ПОЛИУРЕТАНОВЫЙ СОРБЕНТ УГЛЕВОДОРОДОВ И СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ СРЕД И ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 2009 года по МПК B01J20/26 C02F1/28 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки водных и твердых поверхностей от нефти и нефтепродуктов при ликвидации аварий или катастроф. Разливы продуктов нефтехимии имеют место на всех стадиях обращения с ними, при производстве, транспортировке, переработке, хранении, приеме, отпуске и использовании. Особенно актуальна эта проблема в тех случаях, когда в связи с изношенностью оборудования, а также при несоблюдении технологической дисциплины на территориях промышленных предприятий и в местах прохождения технологических эстакад трубопроводов имеют место значительные разливы данных продуктов. С разливами нефти и нефтепродуктов - сырья нефтехимических процессов по масштабам распространения и количеству источников загрязнения окружающей среды не может сравниться никакой другой вредный фактор.

Тем не менее, техногенное воздействие предприятий нефтехимии и смежных отраслей промышленности на окружающую среду нарастает, поэтому ликвидация разливов различных продуктов нефтехимии является актуальной проблемой. Причем наибольшую сложность, с точки зрения ликвидации, составляют разливы на поверхности воды.

Существующие средства и методы не всегда достигают главной цели ликвидации разлива нефтехимпродукта - быстро и эффективно извлечь его с поверхности воды. Поэтому сохраняется необходимость создания надежных способов извлечения нефтехимпродуктов с поверхности воды, тем более, что в Российской Федерации развиты как нефтедобывающая, так и нефтеперерабатывающие отрасли промышленности, кроме того, по территории страны протекает множество рек, которые в настоящее время испытывают техногенное воздействие, обусловленное большим количеством вредных выбросов и стоков гигантов химической индустрии.

С другой стороны в ряде регионов Российской Федерации отходы сельскохозяйственных производств - источники дополнительной экологической опасности. Так, в РФ в год образуется до 80 тыс.т. шелухи гречихи (ШГ), 18 тыс.т. шелухи риса (ШР). Утилизация данных отходов является отдельной экологической проблемой. Неконтролируемый вывоз отходов в отвал ведет к загрязнению территории и нарушению ландшафта. Достигнув определенных насыпных объемов, отходы становятся источником достаточно мощного тепловыделения, провоцирующего интенсивное горение, что приводит к загрязнению окружающей среды и созданию пожароопасной ситуации.

Известен способ очистки водной поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, включающий нанесение на загрязненную поверхность воды лузги зерен гречихи в два приема, наносят необработанную лузгу в первый прием не более 0,5 г на 1 г нефтепродукта (патент РФ №2114064, МПК C02F 1/28, Е02В 15/04, B01J 20/22, опубл. 27.06.1998 г.).

Недостатком данного способа является способность ШГ с адсорбированным нефтепродуктом тонуть, кроме того, вследствие низкой удерживающей способности, при извлечении лузги с поглощенным ею нефтепродуктом с помощью сетки, происходит сток части адсорбированного нефтепродукта, что приводит к вторичному дополнительному загрязнению водной поверхности. Также недостатком данного способа является низкая эффективность сорбента (нефтеемкость 0.7 г/г), способность ШГ с адсорбированным нефтепродуктом тонуть, что ведет к дополнительному загрязнению водоемов. Технология нанесения ШГ на загрязненную поверхность двухстадийная, что усложняет процесс очистки, а собственно сорбент непроизводительно расходуется вследствие распыления не только на загрязненную, но и чистую поверхность. Также отсутствует возможность многократного использования сорбента и большие его потери при нанесении на загрязненную поверхность. В качестве метода утилизации предлагается единственный способ - сжигание.

Известен также способ очистки поверхностей от нефти и жидких нефтепродуктов, включающий обработку загрязненной поверхности сорбентом, в качестве которого используют полиуретановый (ПУ) полужесткий мелкопористый пенопласт с низкой кажущейся плотностью 8-12 кг/м³ и размерами пор 0,3-1,2 мм, предварительно разрезанный на пластины любых размеров или в виде крошки, сбор насыщенного нефтью сорбента с последующей транспортировкой его к отжимному механизму и возврат очищенного сорбента к месту очистки водной поверхности (патент РФ №2241803, МПК Е02В 15/04, C02F 1/28, B01J 20/00, опубл. 10.12.2004 г.).

Недостатком этого способа является невысокая прочность сорбента, имеющего плотность 8-12 кг/м³, что снижает возможность сбора без повреждения и многократной регенерации нефти и жидких нефтепродуктов путем центрифугирования или отжима.

