответствующее количество масла.

Чтобы обеспечить по возможности равномерное покрытие отдельных стекловолокон, изобретение предусматривает то, что перед или при складывании волокон, на них или на жгуты из волокон наносят опрыскиванием силикон и крахмал. Тем самым достигается практически каждое отдельное волокно, чтобы после предварительной обработки затем провести дальнейшую обработку. Помимо этого предпочтительным является то, что волокна опрыскиваются таким образом, что капельки образовываться практически не могут, так что вновь возможно равномерное покрытие отдельных волокон и соответствующее складывание. Кроме того, выше было пояснено, что должен быть создан пригодный для разрезания решетчатый каркас в форме мата, который затем оптимально пригоден для поглощения масла. Чтобы приготовить по возможности большую поверхность и с определенной точки зрения создать большое полое пространство вокруг отдельных волокон, изобретение предусматривает то, что опрысканные волокна накладываются друг на друга и тем самым компактируются и затем спекаются при температуре около 150^oC. Тем самым получается рыхлое, однако хорошо режущееся и дающее предпочтительный решетчатый каркас образование.

Если хотят иметь более высокую исходную плотность, то имеется возможность соединять волокна после опрыскивания силиконом и крахмалом при принудительном направлении и затем спекать, причем этого принудительного направления уже достаточно, чтобы добиться легкого спрессовывания.

Большая поверхность, с одной стороны, и все же большая стабильность, с другой стороны, задаются в подобного рода решетчатом каркасе, если в качестве стеклянного войлока используется мягкий стеклянный войлок с диаметром волокон от 5 до 7 мкм. Этот тонкий стеклянный войлок может путем описанной предварительной подготовки стабилизироваться настолько, что достигаются необходимые длины волокон и сохраняются, вследствие чего, если смотреть в целом, получается равномерный и пригодный для поглощения большого количества масла решетчатый каркас. Удивительно, что выполненные таким образом решетчатые каркасы имеют поглощающую способность 1:30. Один литр мягкого стеклянного войлока весом около 30 г связывает 900 г масла. Соответственно пропитанные маслом решетчатые маты из стеклянного войлока могут очищаться различным способом. При этом возможно вновь освобождать от масла в значительной степени насыщенные маслом или подобными маслу веществами решетчатые маты из стеклянного войлока с помощью пиролиза или непосредственного прокаливания при температуре около 850^oC. При этом стекло переходит в расплав и затем может использоваться предпочтительно, например, для строительства дорог, причем речь идет о полностью свободном от остатков масла материале.

Имеется другая возможность освобождения от масла в значительной степени насыщенных маслом или подобными маслу веществами решетчатых матов из стеклянного войлока с помощью центрифугирования или спрессовывания. Это удаление имеет преимущество, заключающееся в том, что решетчатые маты из стеклянного войлока в принципе сохраняются и могут быть вновь использованы. При этом безвредно, если масло не на 100% удалено из решетчатых матов из стеклянного войлока, а например, только на 99% Другое преимущество заключается в том, что затем в распоряжении имеется масло в пригодной для обработки форме, причем это зависит только от того, в какой стадии оно находилось, когда выпускалось в окружающую среду. При центрифугировании при этом сила тяжести может устанавливаться таким образом, чтобы учитывалась прочность решетчатых матов из стеклянного войлока, так что они затем действительно на 100% остаются в распоряжении.

Там, где в распоряжении имеются установки для сжигания масла, их сжигание часто должно поддерживаться путем добавления горючего. Это является преимуществом, если решетчатые маты из стеклянного войлока подаются в установку для сжигания мусора, где они полностью уничтожаются. Масло выжигается, причем твердые остатки вместе с твердыми остатками решетчатых матов из стеклянного войлока попадают в зону, в то время как прочие остаточные вещества выводятся с дымовым газом и вместе с ним обезвреживаются.

