СОРБЕНТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ СФАГНУМ Российский патент 2002 года по МПК B01J20/24 

Настоящее изобретение относится к сорбционной среде, содержащей в своем составе растение семейства Sphagnum. Более специфично изобретение относится к растениям сфагнума для сбора загрязняющих веществ, состоящих в значительной степени из гидрофобных соединений, таких как масла, так что растение сфагнума абсорбирует загрязняющее вещество.

Загрязнение воды, океанов и участков суши маслоподобными соединениями представляет собой сегодня большую проблему окружающей среды. Такие загрязнения часто являются результатом кораблекрушений, бесконтрольных утечек из скважин нефтяных буровых вышек, стоков с судов, фабрик и тому подобное.

Гидрофобные (неполярные) соединения, такие как масла, не растворяются в гидрофильных (полярных) растворителях, таких как вода, и поэтому влекут за собой проблему для окружающей среды, поскольку они распадаются медленнее, чем водорастворимые соединения. Другой проблемой, связанной с гидрофобными соединениями, служит тот факт, что часто эти соединения являются чрезвычайно клейкими.

Таким образом, разлитое масло может являться причиной повреждающего действия либо непосредственно в результате его химической токсичности, и/или косвенно через живые организмы, возможно пищевые продукты/субстраты, при покрытии их маслом; при этом центральные функции, такие как фотосинтез, всасывание питательных веществ, терморегуляция или естественное поведение, оказываются нарушенными.

Термин "вода" в данной заявке обозначает любую водосодержащую жидкость, такую как морская вода, пресная вода в озерах и реках и тому подобное.

Термин "гидрофобные соединения" обозначает любое соединение, преимущественно растворяющееся в неполярном растворителе, нежели в воде. Примерами таких соединений являются алифатические углеводороды, жирные кислоты, эфиры жирных кислот и ароматические соединения и тому подобное.

Масла являются подгруппой гидрофобных соединений. Существует ряд непохожих типов соединений, обладающих несхожими химическими составами. Сырая нефть является примером таких масел и состоит из таких соединений, как углеводороды с прямыми, разветвленными и циклическими цепями, вместе с такими компонентами, как азот, сера и никель.

Термин "масло" далее будет применяться в качестве общего термина для обозначения всех типов масел, таких как сырая нефть, очищенные продукты, такие как топливо и топливные масла, а также животные и растительные масла.

Масла благодаря своей химической природе, то есть своему неполярному, гидрофобному характеру, не смешиваются с водой. Поэтому растворы, включающие в себя сочетание масла и воды, будут существовать в различных формах/фазах.

Такой формой будет состояние, когда масло имеет фазовую границу с водой, и, таким образом, образуется двухфазная система в термодинамическом равновесии, где масло, обладающее более низкой удельной плотностью, будет находиться на поверхности воды. Это приводит к тому, что масло распределяется на больших площадях поверхности воды.

В такой фазораздельной форме масло также может существовать в виде фазы под водой, если масло прилипает к твердой основе. Такая ситуация имеет место в природе, например, при разливах масла по кромке воды. Масло прилипает к голым скальным поверхностям и тому подобному, и в случае высокого прилива масло даже при его более низкой удельной плотности по сравнению с водой остается прилипшим к основе и находится в качестве отдельной фазы под водной фазой.

Во время шторма ветер перемешивает поверхностные слои воды, что в случае, если по поверхности разлито масло, может привести к образованию дисперсии. Термодинамически такая ситуация не является равновесной, но она сохраняется благодаря энергии, поддерживающей систему (ветру). Однако наиболее стабильным состоянием для смеси воды и масла является состояние, когда масло и вода разделены на две фазы. Дисперсию, однако, можно превратить в эмульсию, намного более стабильное состояние, когда в пограничных слоях между маслом и водой адсорбировано небольшое количество вещества, снижающего поверхностное натяжение (поверхностно-активное вещество), которое образует пленку между молекулами масла и воды, предотвращающую их слипание (агрегацию) при столкновении. Таким образом, обратный процесс разделения на две фазы протекает намного медленнее, и ряд эмульсий будут сохранять стабильность при хранении, и зачастую для того, чтобы нарушить структуру эмульсии, нужно будет прикладывать энергию. Поэтому часто смеси масла и воды существуют в такой форме, соответственно либо как эмульсия масло в воде, либо как эмульсия вода в масле, в зависимости от того, какие компоненты и в каких пропорциях находятся, плюс температура и тому подобное.