Кроме того, в предлагаемом способе сорбент доставляется на место аварии в готовом состоянии, что предполагает большое количество и объемы транспортных средств (до нескольких десятков кубических метров), поскольку плотность сорбента очень мала. Несмотря на то, что поглощающая способность у заявленного сорбента высока и составляет 35-45 г/г сырой нефти, в реальности такая степень насыщения приведет к чрезмерному росту веса частиц насыщенного сорбента (выше плотности воды), что вызовет загрязнение за счет погружения на дно водоема сорбента с поглощенным продуктом при видимой очистки поверхности водоема. При штормовой погоде и сильных волнениях происходит всплывание сорбента с поглощенными продуктами, что вызывает вторичное загрязнение поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, относящемуся к ПУ сорбенту углеводородов, является ПУ сорбент углеводородов по патенту РФ №2188072, МПК B01J 20/26, C02F 1/28 (опубл. 27.08.2002 г.).

Этот сорбент представляет собой продукт взаимодействия одного или нескольких полиэфирполиолов с ароматическим изоцианатом и водой при массовом соотношении 1:0,5-2,0:0,083-0,25 соответственно, с кажущейся плотность 20 кг/м³ и долей пор размером более 50 мкм, составляющей не менее 50% от общего числа пор.

Недостатком данного сорбента является невысокая прочность, имеющего плотность 20 кг/м, что снижает возможность его сбора и многократной регенерации нефти и жидких нефтепродуктов, необходимость изготовления сорбента в производственных условиях с последующей доставкой на место аварии в готовом состоянии, а это и большое количество, и объемы транспортных средств (до нескольких десятков кубических метров). Кроме того, вероятность загрязнения водоемов, за счет высокой поглощающей способности сорбента, из-за погружения их на дно при видимой очистке поверхности водоема, а при штормовой погоде и сильных волнениях происходит всплывание сорбента с поглощенными продуктами, что вызывает вторичное загрязнение поверхности.

В этом же патенте описан способ очистки водных сред и твердых поверхностей от углеводородных загрязнений путем их обработки сорбентом, в качестве которого используют ПУ сорбент углеводородов, описанный выше. Этот способ по причинам, описанным выше, требует изготовление сорбента из индивидуальных реагентов в производственных условиях, существенных затрат времени и дорогостоящих исходных материалов.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении прочности сорбента, в увеличении эффективности его использования при очистке поверхностей от нефти жидких нефтепродуктов за счет снижения времени поглощения углеводородных загрязнений, снижения экономических затрат вследствие использования в составе сорбента отходов зерновых продуктов. Кроме того, в предлагаемом изобретении имеется возможность изготовления сорбента на месте аварии в режиме чрезвычайных ситуаций на мобильном комплексе.

Для получения указанного технического результата в предлагаемом ПУ сорбенте углеводородов, представляющем собой продукт взаимодействия с ароматическим изоцианатом и долей пор размером более 50 мкм, составляющей не менее 50% от общего числа пор, продукт взаимодействия состоит из смеси компонентов - компонента А для эластичного и жесткого пенополиуретана (ППУ) в массовом соотношении от 20:80 до 80:20 соответственно, компонента Б, включающего ароматический изоцианат или изоцианаты, так и их смеси с низкомолекулярными полиолами, взятых как сумма соотношения А:Б=1,0:0,6-1,3 и отходов зерновых продуктов до 60% от массы смеси, с кажущейся плотностью до 50 кг/м³. Кроме того, в качестве отходов зерновых продуктов может быть использована ШГ, или ШР, или их смесь в любом соотношении, продукт используют в виде крошки с условным диаметром от 0,5 до 4,0 см, а сорбент представлен в виде матов или бонов.

Полученный сорбент обладает высокой удерживающей способностью, т.е. поглощенный нефтепродукт в течение длительного времени (от 15 минут до нескольких суток) не вытекает из его пор, что позволяет без проблем транспортировать насыщенный сорбент к месту его переработки, повышенной прочностью при плотности 50 кг/м³, что позволяет многократно регенерировать углеводороды. Важным фактором является то, что производство сорбента можно организовать не только в промышленных условиях, но и на месте аварии на мобильной установке, а это исключает экономические затраты на перевозку объемного сорбента низкой плотности, значительно снижает время реагирования на возникшую чрезвычайную ситуацию. Нефтеемкость полученного ПУ сорбента достигает 16 г/г. Кроме того, поглощение сорбентом углеводородов происходит с высокой скоростью и завершается в течение 15 минут.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе очистки водных сред и твердых поверхностей от углеводородных загрязнений путем их обработки ПУ сорбентом углеводородов используют ПУ сорбент углеводородов по пп.1-6.