Распространение масляного ковра предпочтительно предотвращается благодаря тому, что решетчатые маты из стеклянного войлока вставляются в перфорированный рукав и с ним накладываются в виде изменяемого барьера на поверхность воды. Благодаря перфорации масло может проникать к решетчатым матам из стеклянного войлока, так что они тем самым могут заполняться. Сам рукав может изготавливаться из материала, который вообще не загрязняет окружающую среду или который не повреждается какими-либо вредными веществами. Решетчатые маты из стеклянного войлока постепенно полностью пропитываются маслом, так что это приводит к определенному погружению рукава с решетчатыми матами из стеклянного войлока, так что с маслом соприкасаются новые зоны матов и могут поглощать масло. Однако само масло обеспечивает естественную плавучесть, так что в целом рукав не погружается. Если затем масляное покрытие удалено путем наложения других решетчатых матов из стеклянного войлока на водную поверхность, рукав или барьер из рукава также может вновь удаляться и очищаться. В этом случае также можно удалять масло путем спрессовывания или центрифугирования настолько, что барьер затем может вновь использоваться. Большая поглощающая способность барьера или наложенных элементов матов гарантирует немедленное разрывание замкнутого масляного пятна, следствием чего является то, что может осуществляться по меньшей мере частично необходимая подача кислорода. Возможно, сохранившиеся после этого в виде островков масляные поля обеспечивают все же сохранение находящейся под поверхностью воды жизни любого вида, так что только благодаря этому заблаговременно устанавливается бережное отношение к окружающей среде. Можно также подобного рода масляный адсорбер укладывать в виде устройства длительного действия вокруг плавучих деррик-кранов для морского бурения, так что всегда улавливаются возможно освободившиеся частичные масляные поля, при этом нет опасности того, что они распространяются по водной поверхности. Поэтому предпочтительным является использование подобного рода решетчатых матов из стеклянного войлока в перфорированных рукавах, так как благодаря своевременному поглощению масла уменьшается или полностью предотвращается опасность взрыва.

Наиболее близкий к предложенному масляный адсорбер описан в заявке Франции N 2401214, который представляет собой связанные в полотна (маты) волокна. Масляный адсорбер, который можно использовать согласно способу в соответствии с изобретением, предусматривает то, что изготовленные в области высоких температур стекловолокна покрыты смесью из силикона и крахмала (полисахаридов), что волокна соединяют в пригодные для разрезания жгуты из стеклянного войлока в форме матов и отверждаются пространственно выполненные масляные адсорберы, которые в зависимости от размеров, т.е. в зависимости от толщины и длины, а также глубины могут поглощать практически любое количества масла. При этом транспортируемое благодаря капиллярному действию масло может накапливаться в решетчатом каркасе таким образом, что оно уже при самых незначительных нагрузках, например, при извлечении из воды вновь вытекает. Разумеется, что улавливание масла зависит от его текучести, однако говорится, что масла, как таковые, всегда поглощаются надежно, в то время как бензин и подобные ему вещества всегда могут улавливаться частично настолько, чтобы маты затем можно было вновь транспортировать и помещать на промежуточное хранение, а также подвергать окончательной обработке. Важным также является то, что масло может поглощаться настолько, что оно может надежно отлагаться на отдельных стекловолокнах с их большими поверхностями. Это обеспечивается с помощью решетчатого каркаса, который создан в соответствии с изобретением.

В частности, для использования в виде барьеров масляный адсорбер в соответствии с изобретением особенно пригоден тогда, когда решетчатые маты из стеклянного войлока окружены перфорированным рукавом. При этом, как правило, эти решетчатые маты из стеклянного войлока вставляются в рукав. Можно также рукав из соответствующей пленки с соответствующей перфорацией укладывать вокруг отдельных решетчатых матов из стеклянного войлока и затем сваривать, так что в значительной степени можно избежать ручной работы. Решетчатые маты из стеклянного войлока и в перфорированном рукаве преимущественно выполняют свою функцию в качестве масляного адсорбера, причем при расположении их в перфорированном рукаве они надежно защищены от различных воздействий и повреждений.

Достаточную поглощающую способность и предпочтительную стабильность имеет решетчатый мат из стеклянного войлока, который имеет объемную плотность от 18 до 42 кг/м³.

