СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2000 года по МПК C02F1/28 C09K3/32 C02F1/28 C02F101/32 

Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано в нефтяной и других отраслях промышленности для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, а также для ликвидации аварий и экологических катастроф, возникающих при разливе нефти из танкеров, нефтепроводов и нефтехранилищ.

Известно использование специальных установок для сбора нефти (Пат. 2036158 РФ, МКИ 6 C 02 F 1/40, E 02 B 15/04, БИ, 1995, N 15).

Однако использование установок не дает необходимой степени очистки воды или экономически нецелесообразно.

Известен сорбент для очистки воды от нефти на основе покрытых полимером частиц инертного минерального или органического наполнителя (Пат. 2080298 РФ, МКИ 6 C 02 F 1/28, E 02 B 15/04, БИ, 1997, N 15).

Недостатком сорбента является трудность сбора с поверхности воды, недостаточная степень поглощения.

Известен сорбент для сбора нефтепродуктов с поверхности воды на основе гидрофобизированного алюмосиликатного материала, в качестве материала используют зольные ксеносферы, которые гидрофобизированы битумом (Пат. 2069184 РФ, МКИ 6 C 02 F 1/28, E 02 B 15/04, БИ,1996, N 32).

Недостатком сорбента является трудность сбора с поверхности воды и недостаточная степень поглощения.

Известен способ очистки поверхности воды от нефти и гидрофобных жидкостей. В качестве сорбента используют порошок расширенного графита (Пат. 2050329 РФ, МКИ C 02 F 1/28, БИ, 1995, N 35).

Недостатком сорбента является трудоемкость при сборе его с поверхности воды и недостаточная степень поглощения.

Известен также способ сбора нефти с водной поверхности, включающий равномерное нанесение на нефтяное пятно сорбирующего средства-отхода переработки древесины, где в качестве сорбирующего средства используют гидролизный лигнин (Пат. 2033389 РФ, МКИ C 02 F 1/28, БИ, 1995, N 11).

Недостатком данного сорбента является трудность сбора его с поверхности воды, недостаточная степень поглощения, а также его оседание на дно, что приводит к экологическому загрязнению донных слоев, кроме того, гидролизный лигнин сам является экологическим загрязнителем.

Известен также сорбент для очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений на основе порошкообразных материалов или продуктов растительного происхождения, покрытых карбоксилатным латексом и солями полиамина (Пат. 524561 РФ, B 01 J 1/22, БИ, 1976, N 30).

Сорбент, содержащий карбоксилатный латекс, характеризуется недостаточной продолжительностью нахождения на водной поверхности и трудностью сбора с поверхности воды.

Известен сорбент на основе резиновой крошки (Вторичное использование полимерных материалов/ Под ред. Г. Любешкиной. - М.: Химия, 1995, журнал "Цветная металлургия", N 3, 1978 и заявка РФ N 95101554/25, МПК 6 B 01 J 20/22, C 02 F 1/28 БИ, 1997, N 1).

Резиновая крошка не обеспечивает необходимой степени очистки, а для поглощения вязких нефтепродуктов резиновой крошкой необходимо большое время - около 24 час.

Известен способ очистки сточных вод от сопровождающих примесей смешанным сорбентом, содержащим золу и резиновую крошку в соотношении от 1:4 до 4:1 (Авт. св. 986862, МКИ C 02 F 1/28, БИ, 1983, N 1).

Недостатком этого способа является необходимость пропускания загрязненной воды через колонну с указанным сорбентом, что нецелесообразно для очистки больших водных поверхностей. Применение этого сорбента непосредственно на поверхности воды характеризуется теми же недостатками, что и для указанных выше сорбентов.

Известен также способ удаления загрязнений воды путем нанесения гидрофобизированных неорганических волокон, осаждения масла на волокнах и его последующее удаление путем разделения волокон и масла (Пат. 2069640 РФ, МКИ 6 C 02 F 1/28, C 09 K 3/32, БИ, 1996, N 33).

Недостатком стекловолокнового сорбента является его низкая сорбционная способность, возможность оседания на дно и опасность загрязнения водоема отделяющимися от сорбента стекловолокнами.

Наиболее близким является средство для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, содержащий пласт из пористого сорбента в виде двухслойной пластины, состоящей из слоя пористого материала на основе композиции из резиновой крошки размером от 0,2 до 2,5 мм и порошкообразного полиэтилена при соотношении массовых частей: резиновая крошка - 100, полиэтилен 5 - 20, и полиэтиленовой пленки, соединенной с пористым материалом при нагреве (Свидетельство на полезную модель N 6165 РФ, Кл. МПК 6 B 32 B 25/00 БИ, М, 1998, N 3).

Недостатком этого средства является невысокая степень поглощения нефти и нефтепродуктов, а также двухслойная конструкция средства, что затрудняет его изготовление.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка средства очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, которое бы обеспечивало повышенную сорбционную способность поглощения нефти и нефтепродуктов.

При осуществлении изобретения получают следующий технический результат:
- увеличивается степень поглощения;
- обеспечивается более быстрая сорбция нефтяного пятна и защита побережья;
- повышается удобство использования сорбирующего материала;
- в предлагаемом средстве отсутствует двухслойность, что облегчает его изготовление.