Следует также рассмотреть тот факт, что масло с химической точки зрения представляет собой гетерогенно составленную группу, состоящую из компонентов разного характера, причем каждый компонент обладает своей специфической сбалансированностью между его гидрофобными и гидрофильными свойствами. Поэтому отдельные химические соединения в такой масляной смеси будут обладать разной смешиваемостью с водой. Поэтому в смеси вода/масло всегда будет некоторое количество масла, растворенного в водной фазе, и подобным же образом некоторое количество растворенной в масляной фазе воды. Равновесия, имеющие здесь место, определяются конкретными компонентами и пропорциями, существующими в смеси, а также по ряду других параметров.

На рынке существует серия продуктов, применяемых для очистки от загрязнения при разливах масел. Известные способы можно главным образом разделить на три основных раздела по принципу их действия в качестве очищающего средства.

Существует ряд разных растворов, применяемых для очистки от масла методом физического разделения. Кратко здесь можно упомянуть применение заграждений против масла для концентрирования масла в определенных областях так, чтобы потом можно было откачать масло из зоны загрязнения.

Второй способ подразумевает применение химических средств для разрушения масла. Масло, как известно, состоит в основном из гидрофобных соединений, а гидрофобные соединения могут тесно взаимодействовать, то есть плотно объединятся вместе (агрегировать) из-за их общих водоотталкивающих свойств. Силы энтропии объединят гидрофобные соединения вместе путем вытеснения воды, то есть снизят взаимодействие между молекулами воды и масла. Поэтому ряд химических детергентов использовался для того, чтобы растворить масляную структуру и, таким образом, сделать масло более растворимым в воде. Такие поверхностно-активные агенты часто носят амфифильный характер и образуют пленку между молекулами воды и гидрофобными молекулами, а также обладают соответствующим механизмом действия подобно средствам для мытья посуды или стирки. Образуются водорастворимые мицеллы с масляным ядром и с поверхностью/оболочкой из детергента. COREXIT представляет собой пример такого соединения, применяемого в настоящее время для очистки от масляных разливов.

Однако использование химических агентов для нарушения взаимодействия между различными молекулами масла связано с проблемами окружающей среды, поскольку большинство применяемых химических веществ является токсичным. При использовании детергентов масло не удаляется из воды, просто растворяется масляная структура и масло становится растворимым в воде. С этой точки зрения рассматриваются только те проблемы, которые связаны с адгезивностью масла, устраняемой при применении этого способа.

Третьим способом, используемым для решения проблем, возникающих в связи с разливом масла, является сорбция. "Сорбция" - обобщенный термин, обозначающий как адсорбцию, так и абсорбцию. При адсорбции вещества связываются на адсорбенте, в то время как при абсорбции материалы втягиваются внутрь структуры абсорбента. Разница чрезвычайно существенна для понимания настоящего изобретения.

Известные в настоящее время средства сорбции в большинстве своем являются средствами адсорбционного типа, что на практике означает, что загрязняющее вещество, которое подлежит удалению, прилипает к адсорбирующему средству. Поэтому большая площадь поверхности относительно объема является решающей для каждой частицы. Сюда подпадают вещества, размолотые/разрезанные на маленькие частицы, поскольку меньшие диаметры частиц дают более высокое соотношение поверхность/объем. На сегодняшний день на рынке существует целый ряд подобных адсорбентов, таких как сосновая кора, гумус и торф.

Известно (Mathavan, G.N. and Viraraghavan, Т., "Water, Air and Soil Pollution", Vol. 45, 1989, page 17-26; Viraraghavan, Т. and Mathavan, G.N., 42^nd. Purdue University "Industrial Waste Conference Proceedings"), что торф можно применять для адсорбции масла из воды, содержащей масло, и из эмульсий масло в воде соответственно.

Известны (Hagen, T.S., et al., Natural Resources Research Institute, University of Minnesota, Duluth) различные препараты, применяемые в качестве средств для сорбции масла. Отмечается, что эти тесты проводятся только на смесях масел, но не на смесях масла и воды. Тестируются различные растения, но для всех общей чертой служит тот факт, что растения размельчены или разрезаны таким образом, чтобы получились маленькие частицы (просеиваемые через фильтр с диаметром пор 2 мм). Это сделано исключительно с целью увеличить адсорбирующую способность (возрастает соотношение поверхность/объем).