Поглощающее действие решетчатых матов из стеклянного войлока обеспечивается, в частности благодаря тому, что стекловолокна после покрытия неплотно наложены друг на друга и затем спечены при температуре 150^oC. Тем самым создается быстро и надежно действующий решетчатый скелет или пространственный решетчатый каркас, который предпочтительно надежно накапливает поглощенное масло. При температуре свыше 150^oC ускоряется и оптимизируется процесс реакции силиконового или крахмального материала с волокнами, так что тем самым необходимое предпочтительное стекловолокно небольшого диаметра может вплетаться в решетчатый каркас. Изобретение, в частности отличается тем, что созданы способ и масляный адсорбер, с помощью которых можно быстро и надежно бороться с авариями танкеров и аналогичными опасностями загрязнения окружающей среды. Масляный адсорбер, который изготовлен описанным способом, можно накладывать в виде решетчатого мата из стеклянного войлока на поверхность воды или земли, причем он затем автоматически полностью всасывает масло или подобные маслу вещества и затем связывает эти вещества настолько, что они затем также пригодны для транспортировки вместе с решетчатым матом из стеклянного войлока. Затем решетчатый мат из стеклянного волокна удаляется, так что он может или складироваться, не загрязняя окружающую среду, или использоваться вновь после удаления масла. Поразительной является скорость, с которой решетчатые маты поглощают масло или подобные маслу вещества и затем удерживают их настолько надежно, что возможно безупречное удаление их поврежденных зон, чтобы затем начать и закончить обезвреживание.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства для изготовления стекловолокон, фиг. 2 отдельное стекловолокно в разрезе, фиг.3 - ступень последующей обработки схемы способа в соответствии с фиг.1 и фиг.4 - заделанный в рукав решетчатый мат из стеклянного войлока.

На фиг.1 показан прежде всего расплав стекла (1), который был нагрет соответствующим образом. Поток стекла (2) поступает в зону головки (3), где вращающийся короб (4) с прядильной деталью (5) обеспечивает соответствующее образование волокон. Позицией (7) обозначен индукционный нагрев.

Отдельные стекловолокна (9,10) покидают прядильную деталь (5) и находятся в распоряжении в виде жгута (18) из стеклянного войлока для дальнейшей обработки.

Эта дальнейшая обработка стекловолокон (9,10) или жгута (18) из стеклянного войлока осуществляется путем опрыскивания силиконом и крахмалом, причем эти материалы подаются по подающим трубам (12, 13) уже в смешанном состоянии и затем захватываются воздушным соплом (14) и наносятся опрыскиванием на стекловолокна (9,10). Подающие трубы (12,13) соединены для этого с помощью смесительного резервуара (16) с резервуаром (14) для силикона и резервуаром (15) для крахмала.

В то время как на входе (6) горячего воздуха влияние на поток стекла (2) оказывается с помощью горячего воздуха, воздушное сопло (17) может нагружаться нормальным воздухом.

На фиг.2 показано отдельное стекловолокно (9,10), которое имеет покрытие (19) из силикона и крахмала. Здесь для пояснения покрытие (19) воспроизведено не в соответствующей пропорции.

На фиг.1 наглядно показано, что оба жгута (18,18') вводятся друг в друга и при этом складываются, в то время как в соответствии с фиг.3 оба жгута (18,18') просто складываются, что достаточно для того, чтобы волокна или образующийся из них решетчатый каркас стабилизировать с помощью связующего воздействия. Это связывание осуществляется при способе в соответствии с изобретением путем подачи крахмала, в то время как силикон должен гидрофобизировать отдельные стекловолокна.

В показанном на фиг.3 выполнении изобретения процесс сушки осуществляется при температуре около 150^oC с помощью печного отопления (20). Однако имеются другие возможности, чтобы образующийся решетчатый мат (21) из стеклянного войлока оптимизировать затем соответственно с помощью тепла.

На фиг.4 показан вырез рукава (22), в котором расположены решетчатые маты (21) из стеклянного войлока. Рукав (22) оснащен большим количеством расположенных распределенно по длине и периметру отверстий, чтобы таким образом обеспечить проход масла или подобных маслу веществ через рукав (22), причем тогда решетчатые маты (21) из стеклянного войлока могут полностью проявлять свое адсорбционное действие.

