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 В 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 В 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 В 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 необходимей 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.

Известен углеродный сорбент, содержащий дробленый активированный уголь из твердых растительных отходов (из фруктовых косточек и/или скорлупы орехов) с микро-, мезо- и макропористой структурой. Причем сорбент дополнительно содержит на поверхности полупроницаемое полимерное покрытие, выбранное из группы: поливинилхлорид, найлон, силикон, полифторэтилен, акриловый гель метакриловой кислоты, целлюлоза и ее производные (Пат. 2064429 РФ, МКИ 6 C 01 В 31/08, БИ, 1996, N 21).

Недостатком сорбента является трудность сбора при использовании его для поглощения нефти и нефтепродуктов с поверхности воды.

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 В 32 В 25/00 БПМ, 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 из резиновой крошки, порошкообразного полиэтилена и измельченного волокнистого целлюлозного материала при следующих соотношениях ингредиентов (мас. ч.):
резиновая крошка - 100
полиэтилен - 15-25
волокнистый целлюлозный материал - 10-30
Проведенный заявителем анализ техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источниками 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 волокнистого целлюлозного материала. Пористая структура композиции обеспечивает капиллярный эффект "всасывания" нефти. Резиновая крошка набухает в нефти и обеспечивает удержание нефти в пластине.

Применение в составе композиции измельченного волокнистого целлюлозного материала (измельченной соломы, измельченной высушенной травы и т.п.) обусловлено необходимостью создания дополнительных капиллярных каналов для быстрого поглощения нефти. Особенностью получаемой структуры является сочетание пористой структуры, образованной частицами резиновой крошки и измельченными пористыми волокнами и стеблями соломы или высушенной травы. Целлюлозные стебли обеспечивают быстрое продвижение нефти вглубь материала, а резиновая крошка удерживает поглощенную нефть в объеме материала.

Полиэтилен, вводимый в виде порошка, обеспечивает функции связующего, сплавляя частицы резиновой крошки и волокнистый целлюлозный материал в пористую конструкцию.

Заявляемые пределы компонентов обусловлены следующим:
Нижний предел содержания полиэтилена обусловлен минимальным количеством, необходимым для связывания резиновой крошки в пластину. При увеличении содержания полиэтилена больше заявленного снижается пористость пластины и увеличивается доля не набухающего в нефти полиэтилена.

Минимальное содержание измельченного волокнистого материала определяется образованием достаточного количества пор. Максимальное - лимитируется прочностными характеристиками образца. Кроме того, при увеличении содержания целлюлозного материала свыше заявленного гидрофильность материала увеличивается, и образец начинает поглощать меньше нефти и больше воды.

Пример 1.

Изготавливают композиции на основе резиновой крошки размером 0,2-2,5 мм и измельченной соломы пшеницы. Размеры волокон пшеницы составляли 1-5 мм. Измельчение соломы проводят на лабораторных вальцах в течение 3 мин.

Композицию готовят смешением резиновой крошки, порошкообразного полиэтилена и измельченной соломы в лопастной мешалке в течение 10 мин. Полученную смесь помещают в формы, обеспечивающие получение пластин толщиной 15 мм.

Формы со смесью помещают в термостат и термостатируют при 165^oC в течение 20 мин.

Изготавливают композиции с содержанием измельченной соломы 5, 10, 20, 30, 40 мас. ч. на 100 мас. ч. резиновой крошки. Содержание компонентов композиции приведено в таблице 1.

Пример 2.

Изготавливают композицию на основе резиновой крошки размером 0,2-2,5 мм и измельченной высушенной луговой травы, размеры волокон составляли 1-4 мм. Измельчение высушенной луговой травы проводят на лабораторных вальцах в течение 3 мин.

Изготовление композиций ведут по технологии, приведенной в примере 1.

Определяют зависимость степени поглощения нефти от времени. С этой целью образцы размером 30 х 30 х 15 мм помещают на 5 мм слой нефти, находящейся на воде. Образцы выдерживают на нефти в течение 1-15 мин и взвешивают. Результаты приведены в таблице 2.

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, 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 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 порошкообразного полиэтилена, композиция дополнительно содержит измельченный волокнистый целлюлозный материал при следующем соотношении компонентов (мас.ч.): резиновая крошка 100, полиэтилен 15-25, измельченный волокнистый целлюлозный материал 10-30. Средство обеспечивает увеличение степени поглощения, более быструю сорбцию нефтяного пятна и защиту побережья, повышение удобства использования сорбирующего материала. В предлагаемом средстве отсутствует двухслойность, что облегчает его изготовление. 2 табл.

Средство для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов в виде пластины на основе композиции из резиновой крошки и порошкообразного полиэтилена, отличающееся тем, что композиция дополнительно содержит измельченный волокнистый целлюлозный материал при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Резиновая крошка - 100
Полиэтилен - 15 - 25
Измельченный волокнистый целлюлозный материал - 10 - 30