СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ СЛОИСТЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОД ОТ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 2008 года по МПК B01J20/30 B01J20/16 

Описание патента на изобретение RU2337751C2

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов для очистки природных, технологических и сточных вод от многокомпонентных загрязнений. Целью изобретения является расширение области использования сорбентов нефти на основе вермикулита за счет его ионообменных свойств. Углеродсодержащий сорбент на основе вермикулита может быть использован при очистке технологических и сточных вод на предприятиях нефтеперерабатывающей отрасли, химической промышленности, цветной металлургии, горнопромышленного, оборонного, теплоэнергетического комплексов, транспорта и на предприятиях по водообеспечению, а также для удаления поверхностных загрязнений водоемов.

Известен способ получения сорбентов для очистки воды на основе природного алюмосиликата, включающий обработку алюмосиликата раствором хитозана, гранулирование, сушку, обработку раствором гуминовых кислот [1]. Недостатком этого способа является многостадийность получения сорбента.

Известен способ получения сорбента для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающий три стадии: обжиг вермикулита при 600-700°С, его обработку водной эмульсией органического вещества и повторный обжиг в том же диапазоне температур [2]. Недостатком данного способа является многостадийность получения сорбента.

Известен способ получения сорбентов для очистки воды от органических примесей, включающий три стадии: первая - высушивание пористого материала в рабочей камере при 300-500°С, вторая - вакуумирование рабочей камеры, третья - гидрофобизация пористого материала в углеводородной газовой среде при 180-220°С [3]. Недостатком этого способа получения сорбентов также является многостадийность процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента, включающий одновременные обжиг вермикулита и его обработку углеводородами нефтяного происхождения в струе раскаленных газов при 670-850°С путем совместной подачи реагентов в зону обжига [4]. По данному способу в заявленном диапазоне температур ионообменные свойства, присущие природному вермикулиту, проявляются в недостаточной степени.

Предлагаемый способ позволяет получить углеродсодержащий сорбент на основе вермикулита, обладающий ионообменной активностью при сохранении значительной нефтеемкости, что позволяет его использовать для очистки вод от многокомпонентных загрязнений.

Способ получения углеродсодержащего сорбента на основе вермикулита включает обжиг и обработку вермикулита углеводородами нефтяного происхождения в струе раскаленных газов путем одновременной подачи реагентов в зону обжига, при этом обжиг и обработку проводят при температуре 500-700°С до образования гидрофобного нанослоя и содержания углерода в сорбенте 0.7-1.1%.

Примеры достижения технического результата при использовании предлагаемого способа.

Пример 1.

Вермикулит крупностью 1-10 мм подают в зону обжига одновременно с дизтопливом в количестве 3% по отношению к вермикулиту. Подачу компонентов осуществляют сжатым воздухом. Обжиг вермикулита и обработку дизтопливом производят одновременно в струе раскаленных газов, образующихся при сгорании топлива в факеле форсунки. Температуру обжига поддерживают равной 700°С. Нефтеемкость полученного сорбента по мазуту Ф5 составляет 12.7 г/г, обменная емкость - 0.9 мг-экв./г. Толщина углеродного слоя определяется соотношением содержания углерода в сорбенте и удельной поверхностью его макропор (плотность углерода принята равной 2 г/см3 [5]) и составляет 4 нм при содержании углерода - 0.7% и удельной поверхности макропор - 0.9 м2/г.

Пример 2.

Процесс ведут аналогично примеру 1 за исключением того, что снижают температуру модификации до 650°С. Нефтеемкость сорбента по мазуту Ф5 составляет 12.6 г/г, обменная емкость - 1.4 мг-экв./г. Толщина углеродного слоя составляет 6 нм при содержании углерода - 0.9% и удельной поверхности макропор - 0.77 м2/г.

Пример 3.

Процесс ведут аналогично примеру 2 за исключением того, что температуру модификации снижают до 500°С. Нефтеемкость сорбента по мазуту Ф5 составляет 9.2 г/г, обменная емкость - 1.9 мг-экв./г. Толщина углеродного слоя составляет 12 нм при содержании углерода - 1.1% и удельной поверхности макропор - 0.47 м2/г.

Пример 4.

Процесс ведут аналогично примеру 1 за исключением того, что для обработки вермикулита используют флотский мазут Ф5. Нефтеемкость сорбента по мазуту Ф5 составляет - 11.1 г/г, обменная емкость - 0.8 мг-экв./г. Толщина углеродного слоя составляет 5 нм при содержании углерода - 0,9% и удельной поверхности макропор - 1.0 м2/г.

Пример 5.

Процесс ведут аналогично примеру 4 за исключением того, что снижают температуру модификации до 650°С. Нефтеемкость сорбента по мазуту Ф5 составляет 10.2 г/г, обменная емкость - 1.2 мг-экв./г. Толщина углеродного слоя составляет 8 нм при содержании углерода - 1% и удельной поверхности макропор - 0.59 м2/г.

