СОРБЕНТ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ТОКСИЧНЫХ НЕФТЕМАСЛОЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 2006 года по МПК B01J20/04 C02F1/28 C02F101/32 

Изобретение относится к сорбентам, предназначенным для обезвреживания и утилизации токсичных нефтемаслозагрязнений и нефтемаслоотходов. Сорбент позволяет химическим способом обезвредить нефтемаслоотходы, содержащие ионы тяжелых металлов, легкие фракции углеводородов в том числе кислые гудроны, серосодержащие и парафино-смолистые отложения и может быть применен, в частности, для обезвреживания и утилизации токсичных нефтяных отходов, получаемых после зачистки резервуаров, продукте-, нефте- или газопроводов.

Известны различные сорбенты для очистки от нефтяных загрязнений например сорбент по а.с. СССР №1567526, С 02 F 1/28. Известный сорбент включает нефть, хлористый кальций и смесь натриевых солей жирных кислот, в качестве которой применяется 60%-ное хозяйственное мыло.

Недостатком такого сорбента являются дорогостоящие добавки, требующие специального изготовления.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является сорбент, состоящий из негашеной извести и животного технического жира в количестве 0,4-3 мас.%, см. патент №2160758, С 02 F 1/28.

Указанный сорбент не всегда эффективен для утилизации токсичных нефтемаслоотходов и нефтемаслозагрязнений, содержащих ионы тяжелых металлов, легкие фракции углеводородов, в том числе серосодержащие и парафино-смолистые отложения, так как в процессе обезвреживания выделяются газообразные продукты с характерным запахом и в водной вытяжке обнаруживается остаточное содержание ионов металлов и нефтепродуктов. Добавки, входящие в указанный сорбент, являются дорогостоящими, не всегда доступными, недостаточно перемешиваются с негашеной известью.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, - создание дешевого сорбента, включая модификатор, хорошо перемешивающегося с негашеной известью, состоящего из доступных компонентов и способного утилизировать и обезвреживать токсичные нефтемаслоотходы и нефтемаслозагрязнения.

Указанная задача достигается тем, что сорбент состоит из негашеной извести, активированного угля и костной муки при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Костная мука0,4-3,0Активированный угольдо 10,0Негашеная известьОстальное

Однако известно использование активированного угля как для сорбции ионов тяжелых металлов, так и для сорбции углеводородов.(см. например А.Д.Смирнов. Сорбционная очистка воды. - Л, 1982, стр.41-43, 69-76). Добавление активированного угля позволяет получить сорбент с более высокой сорбционной способностью в отношении ионов тяжелых металлов, легких фракций углеводородов, в том числе серосодержащих соединений.

Известен способ обезвреживания отходов, где используют сорбент, содержащий известь и активированный уголь (патент RU 2070422, 20.12.1996), однако данный способ использован для очистки горячих газов после термических процессов и в состав сорбента входит гашеная известь (гидроксид кальция).

Костная мука представляет собой смесь триглециридов высших жирных кислот - стеариновой, пальмитиновой и олеиновой, соединенных с многоатомным спиртом- глицерином - эфирной связью, протеины и аминокислоты. Использование костной муки с указанным составом позволяет получить дешевый доступный сорбент с высокой степенью очистки. Костная мука является дешевым отходом производства перерабатывающей промышленности, что делает полученный с ее применением сорбент доступным и экономичным.

В отличие от животного жира костная мука находится в высокой степени дисперсности и легко, равномерно смешивается с известью до однородной массы.

При взаимодействии (в результате простого перемешивания) содержащихся в костной муке жирных кислот, жира, аминокислот с оксидом кальция образуются триглицериды кальция и кальциевые соли аминокислот, которые активизируют поверхность частиц извести для последующего гидрофобного взаимодействия с углеводородами нефти.

При смешивании сорбента с нефтемаслоотходами происходит гашение водой оксида щелочноземельного металла с образованием гидроксида. В результате этого процесса нефтемаслопродукты равномерно адсорбируются с получением порошкообразного вещества, состоящего из мельчайших гранул. Гранулы представляют собой известковые оболочки - капсулы, в которые заключены частицы нефтемаслоотходов. По истечении трех суток образующиеся или непрореогировавшие частицы извести поглощают углекислый газ воздуха:

Са(ОН)₂+CO₂=СаСО₃+Н₂O,

СаО+CO₂=СаСО₃

Образуемый карбонат кальция прочен, химически инертен и практически не растворим в воде (произведение растворимости ПР=3,8·10^-9). Он придает образующимся капсулам дополнительную прочность и устойчивость.

Полученные обезвреженные продукты гидрофобны, имеют высокую плотность и однородный состав. Это дает возможность не производить захоронение отходов, а использовать их, например, в качестве минеральной добавки в асфальтобетонную смесь или в качестве составляющего компонента в конструкции дорожных одежд вместо отсева, а также для создания гидроизоляционных слоев. Содержащиеся ионы тяжелых металлов переходят в форму нерастворимых гидроксидов:

Меⁿ⁺+nOH^-=Me(OH)n↓,

заключенных в гидрофобные капсулы. Микроколичества тяжелых металлов, углеводородов и других примесей сорбируются активированным углем.