Раздробление или разрезание адсорбирующих средств с целью увеличить способность и эффективность адсорбции связано, однако, с немалыми проблемами в применении таких соединений для очистки от масляных разливов. Ветер приведет к тому, что маленькие частицы будут далеко развеяны от места загрязнения, и, если нет штиля, то получить хороший контакт между адсорбирующими частицами и масляным разливом будет трудно. Для того, чтобы собрать материал (масло и частицы), снова придется применять насос. В результате объем всосанного материала увеличится, поскольку будет теперь содержать кроме масла еще и адсорбирующий материал.

Настоящее изобретение направлено на разрешение этих проблем при помощи использования материалов, обладающих способностью абсорбировать гидрофобные соединения, такие как масло, плюс к этому материал, который после применения можно легко снова собрать.

Из вышеупомянутой публикации Hagan'a известно, что растительное семейство Sphagnum обладает абсорбционными свойствами в различных смесях масел. Однако в статье, упомянутой выше, внимание сфокусировано на адсорбционных свойствах растения, и поэтому, чтобы увеличить площадь поверхности, растение перемалывают на маленькие частицы при помощи роторных ножей. Из-за этого за счет увеличения адсорбционных свойств растения снижаются абсорбционные свойства растения.

То, что растение может абсорбировать масло из смеси масла и воды, не описывается.

Настоящее изобретение характеризуется тем, что растение Sphagnum частично высушено и большей частью целое, то есть структура растения большей частью остается неповрежденной.

Поэтому настоящее изобретение относится к сорбционному материалу, обработанному таким образом, что его абсорбционные свойства сохраняются. Таким образом, неожиданно достигнут ряд улучшений по сравнению с сорбционными материалами, существующими в настоящее время.

Следующие примеры и рисунки поясняют некоторые воплощения по настоящему изобретению, а также те результаты, которые были получены при разработке и тестировании материала.

Фиг.1 изображает вид сверху стебля-листа растения из семейства Sphagnum.

Фиг.2 изображает поперечный разрез стебля-листа.

Сфагнум, иначе называемый торфяным мхом, представляет собой семейство растений, растущих большей частью на всех болотах с бедными почвами, на сегодняшний день оно насчитывает около 40 разновидностей. Растение образует плотный сплошной покров и вырастает в длину на 1-5 см в год. Рост верхушечный (апикальный), одновременно книзу растение отмирает. В связи с этим только верхние 5-10 см растения являются живыми и способны к фотосинтезу. Нижняя часть растения мертва и мало-помалу превращается в торф. Процесс разложения часто начинается уже на 15 см ниже верхушки, то есть одновременно с наращением живой части растения (5-10 см) также идет прирост части с целыми, но мертвыми клетками.

Из-за тривиального названия этого растительного семейства, а именно торфяной мох, семейство часто ошибочно принимают за торф. Однако торфом является только разложившаяся часть растения, в связи с этим материал по изобретению, состоящий из верхних 15 см растения, торфом не является. Поэтому существует принципиальная разница между материалом, который берут из верхних частей (около 15 см) растения, состоящих из целых абсорбирующих клеток, и материалом, взятым из нижних частей (мертвые клетки с разрушенной клеточной структурой и поэтому не способные к абсорбции). В связи с этим материал настоящего изобретения не должен быть спутан с различными существующими торфяными материалами.

Клеточная структура растительного семейства Sphagnum характеризуется тем, что она состоит из двух типов клеток. Во-первых, растение имеет хлорофильные клетки, выполняющие процесс фотосинтеза. Эти клетки с хлорофиллом как бы зажаты между гораздо большими пустыми и метаболически большей частью "мертвыми" гиалиновыми клетками. Образец клетки изображен на фиг.1 и 2, хлорофильные клетки помечены (1), а гиалиновые - (2). Гиалиновые клетки снабжены порами (3) и усиливающими перетяжками (4). У растения Sphagnum не развита корневая система, прием питательных веществ происходит через очень маленькие поры по всей поверхности растения. Относительно большие гиалиновые клетки функционируют в качестве запасающих резервуаров, например, клетки могут содержать количество воды, соответственно примерно в 20 раз больше собственного сухого веса растения. Вода может удаляться путем испарения, и в гиалиновых клетках она замещается воздухом. Стенка гиалиновой клетки, как отмечено выше, снабжена усиливающими перетяжками, поэтому структура клетки поддерживается и после удаления воды. Поэтому высушенные растения сфагнума сохраняют клеточную структуру, а также абсорбирующую способность.

