СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 1997 года по МПК B01J20/16 B01J20/22 

Изобретение относится к способам приготовления адсорбентов, предназначенных для очистки воды от нефти и нефтепродуктов, находящихся на ее поверхности, а также в растворе и водно-эмульсионной фазе во всем объеме природного или технического водоема.

Известен способ приготовления адсорбента для удаления нефти и нефтепродуктов нанесением его на плавающую нефть [1] состоящий в том, что в качестве адсорбента используют алюмосиликатные полые микросферы, выделенные из золы-уноса тепловых электростанций.

Однако микросферы обладают сравнительно невысокой адсорбционной способностью (445 мг/г), вследствие чего способ требует большого расхода адсорбента.

Известны способы получения сорбентов для очистки вод от нефти, включающие нанесение на поверхность алюмосиликатного носителя гидрофобного углеродсодержащего слоя. Так, например, в способе [2] каолин обрабатывают циклопентадиеном в газовой фазе при давлении его пара 220-320 мм рт. ст.

Известен также способ получения углеродсодержащего сорбента для очистки сточных вод от нефти [3] включающий нанесение на поверхность носителя-керамзита углеводородов или их галогенпроизводных путем обработки ионизирующим излучением.

Однако получаемые по способу сорбенты обладают сравнительно более низкой сорбционной способностью (максимально 180 мг/г), вследствие чего требуют большего расхода сорбента. Кроме того, способ предполагает использование ионизирующих источников излучения и, следовательно, дорогостоящих мероприятий по защите персонала. Наконец, способ предназначается для увеличения емкости сорбента только по водорастворимым фракциям нефти.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение сорбционной способности сорбента, возможность удалять как плавающие, так и растворимые нефтепродукты, т.е. повышение эффективности сорбента.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем обработку алюмосиликата углеводородсодержащей жидкостью, отличием является то, что в качестве алюмосиликата используют полые алюмосиликатные микросферы, выделяемые из золы угольных тепловых электростанций, а обработку ведут нефтью с последующим ее выжиганием при свободном доступе воздуха до прекращения горения.

В результате на поверхности микросфер образуется пленка продуктов неполного сгорания нефти (нефтяного кокса, сажи), повышающая емкость сорбента по отношению к нефти и нефтепродуктам в 1,8 (по отношению к [1]) и 4,4 (по отношению к [2]) раза.

Ниже приводится пример осуществления способа.

Полые алюмосиликатные микросферы выделены из золы-уноса Новочеркасской ГРЭС (Ростовская обл. РФ) безреагентной флотацией. Они представляют собой неслеживающийся порошок серого цвета, состоящий из правильных, сферических, полых частиц диаметром от 20 до 200 мкм (в среднем 120 мкм), образующихся в результате расплавления минеральных компонентов угля при его сжигании на ТЭС. Толщина стенок микросфер от 2 до 15 мкм. Минералогический состав: стекло (преобладает), муллит, силиманит. Химический состав: SiO₂ 51,3-56,3, TiO₂ 0,85-1,0, Al₂O₃ 29,1-32,9, Fe₂O₃ 3,8-8,15, MgO 0,6-1,6, CaO 0,8-1,0, K₂O 0,4-6,2, Na₂O 1,0-4,85, SO₃ 0,01-0,04.

Содержание микросфер в золе-уносе Новоческасской ГРЭС составляет 0,07% (мас. ) 0,12% (объемн.). За год в золоотвал поступает 1050 т (1800 м³) микросфер.

Некоторые физические характеристики микросфер: плотность 580 кг/м³, насыпная масса 380 кг/м³, коэффициент заполнения объема 0,67, коэффициент теплопроводности 0,125 Вт/(мК), температура плавления 1350^oC, прочность при гидравлическом сжатии 8-15 МПа.

Пример 1. Оценка сорбционной способности сорбента, полученного предлагаемым способом, при очистке поверхности воды от нефти.

Микросферы смешивали с сырой нефтью. Через короткое время (1-2 мин) микросферы всплывали на поверхность нефти (плотность микросфер примерно в 1,5 раза ниже плотности нефти), откуда их вместе с сорбированной ими нефтью снимали и подвергали воспламенению. В результате сгорания сорбированной нефти на поверхности микросфер образовалась пленка неполного сгорания (сажа, нефтяной кокс) толщиной в доли мкм. Полученный сорбент наносили на поверхность воды, загрязненной нефтью. Через 15 мин сорбент с сорбированной нефтью снимали механическим способом, после чего устанавливали соотношение сорбент-нефть.

В таблице приведены сравнительные характеристики сорбентов, используемых в известных (1, 2) и предлагаемом способах.

Из данных таблицы видно, что по предлагаемому способу сорбент обладает более высокой (в 1,8-4,4 раза) сорбционной способностью по отношению к нефти и нефтепродуктам по сравнению с известными [1, 2] Таким образом, предлагаемый способ позволяет очистить воду от нефти и нефтепродуктов при меньшем расходе сорбента.

Пример 2. Оценка сорбционной способности сорбента, полученного предлагаемым способом, при очистке всего объема загрязненной нефтью воды.

Подготовленный так же, как и в примере 1, сорбент погружали в глубину загрязненной нефтью воды с целью извлечения растворенной и водно-эмульсионной нефти и нефтепродуктов из всего объема загрязненной воды. В результате содержание нефти и нефтепродуктов снижалось с 40 мг/л до 0,02-0,04 мг/л, т. е. становилось ниже ПДК для вод хозяйственно-питьевого (0,3 мг/л) и рыбо-хозяйственного (0,05 мг/л) назначения (Методические указания по принципам организации системы наблюдений и контроля за качеством воды водоемов и водотоков на сети Госкомгидротема в рамках ОГСНК. Л. Гидрометеоиздат. 1984, 39 с. Справочник "Охрана природы". М. Агропромиздат. 1987, с. 74). Таким образом, сорбент, полученный предлагаемым способом, является эффективным и при объемной очистке воды от нефти и нефтепродуктов.

Способ предполагает следующую подготовку и применение сорбента: выделение микросфер безреагентной флотацией из воды пруда-отстойника золоотвала ГРЭС, смешивание микросфер с нефтью и сжигание в любом устройстве, предусматривающем очистку дымовых газов от загрязнителей (см. например, "Техника защиты окружающей среды". М. Химия. 1981. Термоокислительные методы обезвреживания жидких отходов. Огневой метод), смешивание сорбента (микросфер, покрытых пленкой продуктов неполного сгорания нефти) с водой, загрязненной нефтепродуктами, удаление сорбента с нефтепродуктами с поверхности воды любым механическим способом. Таким образом, способ является промышленно применимым.

Способ приготовления сорбента для очистки воды от нефти и нефтепродуктов включает обработку алюмосиликатных полых микросфер (отжигов золы-уноса угольных ТЭС) сырой нефтью и последующее ее выжигание воспламенением при свободном доступе воздуха с поддержанием процесса до прекращения горения. Адсорбционная способность адсорбента составляет 800 мг/г (470 мг/см³). Степень объемной очистки воды от водно-эмульсионных и растворенных нефти и нефтепродуктов не менее 98%. 1 табл.

Способ получения сорбента для очистки воды от нефти и нефтепродуктов, включающий обработку алюмосиликата углеводородсодержащей жидкостью, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликата используют полые микросферы, выделенные из золы угольных тепловых электростанций, а обработку ведут нефтью с последующим ее выжиганием при свободном доступе воздуха до прекращения горения.