Предлагаемый способ очистки водных сред и твердых поверхностей от углеводородных загрязнений позволяет с помощью полученного ПУ сорбента углеводородов повысить эффективность очистки поверхности от нефти, нефтепродуктов и твердых поверхностей от углеводородных загрязнений за счет совместного использования сорбционной способности как ПУ составляющей, так и отходов зерновых продуктов, которые способны поглощать нефтепродукты. Введение отходов зерновых производств в сорбент повышает их удерживающую способность. А ПУ составляющая, полученная на основе смеси полиэфирполиолов для эластичного и жесткого ППУ, проявляет олеофильные свойства, т.е. высокую сорбционную способность по отношению к нефтепродуктам благодаря химической структуре и наличию открытых пор, характерных для эластичных ППУ. Кроме того, присутствие закрытых пор позволяет сорбенту сохранять «плавучесть».

Благодаря тому, что ПУ сорбент получается на основе смеси полиэфирполиолов, используемых для получения эластичных и жестких ППУ, варьируя их соотношением можно добиваться необходимой степени плотности, пористости и эластичности.

Получение ПУ сорбента углеводородов заключается в смешении компонентов в течение 2-10 минут в емкости с перемешивающим устройством: смесь компонентов - компонента А эластичного и жесткого ППУ в массовом соотношении от 20:80 до 80:20 соответственно, компонента Б, включающего ароматический изоцианат или изоцианаты, так и их смеси с низкомолекулярными полиолами, взятых как сумма соотношения А:Б=1,0:0,6-1,3, и отходов зерновых продуктов до 60% от массы смеси, подаваемые с помощью дозатора. Способ получения сорбента можно осуществить по одной из двух технологий. Согласно первой технологии производится смешение двух гидроксилсодержащих составляющих, включающих смесь полиэфирполиолов для эластичного и жесткого ППУ с последующим одновременным или порционным в 2-5 приема добавлением отходов зерновых продуктов при перемешивании с дальнейшим добавлением при перемешивании компонента Б и изготовлением сорбента. По второй технологии производится непосредственное смешение смеси компонентов А, Б и отходов зерновых продуктов при перемешивании с последующим изготовлением сорбента. Для мобильного комплекса, используемого для получения сорбента в режиме чрезвычайной ситуации, стадию смешения наполненных компонентов А для жесткого и эластичного ППУ целесообразно проводить заранее в производственных условиях. Изготовленный ПУ сорбент углеводородов в дальнейшем подвергают резке или дроблению с целью получения сорбента в виде матов, бонов и крошки с условным диаметром от 0,5 до 4,0 см и использования для обработки загрязненной поверхности.

Способ сбора нефти и жидких нефтепродуктов с загрязненной поверхности включает нанесение на нее сорбента, предварительно изготовленного в виде блоков. крошки, бонов, наполненных крошкой сорбента. После 15-минутной обработки насыщенный сорбент транспортируют к отжимному механизму с последующим возвратом очищенного сорбента к месту очистки поверхности.

Выделенные путем отжима или центрифугирования продукты разливов очищаются традиционными методами, например дистилляцией. При этом возврат разлившегося продукта достигает до ˜ 80%.

Поскольку время процесса получения сорбента мало и составляет от 2 до 10 минут, а объем получаемого сорбента в 10-15 раз больше объема исходных составляющих появляется возможность изготовления поглотителя на месте разлива в мобильном комплексе, включающем емкости для компонентов А, Б, ШГ, смесительное устройство, форму для сорбента и измельчитель, а также электрогенераторную установку, приводящую в действие перемешивающие устройства. Мобильный комплекс может устанавливаться на передвижной платформе или грузовом автомобиле, вертолете, плавсредствах и т.п.

Для небольших участков разлива, а также разливов в труднодоступных местах целесообразно использовать переносную установку весом до 50 кг или малую заплечную установку ручного управления, включающую емкости для компонентов сорбента и смесительное устройство.