Гиалиновые клетки обладают упомянутыми выше порами и осуществляют активное замещение ионов ионами окружающей среды. Благодаря фотосинтезу при распаде воды в хлорофильных клетках образуются ионы H⁺, и при помощи взаимодействия между гиалиновыми и хлорофильными клетками ионы оказываются в гиалиновых клетках, где они могут быть замещены на другие положительно заряженные ионы из окружающих, таких как Na⁺, Mg²⁺, Са²⁺, К⁺ и Zn²⁺.

Этот эффект замещения продолжает работать даже после прекращения фотосинтеза в растении.

Именно способность растения сфагнума абсорбировать жидкости в гиалиновых клетках применена в настоящем изобретении.

Пример 1 - Сбор и сушка сфагнума
Сбор растения сфагнума осуществляют, вырывая растение из болота. Далее работают с еще не начавшей разлагаться частью растения. Иными словами, "торфяная часть" растения остается в болоте, а та, что собрана, состоит из живой части (5-10 см) и мертвой части (оставшиеся нижние 15 см), причем по всей длине сохраняются клеточная структура плюс абсорбирующая способность клетки.

Когда из растения сфагнума удаляют воду, гиалиновые клетки оказываются пустыми, и растение частично теряет свой цвет. Разные виды сфагнума перед сушкой имеют разную окраску (зеленую, красную и темно-бежевую), в процессе сушки цвет блекнет, и высушенное растение часто имеет белый/желтоватый цвет. Растение сфагнума также становится ломким, и эти свойства используют для того, чтобы установить, насколько низко содержание воды в растении, от чего зависит его эффективность как сорбционного средства. Предполагается, что абсорбирующая способность растения сфагнума связана с клеточным объемом в гиалиновых клетках, и что максимальная абсорбция достигается, если вся вода в гиалиновых клетках растения сфагнума заменена воздухом. Таким образом, степень сушки определяет абсорбционную способность. При дальнейшей сушке растения, не сопровождающейся изменением цвета и консистенции, гидрофобность и плавучесть растения еще больше возрастают.

Таким образом, чтобы получить требуемый продукт, степень сушки можно варьировать, но в большинстве случаев сушки до состояния изменения цвета/консистенции бывает достаточно.

Растение сфагнума можно сушить по-разному. Например, растение можно разместить в виде слоя (10-15 см) и подвергнуть воздушной сушке при температуре окружающей среды; или его можно высушить при помощи поступающей энергии, например, в зерносушилке. При воздушной сушке при температуре окружающей среды сушка займет примерно 1-3 дня, обычно около 2 дней.

В одном из практических воплощений собранный сфагнум упаковывают непосредственно в сетчатые пакеты, то есть ячеистый материал, и сушка идет прямо в этих сетчатых пакетах. Сушка сфагнума, запакованного в такие пакеты, займет 1-3 месяца в зависимости от влажности воздуха и температуры.

Во всех экспериментах, описанных ниже (примеры 2-9) растения сфагнума использовали большей частью целиком, все эксперименты проводили при температуре окружающей среды.

Пример 2
Сосуд заполняют литром воды. В воду добавляют 1 дл использованного черного моторного масла. Смесь перемешивают на мешалке около 2 минут до приобретения равномерного черного цвета. Смесь является более вязкой, чем вода. Теперь мы имеем смесь, не разделенную на фазы, то есть дисперсию или эмульсию. Добавляют 1-2 дл высушенного растения сфагнума. Через 3-5 секунд вода становится чистой, сфагнум окрашивается маслом в черный цвет.

Растения легко можно собрать и, сжав растения в руке, то есть скрутив их, можно выжать из растений воду. Масло при этом из растения не выдавливается.

Теперь растение сфагнума содержит все количество масла (1 дл) и немного воды. После просушки растений в течение 1-3 дней их можно сжечь, сгорают растения за 30-60 минут.

