СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ НЕФТИ, НЕФТЕПРОДУКТОВ И ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 2005 года по МПК B01J20/32 

Способ получения сорбента для нефти, и нефтепродуктов относится к области химической промышленности и, в частности, к производству сорбентов.

Известен способ получения сорбента для нефти и нефтепродуктов (А.С. СССР №1224267, приоритет от 15.03.83, С 02 F 1/27), включающий обработку вспученного перлитового песка гидрофобизатором, в качестве которого использованы парафиновые углеводороды С₂₀-С₃₀, натриевые соли карбоксильных кислот С₇-С₃₀ и каменноугольная смола. Недостатком известного способа является сложность технологического процесса из-за применения большого количества компонентов для гидрофобизации.

Известен способ получения сорбента для очистки воды от нефти (Верлицкая P.M., Тарасевич Ю.И., Коллоидная химия, проблемы экологии. Тезисы докладов Всесоюзной конференции, Минск, 28-30.05.90, 1990, с.74-75), включающий последовательную обработку вспученного перлита катионными веществами: органическими солями полиаминов, основными солями многовалентных металлов, а затем соединениями анионного типа: солями высших карбоновых кислот. Недостатком известного способа является сложность технологического процесса обработки вспученного перлита, большого количества компонентов.

Известен способ получения сорбента для нефти (Заявка ФРГ №2845975, приоритет от 21.10.78, В 01 J 1/22, С 09 К 3/32), принятый в качестве прототипа. Данный способ включает последовательное нанесение на вспученный перлит и/или вермикулит слоя кремнийорганического соединения действием водной кремнийорганической эмульсии с концентрацией 10-200 мл/1 л при температуре около 200°С, затем слоя парафинового углеводорода с температурой кипения 300-360°С, а затем слоя металлического мыла. Недостатком этого способа является большая энергоемкость, длительность и технологическая сложность процесса изготовления сорбента, низкая степень проникновения кремнийорганического соединения в поры гранул вспученного перлита и/или вермикулита, низкая степень плавучести получаемого сорбента.

Заявляемое изобретение решает задачу снижения энергоемкости и упрощения технологии получения сорбента для нефти, нефтепродуктов и жидких углеводородов, обладающего высокими гидрофобными и сорбционными свойствами.

Технический результат заключается в снижении энергоемкости, удешевлении и упрощении процесса получения сорбента для нефти, нефтепродуктов и жидких углеводородов, в увеличении глубины проникновения в поры гранул перлита и/или верликулита кремнийорганического соединения, в повышении степени плавучести сорбента, его сорбционной емкости нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородов и ускорении их поглощения, т.к. данные углеводороды поглощаются всей площадью пор гранул сорбента Экспериментально установлено, что уже в первые 2-3 минуты все указанные углеводороды, разлитые на воде до 90%, поглощаются сорбентом, что предотвращает растекание их по поверхности воды или почвы, тем самым уменьшается риск экологической катастрофы.

Заявляемый способ отличается тем, что в качестве кремнийорганического соединения используется октилтриэтоксисилан.

Водно-спиртовым раствором октилтриэтоксисилана пропитываются гранулы вспученного перлита и/или вермикулита путем перемешивания, вследствие чего происходит взаимодействие гидроксильных групп (ОН), которые всегда присутствуют на поверхности частиц этих алюмоксиликатов с этоксигруппами октилтриэтоксисилана (реакция поликонденсации). В результате реакции образуется химическая связь между частицами алюмоксиликатов и октилсилана. После чего сорбент сушат естественным путем или в потоке теплого воздуха до постоянного веса. На всей поверхности пор гранул сорбента образуется гидролитически устойчивая кремнийорганическая пленка, несущая на своей поверхности октальные группы, обладающие олеофильными свойствами. Опытным путем установлено, что после пребывания сорбента в течение 15 дней под водой флотоционная способность и емкость поглощения его практически не изменяется. Кроме того, Городским испытательным лабораторным центром Госсанэпиднадзора в г. Санкт-Петербурге проведена оценка сорбента на предмет острой токсичности с помощью тест-объектов - гранулированной спермы быка и дафниях. В результате чего было установлено, что из сорбента не происходит вымывание гидрофобизатора.

После 72-часового пребывания сорбента в сосуде с дистиллированной водой, в которой находились тест-объекты, все 100% особей остались живыми (Протокол токсикологической оценки №1812 от 21 ноября 2001 г.).