Указанный технический результат достигается тем, что средство для очистки воды от нефти и нефтепродуктов изготавливается в виде пластины на основе композиции резиновой крошки, связующего на основе латекса натурального каучука, структурирующих агентов в виде дисперсии серы с тиурамом и дополнительно порофора при следующих соотношениях ингредиентов, мас.ч.:
Резиновая крошка - 100
Связующее на основе латекса натурального каучука - 20 - 30
Сера - 4 - 6
Тиурам - 0,6 - 1
Порофор - 1 - 1,5
Проведенный заявителем анализ техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно: заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения, результаты которого показывают, что заявляемое изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Применение указанных компонентов в средстве для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов обеспечивает получение пластины с оптимальным сочетанием пористости, сорбционных свойств резиновой крошки и латексного связующего. Пористая структура композиции обеспечивает капиллярный эффект "всасывания" нефти. Резиновая крошка набухает в нефти и обеспечивает удержание нефти в пластине. Латексное связующее в отличие от полиэтилена (связующего в известном решении) набухает нефти, что увеличивает общее количество поглощенной нефти, обеспечивает более быструю сорбцию нефтяного пятна.

Введение структурирующих агентов дополнительно к структурирующим агентам в латексной смеси необходимо для повышения степени вулканизации латексного связующего, так как при недостаточной вулканизации связующее слишком сильно набухает и пластина разрушается и распадается на мелкие куски.

Введение в композицию порофора обеспечивает образование пор в латексном связующем.

Введение серы и тиурама в указанных дозировках обеспечивает необходимую степень вулканизации латексного связующего и его совулканизацию с резиновой крошкой.

Совулканизация крошки с латексным связующим облегчается предварительным смешением крошки с дисперсией серы и тиурама (смотри пример реализации).

Заявляемые пределы компонентов обусловлены следующим:
нижний предел количества латексного связующего и структурирующих агентов (серы и тиурама) обусловлены их минимальным количеством, необходимым для связывания резиновой крошки в пластину. При увеличении дозировок серы и тиурама больше заявленных, латексное связующее перевулканизовывается и пластина становится неэластичной и хрупкой.

Минимальное содержание порофора определяется образованием достаточного количества пор. Максимальное содержание порофора лимитируется прочностными характеристиками образца - при содержании порофора больше максимально заявленного образец становится малопрочным и разрушается при набухании.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример.

Изготавливают композицию на основе резиновой крошки и связующего на основе латекса натурального каучука и целевых технологических добавок.

Состав латексной смеси, мас.%:
Латекс натуральный каучуковый, тип НА, ГОСТ 29082-91 - 94,43
Гидрат окиси калия, ГОСТ 9285-78 - 0,94
Общая дисперсия - 4,63
Состав общей дисперсии, мас.%:
Вода умягченная - 45,95
Гидрат окиси калия 20% - 0,68
Диспергатор НФ, ГОСТ 6848-79 - 2,84
Нафтам-2, ГОСТ 39-79 - 11,11
Сера ГОСТ 127-76 - 24,34
Окись цинка ГОСТ 202-84 - 5,33
Этилцимат(диэтилдитиокарбонат цинка), ТУ 6-14809-77 - 9,22
Белила цинковые ГОСТ 202-84 - 0,53
Подготовка компонентов к смешению следующая:
Резиновую крошку просеивают для исключения частиц более 2,5 мм и менее 0,5 мм. Серу и тиурам предварительного совместно диспергируют в шаровой мельнице до получения однородной смеси.

Затем в лопастную мешалку загружают резиновую крошку, дисперсию серы и тиурама, перемешивают в течении 5 мин. Целью этого этапа является распределение смеси серы и тиурама по поверхности крошки. После этого загружают порофор ЧХЗ-21, латексную смесь и перемешивают еще 5 мин.

Полученную смесь помещают в формы, обеспечивающие получение пластин толщиной 15 мм. Формы со смесью помещают в термостат и термостатируют при 160^oC в течение 30 мин. (15)
Изготавливают композиции при содержании латексного связующего 15, 20, 25, 30, 40 мас.ч. на 100 мас.ч. резиновой крошки.

Полученные образцы размером 30 х 30 х 15 мм, помещают на слой нефти, налитой на поверхность воды в сосуде. Толщина нефти составляет 5 мм. Определяют степень поглощения нефти в течении 3 суток.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из приведенных примеров видно, что применение предлагаемого средства эффективно при соблюдении условий, указанных заявителем. Эффективность применения заявляемого средства определяется надежностью извлечения набухших в нефти пластин без разрушения, возможностью локализации нефтяного пятна и обеспечения защиты кромки берега, удобством использования.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- способ очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов предназначен для использования при ликвидации экологического загрязнения при разливах нефти и нефтепродуктов в водоемах, прудах накопителях и т.п.;
- для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано в нефтяной и других отраслях промышленности для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, а также для ликвидации аварий и экологических катастроф, возникающих при разливе нефти из танкеров, нефтепроводов и нефтехранилищ. Средство для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов в виде пластины, на основе композиции из резиновой крошки и связующего на основе латекса натурального каучука и композиция дополнительно содержит структурирующие агенты в виде дисперсии серы с тиурамом и порофор при соотношении компонентов, мас. ч. : резиновая крошка 100; указанное связующее 20-30; порофор 1,0-1,5; сера 4-6; тиурам 0,6-1. Средство обеспечивает более быструю сорбцию нефтяного пятна и защиту побережья, повышение удобства использования сорбирующего материала. В предлагаемом средстве отсутствует двухслойность, что облегчает его изготовление.

Средство для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов в виде пластины, на основе композиции из резиновой крошки и связующего, отличающееся тем, что в качестве связующего используют смесь на основе латекса натурального каучука и композиция дополнительно содержит структурирующие агенты в виде дисперсии серы с тиурамом и порофор при соотношении компонентов, мас. ч:
Резиновая крошка - 100
Указанное связующее - 20 - 30
Порофор - 1,0 - 1,5
Сера - 4 - 6
Тиурам - 0,6 - 1