Для того, чтобы убедиться в том, что сухой сфагнум абсорбирует масло лучше, чем невысушенный сфагнум, был осуществлен эксперимент, соответствующий тому, что был описан выше, но теперь с добавлением 1-2 дл невысушенного сфагнума. При визуальной проверке смеси нельзя увидеть, абсорбировало ли растение сколько-нибудь масла. Вода не очищается.

Пример 3
Литр воды и 1 дл черного использованного моторного масла (как в примере выше) смешивают и взбивают/встряхивают около 2 минут. Смесь становится равномерно черной и более вязкой, чем вода. Смесь сразу фильтруют через воронку, содержащую фильтр, состоящий из 1-2 дл высушенного сфагнума. Масло остаются на фильтре. Чистая вода (около 1 литра) проходит через фильтр.

Пример 4
Соответственно примеру 2, но при этом воду заменяют на 1 литр соленой воды (40 г NaCl на литр). Результат такой же, как в примере 1, то есть масло остается в фильтре из растений сфагнума, а чистая вода проходит через фильтр.

Пример 5
Тонкое масляное пятно, 1 дл, черного использованного моторного масла плавает на поверхности 30 дл воды. На поверхность масляного пятна насыпают 1-2 дл сухих растений сфагнума. Растения сфагнума плавают на поверхности, примерно через 20 секунд растение вбирает все масло в себя. При этом растительный материал продолжает плавать. Материал поддевают крючком и удаляют, вода, оставшаяся в сосуде, совершенно чиста, визуально следов загрязнения воды маслом невозможно обнаружить.

Пример 6
6 дл эмульсии вода в сырой нефти, так называемого "шоколадного мусса", собранной в Северном море в области загрязнения сырой нефтью, выливают в сосуд. Эмульсия чрезвычайно вязкая. Добавляют 3 дл растений сфагнума и масса становится управляемой, приобретает консистенцию теста. При ручном отжиме материала можно выжать около 1 дл воды. Консистенция растений сфагнума теперь сравнима с консистенцией влажной травы или мха.

Пример 7
2 дл эмульсии сырой нефти, так называемого "шоколадного мусса", собранной в Северном море в районе загрязнения сырой нефтью, выливают в сухой сосуд. Нефтяная эмульсия остается прочно прикрепленной к поверхности сосуда после добавления воды, при этом вода располагается в виде слоя над нефтяной эмульсией. Путем трения растений сфагнума (3 дл) непосредственно о нефть последнюю удаляют без воды, которая ею была загрязнена. Большая часть нефти абсорбируется в растительной структуре, но часть также адсорбируется на поверхности.

Пример 8
Растения сфагнума обладают способностью абсорбировать как гидрофильные, так и гидрофобные растворители. В то же время растение должно быть частично высушенным так, чтобы оно могло абсорбировать дополнительный раствор. Подразумевается, что растение должно быть частично сухим при контакте с маслом. Для того, чтобы сделать растение водоотталкивающим, его можно пропитать пленкой из разных типов гидрофобных растворителей, отталкивающих воду, но, естественно, пропускающих гидрофобные среды.

Парафин растворяют при 20^oС в неполярном растворителе, таком как изопропанол, 2-пропанол, уайт-спирт, дизельное топливо или керосин. Пропитывающую среду распыляют на частично высушенные растения сфагнума до состояния, когда поверхность растения станет влажной. Растворитель в пропитывающей среде выпаривается, и восковой материал остается в виде защитной пленки на поверхности растения.

Растения сфагнума погружают в ванну с водой, при этом они не абсорбируют воду. Растения остаются сухими. Непропитанные растения немедленно абсорбируют воду. Пропитанные растения, погруженные в масло, полностью сохраняют абсорбционную способность.

Пример 9
В этом эксперименте исследуется способность растений сфагнума абсорбировать различные типы масла. Эксперимент проводили, выкладывая 1-2 дл растений сфагнума на 15 минут в сосуд, наполненный соответственно дизельным топливом, моторным маслом и диспергированной сырой нефтью. Растения сфагнума собирали и оставляли для слива на 30 секунд. Насыщенный маслом абсорбент взвешивают и вес корректируют относительно первоначального веса.