Пример 6.

Процесс ведут аналогично примеру 4 за исключением того, что снижают температуру модификации до 500°С. Нефтеемкость сорбента по мазуту Ф5 составляет 8.9 г/г, обменная емкость - 1.7 мг-экв./г. Толщина углеродного слоя составляет 16 нм при содержании углерода - 1.4% и удельной поверхности макропор - 0.44 м2/г.

Пример 7.

Процесс ведут аналогично примеру 5 за исключением того, что для обработки вермикулита используют масло дизельное моторное. Нефтеемкость сорбента по мазуту Ф5 составляет 10.1 г/г, обменная емкость - 1.3 мг-экв./г. Толщина углеродного слоя составляет 8 нм при содержании углерода - 1.0% и удельной поверхности макропор - 0.65 м2/г.

Пример 8.

Процесс ведут аналогично примеру 5 за исключением того, что для обработки вермикулита используют керосин для технических целей. Нефтеемкость сорбента по мазуту Ф5 составляет 12.0 г/г, обменная емкость - 1,1 мг-экв./г. Толщина углеродного слоя составляет 5 нм при содержании углерода - 0.8% и удельной поверхности макропор - 0.83 м2/г.

Пример 9.

Процесс ведут аналогично примеру 5 за исключением того, что для обработки вермикулита используют парафин П-1. Нефтеемкость сорбента по мазуту Ф5 составляет 9.4 г/г, обменная емкость - 1.2 мг-экв./г. Толщина углеродного слоя составляет 10 нм при содержании углерода - 1.0% и удельной поверхности макропор - 0.72 м2/г.

Сравнительные свойства полученного углеродсодержащего сорбента на основе вермикулита приведены в таблице 1.

Таблица 1
Свойства полученного углеродсодержащего сорбента на основе вермикулита
№ примераОбменная емкость, мг-экв./гНефтеемкость, г/гТолщина углеродного слоя, нмУдельная поверхность макропор, м2Содержание углерода в сорбенте, %10.912.740.900.721.412.660.770.931.99.2120.471.140.811.151.00.951.210.280.591.061.78.9160.441.471.310.180.651.081.112.040.890.891.29.4100.721.0

Приведенные в таблице данные показывают, что предлагаемый способ позволяет получить углеродсодержащий сорбент на основе вермикулита, обладающий ионообменной активностью и нефтеемкостью, в диапазоне температур обжига 500-700°С.

Сорбционные свойства в отношении нефти и нефтепродуктов, связанные с гидрофобным характером смачивания поверхности пор, максимально выражены у сорбента при толщине углеродного слоя 4-12 нм (таблица 1).

Как видно из таблицы 2, увеличение толщины углеродного слоя более 12 нм не приводит к существенному увеличению гидрофобности сорбента. Уменьшение толщины углероднодного слоя ниже 4 нм нежелательно, поскольку приводит к снижению гидоофобности сорбента.

Таблица 2
Содержание углерода, толщина углеродного слоя и объемная доля гидрофобных пор в углеродсодержащем сорбенте на основе вермикулита
Содержание углерода в сорбенте, %Толщина углеродного слоя, нмОбъемная доля гидрофобных порсуммарнаямакропор0.740.9110.9810.840.9130.9831.1120.9250.9961.4160.9270.998

Установленному оптимальному диапазону толщины углеродного слоя соответствует диапазон содержания углерода в сорбенте 0.7-1.1%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить углеродсодержащий сорбент на основе вермикулита, обладающий одновременно гидрофобными и ионообменными свойствами, что позволяет его использовать для очистки вод от многокомпонентных загрязнений.

Источники информации

1. Патент РФ 2277013, МКИ В01J 20/16, В01J 20/26, В01J 20/32. Опубл. 27.05.2006 г. Бюл. №15.

2. А.с. СССР №1207486, МКИ В01J 20/16. Опубл. 30.01.1986 г. Бюл. №4.

3. А.с. СССР №1606182, МКИ В01J 20/32. Опубл. 15.11.1990 г. Бюл. №42.

4. А.с. СССР №1438836, МКИ В01О 20/32, С02F 1/28. Способ получения сорбента. Опубл.23.11.1988 г. Бюл. №43.

5. Физический энциклопедический словарь: в 5 т.: т.5 / Гл. ред. Б.А.Введенский, Б.М.Вул. - М.: Советская энциклопедия, 1966. - С.222.

