СОРБЕНТ Российский патент 2000 года по МПК B01J20/00 B01J20/22 B01J20/26 

Изобретение относится к составам и способам получения твердых сорбентов для очистки преимущественно поверхности воды и почвы от нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для очистки сточных вод и других продуктов.

Известен адсорбент для очистки водной поверхности от нефти на основе соломы, обработанной высокомолекулярными соединениями, например полиэтиленом, полипропиленом, полистиролом, поливинилхлоридом и т.д. Обработка производится либо погружением соломы в раствор полимера, либо распылением последнего над соломой. Адсорбент используется в виде тюфяков и позволяет удалять сгустки нефти с максимальными размерами до 6 см [1].

К недостаткам данного сорбента относятся технологические трудности с нанесением полимера на поверхность соломы (абсолютное большинство указанных полимеров нерастворимы в органических растворителях и имеют высокие температуры плавления), низкая сорбционная емкость, а также невозможность регенерации сорбента.

Известен волокнистый пористый материал для сбора технологических разливов сырой нефти или продуктов ее переработки, состоящий из хаотически расположенных волокон термопластичного полимера диаметром 5...20 мкм, плотностью 0,01...0,20 г/см³ и содержит в своей структуре до 60% капилляров, образованных волокнами, скрученными в жгуты и клубочки, за счет которых происходит дополнительное впитывание и удержание жидкостей [2].

К недостаткам известного материала относится повышенная стоимость технологии изготовления, сложность обеспечения однородного расположения капилляров в объеме материала и, как следствие, недостаточная сорбционная способность.

Известен сорбирующий материал для сбора нефти и нефтепродуктов из твердых, жидких и газообразных сред, выполненный в виде полимерного нетканого полотна из гидрофобных и/или гидрофобизированных волокон, скрепленных между собой и имеющих объемную плотность 0,01...0,06 г/см³, а весовое соотношение содержания полимерной пленки к волокну составляет 1:(3...15)%, причем места соединения волокон между собой покрыты гидрофобизирующей полимерной пленкой, скрепляющей эти волокна и выполненной из синтетического латекса. При использовании сорбирующего материала в положительном диапазоне температур он содержит гидрофобные полиолефиновые волокна в количестве 10...100% от общей массы волокон, а гидрофобизированные полимерные волокна 90...0% от общей массы волокон. При использовании в отрицательном диапазоне температур он содержит гидрофобные полиолефиновые волокна в количестве 10...30% от общей массы волокон, а гидрофобизированные полимерные волокна 90...70% от общей массы волокон. В одном из вариантов, полимерное полотно имеет гофрированную структуру с толщиной, в зависимости от высоты гофр, 0,3...5,0 см. Возможно наличие упрочняющей сетки по меньшей мере с одной стороны полотна [3].

Материал требует значительного времени на пропитку, не обладает достаточной плавучестью и емкостью, сложен в изготовлении.

Известен сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, а также очистки воды от нефти и нефтепродуктов, содержащий волокнистый целлюлозный материал в виде технической ваты или отходов текстильного производства и полимер в виде окисленного атактического полипропилена при их содержании соответственного (мас.%) - 93...97 и 3...7 [4].

Известен сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, состоящий из 90. ..98 мас.% волокнистого целлюлозного материала в виде ватина, технической ваты, отходов текстильных производств и 2...10 мас.% блоксополимера с бутадиеном при соединении стирола от 10 до 50 мас.% [5].

К недостаткам известных сорбентов относится необходимость существенных затрат времени на сорбцию разлитых и собираемых жидкостей, повышенный расход модифицирующих материалов, а также усложненная технология модифицирования.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и решаемым задачам по совокупности существенных признаков является сорбент нефтепродуктов, содержащий волокнистый носитель - 93,0...99,5 мас.%, активное органическое вещество в виде смеси фракций алкилкарбоновых веществ - 0,4...0,5 мас.% и гидрофобный компонент, в частности полибутадиен - 0,1...2,0 мас.% [6].

Этот сорбент имеет недостаточную сорбционную емкость и содержит дорогостоящие и дефицитные компоненты - алкилкарбоновые кислоты. Целью предлагаемого изобретения является получение сорбента повышенной сорбционной емкости, простого в изготовлении, без использования дорогостоящих и дефицитных материалов.

