ПОГЛОТИТЕЛЬ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ "СОРБОЙЛ" Российский патент 1998 года по МПК B01J20/00 C02F1/28 

Изобретение относится к составам для очистки поверхности воды сорбцией и может быть использовано для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности водоемов.

Основными технико-экономическими показателями, определяющими возможность промышленного использования состава в больших масштабах, являются следующие:
высокая поглощающая способность по отношению к нефти и нефтепродуктам;
простота технологического процесса получения поглотителя;
возможность применения в техпроцессе широко распространенного оборудования;
использование для получения поглотителя недорогих и доступных веществ и материалов, в том числе отходов производства и подлежащих вторичной переработке изношенных изделий;
способность состава длительный срок сохранять однородность структуры и плавучесть в условиях применения.

Известен поглотитель нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, в состав которого входит измельченный редкосшитый вулканизат изопренового каучука [1] .

в описании к патенту утверждается, что известный состав обладает достаточно высокой поглощающей способностью по отношению к нефти. Однако ему присущи существенные недостатки, а именно:
в составе используют не имеющий широкого применения вулканизат изопренового каучука, для получения которого используют дорогие материалы: либо натуральный каучук, либо синтетический аналог СИС-1,4 полиизопрен (например, СКИ-4);
частицы порошка из редкосшитого вулканизата легко агломерируются (слипаются), поэтому его смешивают с антиагломерирующим веществом (мелом, тальком, аэросилом);
из данного вулканизата нельзя получить частицы с высокой удельной поверхностью.

Применение указанных выше антиагломератов не способствует повышение поглощающей способности известного поглотителя.

Таким образом, известный поглотитель не отвечает большинству из перечисленных выше требований и не обладает техникоэкономическими показателями, необходимыми для широкого применения.

Известно применение для удаления с поверхности водоемов нефти и нефтепродуктов резиновой крошки на основе бутадиенстирольного каучука, при следующем фракционном составе, мас.%: (0,5 - 1,0 мм) - (60 - 80); (1,0 - 2,0 мм) - (15 - 30); (2,0 - 3,0мм) - (5 - 10) [2].

Для получения известного поглотителя используют резиновую крошку, получаемую из отходов производства, но возможность выбора материала ограничена применением только вулканизата бутадиенсритольного каучука. Кроме того, поглотитель имеет невысокую поглощающую способность по отношению к нефти (менее 4 г/г) а также ограниченный фракционный состав, так как из-за гелеобразования нельзя использовать частицы размером менее 0.5 мм. Технологический процесс получения поглотителя сложный и длительный из-за ограничений, накладываемых на фракционный состав. В связи с изложенным, известный поглотитель обладает низкими технико-экономическими показателями и не может найти широкого применения.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предложенного изобретения по количеству общих признаков является поглотитель нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, содержащий смесь резинового порошка с измельченными волокнами [3].

Известный поглотитель получают путем переработки изношенных шин. Существенным недостатком его является очень низкий показатель поглощающей способности (около 2 г/г), кроме того, небольшой срок сохранения плавучести и узкий выбор материала для его получения снижают его технико-экономические показатели.

Предложенное изобретение решает задачу создания поглотителя нефти и нефтепродуктов с поверхности воды с высокими технико-экономическими показателями, обеспечивающими возможность широкого применения на практике.

Технический результат, который достигается при использовании изобретения, заключается в повышении поглощающей способности по отношению к нефти и нефтепродуктам, а также расширении выбора материалов для получения поглотителя нефти и нефтепродуктов с поверхности воды Сорбойл. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известный поглотитель нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающий смесь резинового порошка с измельченными волокнами, дополнительно содержит порошкообразный углеродный материал, выбранный из группы, состоящей из кокса, графита и технического углерода, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углеродный материал 0,5-2,5; волокно 20-30; резиновый порошок - остальное.

В частном случае исполнения поглотителя, в качестве материала измельченных волокон используют натуральные, и/или синтетические, и/или искусственные волокна, а также отходы коврового, кордного и текстильного производств. Кроме того, в качестве материала для получения резинового порошка используют изношенные резиновые изделия или отходы производства резиновых изделий.