Предлагаемый ПУ сорбент распределяют на загрязненной нефтепродуктами водной или твердой поверхности. При этом химическое строение полимерной матрицы сорбента в сочетании с высокоразвитой поверхностью пор оптимального размера обеспечивают его высокое сродство к любым углеводородам и, в конечном итоге, низкий удельный расход по отношению к загрязняющему нефтепродукту. Поглощение сорбентом углеводородов происходит с высокой скоростью и завершается в течение не более 15 минут, при этом до 90% сорбционной емкости реализуется уже в течение первых 1-2 минут. По окончании сорбции насыщенный нефтепродуктом сорбент может быть собран с очищенной поверхности с помощью традиционно используемых плавающих преград (сети, ограждающие боны и т.п.) и удален с помощью механических устройств.

По окончании процесса очистки поверхности насыщенный сорбент благодаря своей эластичности подвергается многократной (до 8-10 циклов) регенерации с помощью отжимных устройств валкового типа, центрифугирования или экстракции. Регенерированный сорбент возвращают для повторного использования. С каждым циклом «сорбция - отжим» поглощающая способность, эластичность и прочность сорбента постепенно снижается, после чего отработанный сорбент подлежит утилизации путем добавления в битум при строительстве и ремонте гидрофобных дорожных и аэродромных покрытий, городских улиц и площадей или использование отработанного сорбента после приложения к нему давления (например, катка асфальтоукладчика, пресса при производстве плит с сопутствующей теплообработкой) в качестве гидрофобного покрытия, например для дорог, для аэродромов, для гидротехнических сооружений и т.д. Таким образом, производство и использование сорбента безотходно.

Предлагаемый сорбент отличается от известного упрощенной технологией получения (использованием готовых компонентов, выпускаемых промышленностью, а также некондиционных продуктов), использование отходов зерновых продуктов - ШГ, ШР или их смесей в любых соотношениях, возможностью приготовлением сорбента не только в производственных условиях, но и в режиме чрезвычайных ситуаций непосредственно на месте аварии (по прототипу только в производственных условиях), способом применения сорбента для сбора нефти и жидких нефтепродуктов с загрязненной поверхности. В качестве способов утилизации кроме добавления отработанного сорбента в битумные мастики, асфальтобетонные составы, а также сжигания предлагается использование его при получении арболита прессованием из цемента. Кроме того, сорбент может быть использован в качестве фильтрующего материала для очистки водных сред от нефти и жидких нефтепродуктов как на локальных, так и на общезаводских очистных сооружениях, а также для очистки газовых выбросов в атмосферу (в прототипе отсутствует). Другой областью использования изобретения является возможность применения композиционного материала на основе отходов зерновых производств и ППУ в качестве теплоизоляционного, шумопоглощающего, отделочного и упаковочного материалов (в прототипе отсутствует). Кроме того, сорбент может быть помещен внутрь сетчатого рукава (чулка) требуемого диаметра и длины. Такая форма применения сорбента в виде ограждающих - поглощающих бонов удобна во всех тех случаях, когда требуется предотвратить распределение разлившихся в результате аварий или при операциях при загрузке танкеров нефтепродуктов по водной поверхности, осуществить локализацию нефтяного пятна и его траление к месту сбора нефти. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Для получения сорбента с высокими сорбционными характеристиками должно соблюдаться соотношение смеси компонентов - компонента А для эластичного и жесткого ППУ в массовом соотношении от 20:80 до 80:20 соответственно, компонента Б, включающего ароматический изоцианат или изоцианаты, так и их смеси с низкомолекулярными полиолами, взятых как сумма соотношения А:Б=1,0:0,6-1,3 и отходов зерновых продуктов до 60% от массы смеси, с кажущейся плотностью до 50 кг/м³. При использование компонента А с содержанием эластичной составляющей в смеси менее 20%, а жесткой более 80% получается сорбент плотностью менее 20 кг/м³, с долей открытых пор менее 50% с низкой поглощающей способностью менее 10 г/г и с недостаточной прочностью, что приводит к разрушению его при извлечении в насыщенном виде и делает невозможным его повторное использование. При использовании компонента А с содержанием эластичной составляющей более 80%, а жесткой менее 20% получается очень «тяжелый» сорбент с плотностью выше 50 кг/м³ с долей открытых пор более 80%, поглощающая способность сорбента выше 16 г/г, однако, он быстро «тонет», что приводит к вторичному загрязнению. Кроме того, сорбент на основе компонента А с содержанием эластичной составляющей более 80%, проявляет олеофильные свойства, то есть имеет высокую сорбционную способность по отношению к нефтепродуктам и в меньшей степени способен поглощать чистую воду, то есть быть гидрофильным. В свою очередь, сорбент на основе компонента А с содержанием эластичной составляющей менее 20% обладает плохой олеофильностью и хорошей гидрофобностью. Он практически не сорбирует нефть, главным образом из-за своей закрытопористой структуры, которая в то же время позволяет ему сохранять хорошую «плавучесть».