В то время как в соответствии с вышеприведенным описанием адсорбирующее и связующее средство подается лишь в одном месте, можно также наносить опрыскиванием или силикон, или крахмал, или также их смесь на жгуты (18) из стеклянного войлока в других смешанных местах (24,25), так что путем второго опрыскивания в зоне подающих труб (12,13) осуществляется последняя шлифовка соответствующего решетчатого мата из стеклянного войлока.

Все указанные признаки, а также признаки, которые можно позаимствовать только из чертежа, рассматриваются по отдельности или в комбинации как существенные с точки зрения изобретения.

Использование: предотвращение или устранение загрязнения воды и почвы маслом или подобными веществами. Сущность изобретения: способ заключается в том, что наносят на загрязненный участок изготовленный при высоких температурах стеклянный войлок, гидрофобизированный силиконом и содержащий связующее - крахмал (полисахариды). После полной пропитки сорбента его удаляют и затем механически или термически отделяют масло, после чего стеклянный войлок используют повторно. Устройство для поглощения масла представляет собой масляный адсорбер, состоящий из тонковолокнистого стеклянного войлока, который путем обволакивания силиконом и крахмалом подготавливается и выполняется таким образом, что затем становится возможным поглощение масла с водной поверхности или с поверхности земли. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ устранения загрязнения воды и почвы маслом или подобными маслу веществами путем нанесения гидрофобизированных неорганических волокон на загрязненный участок, осаждения масла на волокнах и его последующего удаления путем разделения волокон и масла, отличающийся тем, что в качестве неорганических волокон используют изготовленный при высоких температурах стеклянный войлок, гидрофобизирование осуществляют с помощью силикона, одновременно производят связывание войлока с помощью крахмала и сушку при 150^oC, до или во время которой войлок соединяют в пригодный для разрезания решетчатый каркас в форме матов, после чего его наносят на загрязненную поверхность воды или почвы и оставляют там до полного впитывания масла, затем удаляют и помещают на промежуточное хранение, а разделение масла и волокон проводят механическим или термическим путем. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что силикон и крахмал к войлоку добавляют в количестве 7 10%
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что силикон и крахмал смешивают в соотношении 94 96% и 6 4% соответственно, после чего полученную смесь примешивают к стеклянному войлоку. 4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что складывают волокна на волокна или жгуты из волокон, а силикон с крахмалом наносят опрыскиванием до и во время складывания. 5. Способ по пп.1 и 4, отличающийся тем, что волокна после опрыскивания силиконом и крахмалом соединяют при принудительном направлении, после чего спекают. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют мягкий стеклянный войлок с диаметром волокон 5 7 мкм. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение масла или подобных маслу веществ и решетчатых матов из стеклянного войлока осуществляют с помощью пиролиза или непосредственного прокаливания при 850^oC. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение масла или подобных маслу веществ и решетчатых матов из стеклянного войлока осуществляют с помощью центрифугирования или спрессовывания. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что решетчатые маты из стеклянного войлока подают в установки для сжигания мусора и уничтожают. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением на загрязненную поверхность воды решетчатые маты из стеклянного войлока вставляют в перфорированный рукав и накладывают на поверхность воды вместе с ним в виде изменяемого барьера. 11. Масляный адсорбер для поглощения масла или подобных маслу веществ, состоящий из соединенных неорганических волокон, обработанных силиконом в качестве водоотталкивающего средства, отличающийся тем, что изготовленные при высоких температурах стекловолокна покрыты смесью силикона с крахмалом и соединены в пригодные для разрезания отвержденные жгуты из стеклянного войлока в форме решетчатых матов. 12. Адсорбер по п. 11, отличающийся тем, что решетчатые маты из стеклянного войлока окружены перфорированным рукавом. 13. Адсорбер по п. 11, отличающийся тем, что решетчатые маты из стеклянного войлока имеют объемную плотность 18 42 кг/м³. 14. Адсорбер по п.11, отличающийся тем, что стекловолокна с покрытием свободно наложены друг на друга и спечены при 150^oC.