Поглотитель нефти и нефтепродуктов "Сорбойл" представляет собой сыпучее вещество, состоящее в основном из резинового порошка, равномерно смешанного с измельченными волокнами и порошкообразными углеродным материалом (коксом, графитом или техническим углеродом), при указанном выше количественном соотношении компонентов.

По сравнению с прототипом, новизна заявленной совокупности признаков в независимом пункте формулы изобретения, заключается во введении в состав дополнительного компонента (углеродного материала) и в указании количественного соотношения компонентов.

Результата исследования предлагаемого состава подтверждают достижение усматриваемого технического результата, что свидетельствует о достаточности существенных признаков, приведенных в формуле изобретения.

Действительно, из табл. 1 и 2 видно, что по сравнению с прототипом, поглощающая способность у Сорбойла выше более чем в 3 раза, а время достижения равновесного поглощения нефти меньше в 4 раза.

При поверке изобретательского уровня предлагаемого поглотителя было принято во внимание, что проявляемые поглотителем свойства зависят только от свойств компонентов и их количественного соотношения, но еще и от того, при каких условиях взаимодействия со средой проявляются эти свойства.

Известно, например, из авт. св. СССР N 801873, C 01 F 1/28, 1978, использование кокса в фильтрах для очистки водяного пара от масел, из авт. св. СССР N 1747142, B 01 J 20/20, 1990, известно использование технического углерода в качестве одного из компонентов адсорбента для очистки воды.

Однако на основании указанных сведений нельзя делать вывод о возможности использования углеродных материалов в поглотителях, предназначенных для очистки от загрязнения поверхности водоемов. Неизвестна также закономерность влияния углеродного материала на свойство смеси резинового порошка с волокнами при использовании ее для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов.

Из прототипа известно использование для очистки поверхности воды от нефти состава, состоящего из смеси резинового порошка с измельченными волокнами, однако в описании прототипа отсутствуют сведения, на основании которых можно было бы определить количественное соотношение компонентов, при котором достигался бы усматриваемый технический результат.

На основании вышеизложенного можно утверждать, что заявляемый поглотитель нефти и нефтепродуктов с поверхности воды Сорбойл представляет собой новую совокупность признаков, которая обеспечивает указанный технический результат, который явным образом не следует из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Кроме того, технический результат в части расширения выбора материалов, которые могут использоваться для получения компонентов поглотителя Сорбойл, обеспечивается тем, что используют отходы коврового, кордного и текстильного производств, а также изношенные резиновые изделия или отходы производства резины и резиновых изделий.

Предлагаемый поглотитель Сорбойл получают простым смешением всех компонентов в обычных условиях, при этом в качестве оборудования может быть использован, например, горизонтальный роторный смеситель для сыпучих материалов. При изготовлении поглотителя в смеситель загружают резиновый порошок, а затем в процессе перемещения его по смесителю подают необходимое количество измельченного волокна и порошкообразного углеродного материала. Компоненты равномерно распределяются по рабочему объему смесителя, образуя сыпучую массу, перемещаемую далее на выгрузку.

резиновый порошок, полученный при переработке изношенных шин, обычно содержит до 5 мас.% измельченных волокон корда, поэтому при смешении добавляют волокна, полученные, например, из отходов коврового, кордного и текстильного производства. Выбор соотношений компонентов определяется их физическим состоянием.

Достаточным для достижения предлагаемым составом максимальной поглощающей способности по отношению к нефти и нефтепродуктам является следующее соотношение компонентов, мас.%:
порошкообразный углеродный материал из группы "технический углерод, кокс, графит" - 0,5 - 0,25;
измельченное волокно из натурального и/или синтетического и/или искусственного материала (в частности, из отхода коврового, кордного и текстильного производства -20-30;
резиновый порошок (в частности, из отходов производства резиновых изделий или из изношенных резиновых изделий) - остальное.

если в смеси имеется избыток указанного углеродного материала, то в процессе сорбции наблюдается расслоение поглотителя, в связи с чем поглощающая способность падает.

Результаты исследований приведены в табл. 1 и 2.