При приготовлении сорбента негашеную известь размалывают на шаровой мельнице до степени дисперсности, при которой не менее 98,5 мас.% просачивается сквозь сито с отверстиями сеток N 02 и N 008 по ГОСТ 6613-86.

Затем в порошкообразную негашеную известь добавляют костную муку и активированный уголь (АУ) и тщательно перемешивают в смесителе. Приготовленный сорбент хранится в полиэтиленовых или крафт-мешках для предотвращения попадания влаги. Дальнейшее применение сорбента возможно как непосредственно на нефтезагрязненных территориях или предприятиях, так и в специальных стационарных местах для утилизации, куда доставляются нефтемаслоотходы.

Для определения оптимального соотношения компонентов сорбента приготавливались смеси, содержащие негашеную известь, 10% активированного угля и костную муку от 0,1 до 10 мас.%. Отходы отработанного автомобильного масла АС-8 смешивали с сорбентами с различным содержанием костной муки в соотношении сорбент : масло =2:1. В полученную смесь добавляли 100 мл воды. В качестве показателя растворимости продукта измеряли показатель рН и содержание нефтепродуктов в водной вытяжке. Результаты эксперимента приведены на фиг.1 и 2.

Из приведенных графиков фиг.1 и 2 видно что, оптимальным содержанием костной муки в сорбенте является 0,4-3,0 мас.%. При указанном содержании костной муки в сорбенте получаемый продукт обезвреживания отработанного автомобильного масла приобретает гидрофобные свойства и водой не смачивается (рН нейтральное); концентрация нефтепродуктов снижается в водной вытяжке менее 0,05 мг/л.

При испытании сорбента, содержащего технический жир (прототип), концентрация нефтепродуктов в водной вытяжке не снижается менее 0,2 мг/л. Это подтверждает большую эффективность заявленного сорбента (с костной мукой и активированным углем) для обезвреживания и утилизации нефгемаслоотходов в сравнении с прототипом (сорбентом, содержащий технический жир).

Для определения оптимального содержания активированного угля в сорбенте готовили серию сорбентов, содержащих негашеную известь, 2% костной муки и активированный уголь от 1 до 10 мас.%. Отходы отработанной смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) смешивали с сорбентами с различным содержанием активированного угля в соотношении сорбент : СОЖ =2:1. В полученную смесь добавляли 100 мл воды. В качестве показателя растворимости и вымываемости тяжелых металлов определяли концентрацию последних в водной вытяжке. Результаты эксперимента приведены на фиг.3.

Из приведенных графиков (фиг.3) видно, что оптимальным содержанием активированного угля в сорбенте является 10 мас.%. При указанном содержании активированного угля в сорбенте водная вытяжка из продукта утилизации практически не содержит тяжелых металлов.

При содержании активированного угля в количестве 8-10% запах летучих углеродов, исходящий из продукта утилизации, не ощущается.

Для определения эффективности разработанного сорбента проводилась обработка нефте- и металзагрязненной почвы в районе подшипникового завода. Полученные результаты приведены в таблице.

Полученный сорбент позволяет утилизировать токсичные нефтемаслоотходы и нефтемаслозагрязнения, содержащие ионы тяжелых металлов, легкие фракции углеводородов, в том числе серосодержащие, и парафино-смолистые отложения. Компоненты его является дешевыми, доступными и хорошо перемешиваются с негашеной известью.

Таким образом, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" действующего законодательства.

Изобретение относится к сорбентам, предназначенным для обезвреживания и утилизации токсичных нефтемаслоотходов и нефтемаслозагрязнений, образуемых, например, при зачистке нефте- или газопроводов. Сорбент состоит из негашеной извести, активированного угля и поверхностно-активного вещества в составе костной муки при следующем соотношении компонентов, мас.%: костная мука 0,4-3,0; активированный уголь до 10,0; негашеная известь - остальное. Результатом, полученным при осуществлении изобретения, является создание дешевого сорбента, состоящего из доступных компонентов, которые, хорошо перемешиваясь с негашеной известью, способны обезвреживать и утилизировать токсичные нефтемаслоотходы, содержащие ионы тяжелых металлов, легкие фракции углеводородов в том числе серусодержащие и парафино-смолистые отложения. 3 ил., 1 табл.

Сорбент для обезвреживания и утилизации токсичных нефтемаслозагрязнений и нефтемаслоотходов, содержащий негашеную известь и поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что для утилизации токсичных нефтемаслоотходов и нефтемаслозагрязнений сорбент содержит поверхностно-активное вещество в составе костной муки при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Костная мука0,4-3,0Активированный угольДо 10,0Негашёная известьОстальное