Указанная цель достигается модификацией поверхности природных целлюлозных волокнистых материалов, включая поверхности пор, капилляров и других плоскостей, соединениями типа полидиенов, но, в отличие от известного, в качестве полидиенов берут 1,2 - полидиены на основе мономеров с числом углеводородных атомов в цепи 4 - 5 в синдиотактической форме и имеющих молекулярную массу 100000. .. 300000 а.е.м., причем последние берут в количестве 0,5...1,0 мас.%
Предлагаемый материал отличается особым характером взаимодействия адсорбента с адсорбатом, в частности за счет образования мостиковых связей между молекулами целлюлозы и полидиенов. Обеспечивается высокая устойчивость к вымыванию нефтепродуктами и высокая гидрофобность сорбента, а кластерное взаимодействие на контактной поверхности модификатор-целлюлоза позволяет получить высокую сорбционную емкость и возможность многократного регенерирования материала - допускает более 10-ти циклов регенерации; материал обладает повышенной плавучестью.

Модификация целлюлозы осуществлялась путем обработки водным раствором полидиенов при комнатной температуре с последующей сушкой до постоянного веса. Экспериментально установлено, что при использовании менее 0,5% полидиенов для модификации, сорбент получает отрицательную плавучесть, а при использовании более 1,0% - ухудшается поглощение нефти и увеличивается рост затрат на производство сорбента.

Пример. 9,25 г технической ваты небеленой обрабатывают 33%-ной водной эмульсией полидиенов, после чего высушивают до постоянного веса; масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 200 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин сорбент извлекают, помещают в предварительно взвешенный бокс и взвешивают. По разнице между массами бокса с сорбентом, пустого бокса и сорбента определяют количество сорбента нефти, которое составило 200 г. Таким образом, сорбционная емкость предлагаемого сорбента составила 20,0 г нефти на 1 г сорбента.

По аналогичной методике определяют скорость поглощения принятой навески нефти; для условий приведенного примера, время полного поглощения 200 г нефти составило 2 мин 30 сек.

Результаты испытаний предлагаемого сорбента при различных концентрациях модификатора представлены в таблице.

Сорбенты модифицированные оптимальным количеством полидиенов - 0,5...1,0 мас. % сохраняют сорбционную емкость в течение 10...15 циклов сорбции-регенерации.

Источники информации
1. Заявка Японии N 5433887, B 01 D 15/00, опубл. 1979 г.

2. Патент РФ N 2126715, B 01 J 20/22; C 02 F 1/28; В 23 В 3/10, 1995 г.

3. Заявка РФ N 97101310/25, C 02 F 1/28; B 01 J 20/26, 1997 г.

4. Бембель В. М. , Госсен Л. П. и др. "Модификация целлюлозы в целях использования ее в качестве средства очистки воды от нефти и неф тепродуктов" - Сб. "Теоретические и практические основы физико-химического регулирования свойств нефтяных дисперсных систем", ИХН СО РАН. г. Томска, 1997 г., стр. 117...124.

5. Патент РФ N 2097125, B 01 J 20/22, 1995 г.

6. Патент РФ N 2071829, B 01 J 20/22, 1993 г.

Изобретение относится к составам твердых сорбентов, содержащих органические материалы, и может быть использовано для очистки от нефти и нефтепродуктов поверхности воды и почвы, сточных вод и других продуктов. Сорбент включает волокнистый пористый материал в виде целлюлозосодержащих продуктов, модифицированный соединениями типа полидиенов в виде 1,2-полидиенов на основе мономеров с числом углеродных атомов в цепи 4-5 в синдиотактической форме и имеющих молекулярную массу 100000 - 300000 а.е.м. Сорбент обладает высокой сорбционной емкостью, плавучестью и способностью к многократной регенерации. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Сорбент, преимущественно для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, содержащий носитель и модифицирующее вещество в виде соединений полидиенов в количестве 0,5 - 1,0 мас.% от общей массы сорбента, отличающийся тем, что в качестве соединений полидиенов он содержит 1,2-полидиены на основе мономеров с числом углеродных атомов в цепи 4 - 5 в синдиотактической форме и имеющих мол.м. 100000 - 300000 а.е.м. 2. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве волокнистого пористого материала используют любые волокнистые нетканые материалы органической и/или неорганической природы, например отходы текстильного производства, хлопковую целлюлозу, техническую вату, торф, полиэтиленовые и/или полипропиленовые волокна, базальтовое волокно.