СФАГНОВЫЙ СОРБЦИОННО-АКТИВНЫЙ ПРЕПАРАТ Российский патент 2007 года по МПК B01J20/24 

Изобретение относится к сорбционным препаратам природного растительного происхождения и может быть использовано для очистки почвы и водных поверхностей от нефти и нефтепродуктов.

Из уровня техники известен способ очистки сточных вод от нефтепродуктов с использованием гранулированного торфа (Белькевич П.И., Чистова Л.Р., Рогач Л.М. и др. Гранулированный торф для очистки сточных вод от нефтепродуктов. / Торфяная промышленность. 1984. №10. с.15-17), а также очистка нефтесодержащих сточных вод на фильтрах с торфяной загрузкой (Белькевич П.И., Чистова Л.Р., Рогач Л.М., и др. Очистка нефтесодержащих сточных вод на фильтрах с торфяной загрузкой./ Торфяная промышленность. 1983. №4. с.29-31).

Недостатком указанных сорбционных материалов, используемых для очистки воды от нефтепродуктов, является плохая проницаемость торфа потоку фильтруемой жидкости, что значительно ухудшает гидравлические характеристики слоя торфа, вынос его волокон при больших скоростях фильтрации, а также выщелачивание в слабокислых и щелочных средах, что приводит к дополнительному загрязнению потока жидкости. Использование гранулированного торфа не дает положительного результата, так как при эксплуатации в водной среде гранулы торфа теряют механическую прочность из-за высокой набухаемости. Очистка данными препаратами обусловлена в основном сорбционной способностью волокнистой структуры торфов и незначительного процесса деструкции.

Из уровня техники известен адсорбент для очистки воды от нефтемаслопродуктов на основе торфа с добавлением органического активатора - жидких отходов от высокочастотной сушки хвойной древесины в количестве 20-30% на сухое вещество торфа, при этом в качестве торфяной основы используют верховой торф низкой степени разложения (RU, заявка 2001125086).

Использование активатора в данном препарате несколько активизирует процесс деструкции нефтяных углеводородов, что повышает качество очистки, однако существенным недостатком такого препарата является использование жидких отходов от сушки хвойной древесины, в которых не исключено наличие токсичных веществ.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является адсорбент для очистки от нефтепродуктов, содержащий торфяной наполнитель и органический активатор в виде солянокислой соли алифатических аминов с длиной органической цепи C₈-C₁₈ при соотношении компонентов, вес.%: торф 95,0-99,95; соль амина 0,5-5 (RU, a.c. 704903, C02F 1/28). Из-за сильной полярности адсорбента торф +R-NH₃ и большого сродства третичной аминогруппы к воде данный препарат поглощает и воду в виде водонефтяной эмульсии, поэтому сорбционная емкость по нефти незначительна. Интенсификацию процесса очистки в данном случае повышает органический активатор - солянокислые соли алифатических аминов, обладающие деструкционной способностью по отношению к нефтяным углеводородам. Однако существенным недостатком данного сорбента является сложность каталитического процесса приготовления аминосодержащего органического активатора, включающего в технологию его изготовления использование ядовитых веществ и органических летучих растворителей, что делает продукт не экологически чистым, и его использование приносит большой вред экологии.

Техническим результатом данного технического решения является создание экологически чистого препарата и интенсификация процесса очистки, основанная на двух взаимосвязанных процессах - сорбции и деструкции нефти и нефтепродуктов.

Технический результат достигается тем, что сфагновый сорбционно-активный препарат содержит торфяной наполнитель и органический активатор, при этом в качестве торфяного наполнителя он содержит нестерильные верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф, а в качестве органического активатора природный полимер арабиногалактан при содержании компонентов, вес.%:

Нестерильный верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф99,9-99,5Природный полимер арабиногалактан0,5-0,1

Составляющий основу препарата верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся торф, имея свойства и волокнисто-пористую структуру, идентичные свойствам и структуре мха и торфа в живом виде, играют роль не только сорбента для нефти и нефтепродуктов, но и служат основой для прикрепления и иммобилизации клеток аборигенных микроорганизмов. Кроме того, волокнисто-пористая структура используемого наполнителя аккумулирует в своих порах влагу и кислород, создающие благоприятные условия для деструктивной деятельности аборигенных микроорганизмов.

Деструктивную деятельность микроорганизмов в значительной степени усиливает входящий в состав препарата в заявленном количественном соотношении экологически чистый природный полимер арабиногалактан (далее АГ). АГ в своей основе содержит макромолекулы, которые сформированы звеньями моносахаридов галактозы и арабинозы. Ковалентно связанные ассоциаты АГ при взаимодействии с водной средой обуславливают взаимосвязь с протеинами, существующими в виде белков - гликопротеинов и протеогликанов (мукополисахаридов). Наличие белка гликопротеина, в состав которого входят углеводы и их производные, в состоянии обеспечить питанием аборигенные микроорганизмы - нефтедеструкторы, то есть для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов нет необходимости введения сахарозы в состав препарата.