В случае дизельного топлива растение абсорбировало объем в 7,7 раз больше своего собственного сухого веса (17 грамм растений сфагнума абсорбировали 131 грамм масла), в случае моторного масла был абсорбирован объем, превышающий собственный вес растения в 15,6 раз, в случае диспергированной нефти был абсорбирован объем, превышающий собственный вес растения в 26,4 раз. Для сравнения можно заметить, что сосновая кора, выпускаемая под товарным знаком "ZUGOL", абсорбирует, по данным производителя, следующие объемы: для дизельного топлива - в 2,36 раз больше своего собственного веса, для сырой нефти - в 3,07 раз, и для диспергированной сырой нефти масла - в 4,99 раз.

Вышеописанные примеры показали, что высушенные растения сфагнума обладают превосходными свойствами в отношении сорбции гидрофобных растворителей, таких как масло.

Из примеров ясно доказано, что растение Sphagnum абсорбирует гидрофобные растворители наряду со способностью абсорбировать гидрофильные растворители, такие как вода. Удивительно, что растение обладает большим предпочтением к абсорбции масла, чем воды. Также удивительно, что после того, как растение абсорбировало смесь масла и воды, воду можно отжать из растения, в то время как масло удерживается в растении. Кроме очистки при разливе масла растения могут также действовать в качестве средства, отделяющего гидрофильный раствор от гидрофобного, как, например, воду от масла.

Как упоминалось выше, существуют большие проблемы окружающей среды, связанные с применением химических диспергирующих средств, поскольку большинство из них проявляют токсическое действие на жизнь животных и растений. Эта проблема решается путем применения настоящего изобретения, которое использует биологический материал, являющийся нетоксичным и, кроме того, легко уничтожаемый посредством или сжигания, или закладывания в компост.

Относительно применения, например, торфа в качестве абсорбционной среды, применение материала по изобретению, содержащего большей частью целые растения, является предпочтительным, так как растительный материал можно легко собрать после использования. Его, например, можно собрать при помощи сети или ковшом-черпалкой.

Практическим воплощением изобретения служат растения сфагнума, упакованные в пакеты из сетчатого материала. Части растений должны быть такого размера, чтобы не проскальзывать через отверстия в пакетах, тогда как вода/масло будут свободно проникать через отверстия в сетчатом материале и входить в прямой контакт с растительным материалом. Сетчатый материал может иметь ширину ячеи 0,5-10 см, предпочтительно 1-3 см. Можно применять все виды сетчатого материала, но, если растения сфагнума после использования подлежат компостированию, предпочтительно применять биологически разлагаемый сетчатый материал, такой как, например, джут.

Вторым практическим воплощением является упаковка растений сфагнума в сетчатый материал в виде "стеганного материала". При этом растительный материал покрывает большую площадь поверхности, а "стеганное одеяло" может иметь толщину 5-30 см, предпочтительно 10-15 см.

Еще одним практическим воплощением служит упаковка из сетчатого материала в виде "колбаски". При этом материал по изобретению можно применять в качестве заграждения либо отдельно, либо в сочетании с традиционными заграждениями против масла. Растения сфагнума, упакованные в виде "колбасок", действуют inter alia превосходно в качестве собирающего материала, собирая масло непосредственно вблизи растений, где размножается рыба. Здесь обнаружено, что общепринятые масляные заграждения работают неэффективно, поскольку они обладают небольшой способностью удерживать масло, которое часто "сочится" из такого заграждения.

В принципе, упаковывая растения сфагнума с сетчатый материал, можно придать упаковке любую форму, наилучшим образом соответствующую конкретной ситуации.

Во всех практических воплощениях, описанных выше, растения сфагнума можно применять или с пропиткой, или без оной.

Практические воплощения могут также включать в себя смеси различных разновидностей растений из семейства сфагнумов плюс смеси сфагнума с другими общепринятыми сорбционными средами.

В примерах показано, что растения сфагнума можно применять на пятнах масла, плавающих по поверхности воды, в дисперсиях и эмульсиях масла и воды, а также на скоплениях масла, находящихся под водной фазой. Дополнительно показано (эти эксперименты не включены в раздел примеров), что сорбционный материал по изобретению можно использовать непосредственно в зоне масляного загрязнения. Таким образом, материал можно применять, например, на складах, где масло, пролившееся на пол, представляет немалую проблему. Протирая сорбционным материалом непосредственно зону масляного разлива, пятно таким образом можно удалить. Также показано, что материал по изобретению эффективно удаляет масло, например, на руках путем простой протирки рук материалом. В течение короткого промежутка времени (15-30 секунд) все масло можно удалить с поверхности рук, погруженных в масло.