Похожие патенты RU2337751C2

название год авторы номер документа
Способ получения гранулированного сорбента на основе вермикулита для удаления углеводородов из водных растворов 2023
  • Мельников Антон Андреевич
  • Гордина Наталья Евгеньевна
  • Гущин Андрей Андреевич
  • Гусев Григорий Игоревич
  • Севергина Екатерина Сергеевна
  • Румянцев Руслан Николаевич
RU2806525C1
УГЛЕРОДМИНЕРАЛЬНЫЙ КОМПОЗИТ 1995
  • Прокудина Н.А.
  • Золотовский Б.П.
RU2106196C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ 2001
  • Шапкин Н.П.
RU2206393C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕЛЕКТИВНОГО ПО ИОНАМ НАТРИЯ И КАЛЬЦИЯ СОРБЕНТА 2003
  • Мухин В.В.
  • Шемякина И.В.
  • Левченко Л.М.
  • Галкин П.С.
RU2238796C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО АДСОРБЕНТА ИЗ ЛУЗГИ ПОДСОЛНЕЧНОЙ 2008
  • Овчаров Сергей Николаевич
  • Долгих Оксана Геннадьевна
RU2395336C1
Углеродминеральный пористый сорбент на основе оксида алюминия, полидиметилсилоксана и одностенных углеродных нанотрубок 2019
  • Рачковская Любовь Никифоровна
  • Лыков Александр Петрович
  • Повещенко Ольга Владимировна
  • Рачковский Эдмунд Эдмундович
  • Суровцева Мария Александровна
  • Королев Максим Александрович
  • Попова Татьяна Викторовна
  • Котлярова Анастасия Анатольевна
  • Мадонов Павел Геннадьевич
  • Летягин Андрей Юрьевич
RU2727378C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДСОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ 2005
  • Зосин Анатолий Петрович
  • Приймак Татьяна Ивановна
  • Приймак Денис Валерьевич
RU2296008C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ 2015
  • Буханов Владимир Дмитриевич
  • Везенцев Александр Иванович
  • Соколовский Павел Викторович
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Гурьянов Василий Васильевич
  • Милютин Виталий Витальевич
  • Нгуен Хоай Тьяу
RU2597400C1
Способ получения импрегнированного сорбента 2016
  • Тарасов Андрей Владимирович
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Гедгагов Эдуард Измаилович
  • Воропаева Надежда Леонидовна
RU2622120C1
ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ 2009
  • Лернер Марат Израильевич
  • Глазкова Елена Алексеевна
  • Псахье Сергей Григорьевич
  • Кирилова Наталья Витальевна
  • Домашенко Владимир Григорьевич
  • Давыдович Валерий Иванович
  • Цыганков Виктор Михайлович
RU2432980C2

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ СЛОИСТЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОД ОТ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов для очистки природных, технологических и сточных вод от многокомпонентных загрязнений: нефти и нефтепродуктов, органических веществ, катионов тяжелых металлов, радионуклидов, катионов аммония и других загрязнений. Способ получения углеродсодержащего сорбента на основе природных слоистых алюмосиликатов включает одновременные обжиг и обработку алюмосиликата углеводородами нефтяного происхождения при температуре 500-700°С до образования гидрофобного нанослоя и содержания углерода в сорбенте 0.7-1.1%. Изобретение позволяет получить сорбенты, обладающие ионообменной активностью и высокой нефтеемкостью. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 337 751 C2

Способ получения углеродсодержащего сорбента на основе вермикулита для очистки вод от многокомпонентных загрязнений, включающий обжиг вермикулита и обработку углеводородами нефтяного происхождения в струе раскаленных газов путем одновременной подачи реагентов в зону обжига, отличающийся тем, что обжиг и обработку проводят при температуре 500-700°С до образования гидрофобного нанослоя и содержание углерода в сорбенте 0,7-1,1%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2337751C2

Способ получения сорбента 1986
  • Месяц Светлана Петровна
  • Крючков Василий Васильевич
  • Кириллова Людмила Александровна
  • Сентябрева Ирина Анатольевна
SU1438836A1
Способ гидрофобизации вспученного перлитового песка 1983
  • Матушкин Карп Максимович
  • Бабаев Василий Иванович
  • Виноградова Татьяна Николаевна
  • Раздайбеда Николай Петрович
  • Яценко Алексей Михайлович
SU1171585A1
Способ получения сорбента для очистки воды от нефтепродуктов 1986
  • Динер Виктор Александрович
  • Чещевой Владимир Николаевич
  • Полушкин Вячеслав Александрович
SU1344401A1
Способ получения сорбента для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды 1984
  • Коновалова Наталия Георгиевна
  • Зосин Анатолий Петрович
  • Цивадзе Аслан Юсупович
SU1207486A1
Способ получения олеофильного сорбента для очистки воды,загрязненной нефтью 1983
  • Полушкин Вячеслав Александрович
  • Динер Виктор Александрович
  • Соколов Владимир Александрович
SU1118406A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ 2001
  • Шапкин Н.П.
RU2206393C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 1995
  • Кизильштейн Леонид Яковлевич
RU2090258C1

RU 2 337 751 C2

Авторы

Месяц Светлана Петровна

Остапенко Сергей Павлович

Даты

2008-11-10Публикация

2006-08-07Подача