Кроме того, АГ присуща митогенная активность, что благотворно влияет на стимуляцию процессов размножения клеточных структур микроорганизмов, участвующих в деструкции углеродсодержащих соединений и углеводов.

Вторая разновидность белков - протеогликаны - усиливают сорбционную емкость сфагнов за счет того, что они создают гадратированное пространство между клетками, а также формируют гели с различными размерами пор и плотностью электрического заряда. Данное обстоятельство дополнительно создает благоприятные условия для ускорения деструкции нефтяных углеводородов микроорганизмами, содержащимися в трофических цепях продуктов распада нефти и нефтепродуктов, а также в остатках растительного сырья.

В связи с тем что АГ и его функциональные группы являются эффективными синтонами, способными вступать в реакции с моно-бифи-функциональными реагентами, они в состоянии обеспечить либо заметное падение, либо полное исчезновение биоактивности нефтяных углеводородов.

Экологически чистый АГ благодаря своей высокой мембрамотропности является незаменимым компонентом для повышения всасываемости экотоксикантов с низкой биодоступностью клеточными структурами сфагновых видов мха и торфа, значительно повышает при этом экологическую чистоту препарата в целом.

Препарат готовят следующим образом.

0,1 кг АГ разбавляют питьевой водой в количестве 50 л. Далее на ленточном транспортере или в смесителе с торфом в количестве 1000 кг порционно по 10 л в количестве 50 л добавляют предварительно разбавленный АГ и перемешивают всю массу до получения одинаковой влажности всей перемешиваемой массы. Полученный препарат представляет собой рассыпчатую, слегка увлаженную массу. Готовый продукт фасуют в герметичные пакеты.

Очистка загрязненных поверхностей от нефти и нефтепродуктов проиллюстрирована следующими примерами.

Пример 1.

Использование препарата на водной загрязненной поверхности.

Препарат, содержащий верховой слаборазложившийся торф в количестве 99,5% и АГ в количестве 0,5%, рассыпали порциями на поверхность нефтяного пятна на воде, предварительно огороженного заграждающими бонами, до тех пор пока нефть полностью не связывалась препаратом. Далее сорбированную нефть сжигали или вывозили на аварийные площадки или в котельные. На аварийных площадках через определенное время в зависимости от температуры окружающей среды начинался процесс деструкции сорбированной нефти до рыхлого состояния. Этот продукт деструкции при смешивании с землей пригоден для посева травяных растений. Сорбированную же нефть, вывезенную на котельные, брикетируют или гранулируют и используют в качестве топлива.

Пример 2.

Использование препарата для очистки земли от разливов нефти.

Препарат, содержащий верховой сфагновый мох в количестве 99,9% и АГ в количестве 0,1%, рассыпали порциями на нефтяное пятно до полного сорбирования нефти препаратом. При возможности собрать сорбированную нефть ее, так же как и в 1-м примере, собирали и вывозили на аварийные площадки для дальнейшей деструкции или в котельные для использования в качестве топлива.

В труднодоступных, отдаленных от населения местах, где нет возможности собрать сорбированную нефть и вывезти, нефтяное пятно засыпают препаратом слоем 5 см, достаточным для сорбции нефти и последующей ее деструкции. Результатом этих процессов через какое-то в зависимости от окружающей температуры время являлась рекультивация загрязненной земли.

Экологически чистый препарат, содержащий в своем составе экологически чистые доступные компоненты природного происхождения, механизм действия которых основан на интенсивных взаимосвязанных процессах сорбции и деструкции, обеспечивающих высокую степень очистки, найдет, по мнению автора, широкое промышленное применение.

Изобретение относится к сорбционным препаратам природного растительного происхождения и может быть использовано для очистки почвы и водных поверхностей от нефти и нефтепродуктов. Сфагновый сорбционно-активный препарат содержит нестерильные верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф и органический активатор-природный полимер арабиногалактан при содержании компонентов, вес.%: нестерильный верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф 99,9-99,5, природный полимер арабиногалактан 0,5-0,1. Техническим результатом данного технического решения является создание экологически чистого препарата и интенсификация процесса очистки, основанная на двух взаимосвязанных процессах - сорбции и деструкции нефти и нефтепродуктов.

Сфагновый сорбционно-активный препарат, содержащий торфяной наполнитель и органический активатор, отличающийся тем, что в качестве торфяного наполнителя он содержит нестерильные верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф, а в качестве органического активатора природный полимер арабиногалактан при содержании компонентов, вес.%:

Нестерильный верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф99,9-99,5Природный полимер арабиногалактан0,5-0,1