В частном случае способ отличается тем, что для приготовления водно-спиртового раствора октилтриэтоксисилана используется изопропиловыи спирт.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Гранулы вспученного перлита и/или вермикулита пропитывают водно-спиртовым раствором октилтриэтоксисилана путем перемешивания их в данном растворе до гидролитической поликонденсации октилтриэтоксисилана и образования на всей поверхности пор гранул сорбента несмываемой гидролитически устойчивой кремнийорганической пленки. В результате этого существенно повышаются гидрофобные и сорбционные свойства сорбента.

Использование водно-спиртового раствора позволяет повысить степень проникновения октилтриэтоксисилана в поры вспученного перлита и/или вермикулита, за счет чего увеличивается поверхность пленкообразования гидрофобизатора и, соответственно, повышается сорбционная способность конечного продукта. После этого сорбент сушат естественным путем или в потоке теплого воздуха.

В результате использования заявляемого способа технологический процесс получения сорбента становится простым в применении и с низкой себестоимостью, обладающим повышенными сорбционными свойствами по отношению к нефти, нефтепродуктам и жидким углеводородам, что является скачкообразным приращением эффекта (см. таблицы 1 и 2). Кроме того, полученный сорбент обладает повышенной плавучестью по сравнению с известными сорбентами (см. таблицу 3), что также является скачкообразным приращением эффекта.

В частном случае водно-спиртовой раствор готовят с использованием изопропилового спирта, что позволяет упростить и удешевить процесс получения сорбента.

Таблица 1
Сорбционная способностьСорбентЗаявляемыйПрототипПерлитСибСорбентTurbo-JetНефть/сорбент,
кг/кг10-124-55-843,6Таблица 2
Степень очистки воды от нефтиСорбентЗаявляемыйПрототипСибСорбентСибисорбЭкоДС-1% очистки99-100-9781-99,9598Таблица 3
Плавучесть сорбентаСорбентЗаявляемыйПрототипСибСорбентСГРГПлавучесть6-10 мес24 часа72 часаот 100 суток

Пример 1. 1 м вспученного вермикулита смешивают механическим путем с 100 л водно-спиртового раствора октилтриэтоксисилана в изопропиловом спирте до равномерного смачивания. Пропитанные раствором гранулы вспученного вермикулита или перлита сушат в потоке теплого воздуха до постоянного веса.

Пример 2. 1 м³ вспученного перлита смешивают с 80 л водно-спиртового раствора октилтриэтоксисилана в изопропиловом спирте до равномерного смачивания, а затем гранулы сушат естественным путем или в потоке теплого воздуха до постоянного веса.

Заявляемый способ опробован на практике, является простым в применении. Получаемый заявляемым способом сорбент прошел предварительные испытания на очистке воды от нефти, разлившейся на поверхности воды, а также при очистке почвы от нефтепродуктов. При испытаниях достигнуты показатели, отмеченные в таблицах 1-3.

Полученный заявляемым способом сорбент не токсичен и может быть использован для ликвидации аварийных разливов нефти, нефтепродуктов и жидких углеводородов на воде, почве и твердых покрытиях (бетон, асфальт), а также в качестве наполнителя фильтров в локальных очистных сооружениях (ЛОС) для очистки поверхностных и промышленных сточных вод, загрязненных нефтепродуктами.

Способ включает нанесение в водно-спиртовой среде на поверхность вспученного перлита и/или вермикулита слоя кремнийорганического соединения. В водно-спиртовом растворе октилтриэтоксисилана перемешивают гранулы вспученного перлита и/или вермикулита до гидролитической поликонденсации с образованием на поверхности гранул гидролитически устойчивой кремнийорганической пленки, после чего сорбент сушат в потоке теплого воздуха или естественным путем. Технический результат заключается в снижении энергоемкости процесса получения сорбента, в повышении степени проникновения кремнийорганического соединения в поры гранул вспученного перлита и/или вермикулита, увеличении степени плавучести сорбента, повышении его сорбционной емкости. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ получения сорбента для нефти, нефтепродуктов и жидких углеводородов, включающий нанесение кремнийорганического соединения на гранулы вспученного перлита и/или вермикулита и сушку, отличающийся тем, что в качестве кремнийорганического соединения используют октилтриэтоксисилан, процесс его нанесения осуществляют путем перемешивания гранул вспученного перлита и/или вермикулита в водно-спиртовом растворе октилтриэтоксисилана до гидролитической поликонденсации последнего с образованием на всей поверхности пор гранул гидролитически устойчивой кремнийорганической пленки с последующей сушкой сорбента в потоке теплого воздуха или естественным путем.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водно-спиртового раствора используют водный раствор изопропилового спирта.