Также допускается, что растения сфагнума можно использовать для очистки птиц и морских животных, соприкоснувшихся с разливом масла. Их помещают в контейнер с растениями сфагнума, которые абсорбируют масло. Пустые гиалиновые клетки сфагнума действуют как изолирующий материал, предохраняя таким образом от переохлаждения.

Как упомянуто выше, растения семейства Sphagnum включают примерно 40 разновидностей, и все они годны для использования по изобретению в качестве сорбционного материала. Емкость и кинетика в связи с процессом сорбции будут варьировать от разновидности к разновидности. Из того факта, что сорбция идет через поверхность растения, следует, что разновидности растений, обладающие большей поверхностью, или часть растения, обладающая наибольшей поверхностью, будет наиболее быстро абсорбировать гидрофобные растворители. Однако абсорбционная емкость связана с размером гиалиновых клеток.

В экспериментах, проведенных в связи с изобретением, применялись различные типы масел в качестве образцов для абсорбции, также ожидается, что и другие соединения, такие как липиды, яды окружающей среды, такие как 'РСВ' (полихлорированный дифенил) и тому подобное, будут также абсорбироваться растениями.

Механизм поглощения неизвестен, но предполагают, что пассивная диффузия через клеточную стенку, когда клетки частично высушены, направляет как гидрофобные, так и гидрофильные соединения в гиалиновые клетки. Возможно диффузия является избирательной, и эксперименты показывают, что гидрофобные вещества пропускаются быстрее в гиалиновые клетки. Иначе, процесс поглощения может быть неизбирательным, но при этом вода все же уходит намного быстрее.

Изобретение относится к сорбционной среде, содержащей в значительной степени целые высушенные растения сфагнума, предназначенной для очистки от загрязняющих веществ, состоящих из гидрофобных соединений, таких как масло, а также к способам получения и применению сорбционной среды. В качестве сорбента используют 5-15 см верхней части растения. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки. 3 c. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сорбционная среда, содержащая растение семейства Sphagnum, для сорбции гидрофобных соединений, отличающаяся тем, что используют 5-15 см верхней части частично высушенного растения в целом неизмельченном виде. 2. Сорбционная среда по п. 1, отличающаяся тем, что среда заключена в сетчатый материал. 3. Сорбционная среда по п. 2, отличающаяся тем, что сетчатый материал сформован в виде мешка, куля или "стеганого одеяла". 4. Сорбционная среда по п. 2, отличающаяся тем, что сетчатый материал имеет форму "колбаски", выполненной с возможностью использования при создании заграждений против масла. 5. Сорбционная среда по пп. 1-4, отличающаяся тем, что растение сфагнума пропитано водоотталкивающим гидрофобным материалом. 6. Средство для очистки раствора или поверхности, загрязненных гидрофобными соединениями, отличающееся тем, что оно представляет собой сорбционную среду по любому из пп. 1-5. 7. Средство по п. 6, отличающееся тем, что раствор является водой, загрязненной гидрофобными соединениями, такими, как масло. 8. Средство по п. 7, отличающееся тем, что гидрофобные соединения лежат в виде пленки на поверхности воды. 9. Средство по п. 7, отличающееся тем, что гидрофобные соединения диспергированы в воде или существуют в виде эмульсии масло/вода или вода/масло. 10. Средство по п. 7, отличающееся тем, что гидрофобные соединения агрегированы и представляют собой отделенную от воды фазу. 11. Способ получения сорбционной среды по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что собирают 5-10 см верхней части растения сфагнума и затем высушивают до тех пор, пока цвет растения не станет белым или бело-желтым, а растение не приобретет хрупкую консистенцию. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что сушка включает в себя сушку слоя сфагнума 10-15 см в течение 1-2 дней на воздухе при температуре окружающей среды. 13. Способ по пп. 11 и 12, отличающийся тем, что высушенное растение сфагнума поливают/опрыскивают водоотталкивающим гидрофобным материалом, таким, как, например, твердый парафин, растворенный в гидрофобном растворителе, таком, как изопропанол, 2-пропанол, уайт-спирт, дизельное топливо или парафин.