В исследуемых составах предлагаемого поглотителя Сорбойл использовался резиновый порошок с удельной поверхностью 0,15 м²/г, технический углерод с "масляным" числом 0,5 см³/г, кокс и графит с дисперсностью и "масляным" числом, близкими к показателям технического углерода. Для волокон использовались пять различных материалов, которые перечисляются ниже под соответствующими обозначениями, используемыми далее в тексте и таблицах:
волокно 1 - смесь волокон: синтетического (полиамидный корд), искусственного (вискозный корд) и натурального (текстильный корд);
волокно 2 - смесь волокон: синтетического (капроновый и анидный корд) и искусственного (вискозный корд);
волокно 3 - кноп стригальный в виде смеси волокон: натурального (шерстяного) и синтетического (полиамидное, лавсановое, нитронное);
волокно 4 - натуральное волокно (шерстяное);
волокно 5 - синтетическое волокно (полиамидное).

Во всех опытах использовались эксикаторы (внутренний диаметр - 150 мм), заполненные водой на высоту 50-70 мм. На поверхность воды разливалась нефть, при этом толщина пленки составляла 2,5-3,0 мм.

Поглотитель соответствующего состава наносят на поверхность воды в эксикаторе и определяют время достижения равновесного поглощения нефти и количество нефти, поглощенной за этот период. Используя эти данные, рассчитывают коэффициент поглощения нефти (количество нефти в см³, адсорбируемой 1 г поглотителя).

пример 1. Исследуют составы предлагаемого поглотителя Сорбойл с граничными значениями количества технического углерода и волокна 1. Из табл. 1 видно, что во всех сочетаниях заявленных граничных значений компонентов Сорбойл имеет высокую поглощающую способность по отношению к нефти. Показатели контрольных составов и шинной крошки по прототипу значительно ниже. По сравнению с прототипом величина коэффициента поглощения у Сорбойла выше более чем в 3 раза, а время достижения равновесного поглощения нефти у прототипа больше в 4 раза.

Пример 2. Исследуют составы предлагаемого поглотителя Сорбойл, в которых технический углерод, кокс, графит составляют 1,5 мас.%, волокно 1. 2, 3, 4, 5 - 25 мас.%, остальное - резиновый порошок. При этом количество исследуемых образцов поглотителя составило 15 шт., каждый из образцов содержал один из указанных углеродных материалов в сочетании с одним из пяти материалов волокна.

В табл. 2 приведены результаты определения коэффициента поглощения нефти для всех 15 образцов.

Опыты подтверждают, что использование кокса и графита в сочетании с волокнами из натуральных, синтетических и искусственных материалов обеспечивает то же время достижения равновесного поглощения нефти и такую же высокую поглощающую способность, как и при использовании технического углерода.

Таким образом, результаты исследований предлагаемого поглотителя Сорбойл свидетельствуют о том, что:
заявленное вещество при его осуществлении предназначено для использования в промышленности, а именно для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов;
вещество в том виде, как оно заявлено в независимом пункте формулы изобретения возможно осуществить с помощью описанных в заявке средств и методов, известных до даты приоритета;
вещество обеспечивает достижение усматриваемого заявителем результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Использование: изобретение относится к составам для очистки поверхности воды сорбцией и может быть использовано для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности водоемов. Сущность изобретения заключается в том, что поглотитель содержит резиновый порошок, измельченные волокна и порошкообразный углеродный материал из группы, состоящей из кокса, графита и технического углерода, при этом соотношение компонентов, мас.%: углеродный материал 0,5 - 2,5; волокно 20 - 30; резиновый порошок - остальное. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Поглотитель нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающий смесь резинового порошка с измельченными волокнами, отличающийся тем, что он дополнительно содержит порошкообразный углеродный материал из группы, состоящей из кокса, графита и технического углерода, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеродный материал - 0,5 - 2,5
Волокно - 20 - 30
Резиновый порошок - Остальное
2. Поглотитель по п.1, отличающийся тем, что для получения измельченных волокон используют натуральные, и/или синтетические, и/или искусственные волокна. 3. Поглотитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что для получения измельченных волокон используют отходы коврового, кордного и текстильного производств. 4. Поглотитель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что для получения резинового порошка используют изношенные резиновые изделия или отходы производства резиновых изделий.