Благодаря тому, что ПУ сорбент получается на основе компонента смеси - компонента А для эластичного и жесткого ППУ, варьируя их соотношением можно добиваться необходимой степени плотности, пористости и эластичности.

При соотношении А:Б более 1,0:1,3 сорбент не формируется, а пена сжимается в процессе получения (коллапсирует). При соотношении А:Б менее 1,0:0,6 сорбент также не формируется или вообще не вспенивается.

ПУ сорбент на основе компонентов А и Б с содержанием наполнителя в количестве более 60 мас.% приводит к неравномерности распределения наполнителя в ППУ, к росту плотности и жесткости, что делает невозможным извлечение нефти из сорбента, а также многократное его использование. Сорбент, не содержащий наполнителя, имеет низкую поглощающую способность и менее экономичен из-за отсутствия дешевого наполнителя.

Размер крошки также оказывает влияние на поглощающую способность сорбента. С ростом размера крошки (от усл. диаметр 0,5 см до 4,0 см) поглощающая способность снижается за счет уменьшения площади контакта сорбата с сорбентом. Максимальный диаметр крошки без существенного снижения сорбционной способности сорбента 4,0 см. Использование крошки диаметром менее 0,5 см приводит к слеживанию сорбента, потере мелких частиц крошки через ячейки сетки бонов.

Получение ПУ сорбента поясняется примерами.

Пример 1

ПУ сорбент углеводородов получают из смеси компонентов - компонента А для эластичного и жесткого ППУ в массовом соотношении 80:20 соответственно, компонента Б, включающего как ароматический изоцианат или изоцианаты, так и их композицию с низкомолекулярными полиолами, взятых как сумма отношения А:Б=1,0:0,6, и 20% ШГ от массы смеси.

Получение ПУ сорбента углеводородов заключается в смешении компонентов в течение 2-10 минут в емкости с перемешивающим устройством: смесь компонентов А - эластичного и жесткого полиэфирполиолов, компонента Б и ШГ. Полученная смесь выливается в предварительно приготовленную форму, выложенную полиэтиленовой пленкой или покрытую антиадгезионной смазкой, где в течение нескольких минут происходит процесс вспенивания и отверждения. Полученный ППУ имеет кажущуюся плотность 35 кг/м ³ и открытопористую структуру с 80%-ной долей пор размером менее 50 мкм. Готовый сорбент дробят на роторной дробилке совместно с отходами, полученными от резки блоков с целью получения крошки - частиц неправильной формы со средним размером 0,5 до 4,0 см, предпочтительнее 0,5-2,0 см частиц и наносят на загрязненную поверхность, после 15 минут сорбции сорбент с поглощенным продуктом с помощью механических устройств извлекается с очищенной поверхности. По окончании процесса очистки поверхности насыщенный сорбент подвергается регенерации с помощью отжимных устройств валкового типа, центрифугирования или экстракции. Регенерированный сорбент возвращается для повторного использования в количестве до 10 раз.

Пример 2

ПУ сорбент углеводородов получают из смеси компонентов - компонента А и компонента Б, взятых как сумма соотношения А:Б=1,0:1,1, и 40% ШГ от массы смеси. Полученный ППУ имеет кажущуюся плотность 40 кг/м³ и открытопористую структуру с 75%-ной долей пор размером менее 50 мкм. Готовый сорбент режут на блоки в виде «листов», «брусков», «салфеток» или «пластин» и т.д. Листы используют для поглощения разливов как на твердой, так и на водной поверхности в промышленных производствах, на топливозаправочных станциях, при транспортировке и т.п. Использование брусков и пластин аналогично применению листов, а также они могут употребляться для изготовления боновых заграждений. Применение салфеток характерно для малых разливов углеводородов для заключительной стадии обработки очищаемой поверхности.

Пример 3

ПУ сорбент углеводородов получают из смеси компонентов - компонента А для эластичного и жесткого ППУ в массовом соотношении 80:20 соответственно, компонента Б, включающего как ароматический изоцианат или изоцианаты, так и их композицию с низкомолекулярными полиолами, взятых как сумма отношения А:Б=1,0:1,3, и 60% ШГ от массы смеси. Полученный ППУ имеет кажущуюся плотность 45 кг/м³ и открытопористую структуру с 70%-ной долей пор размером менее 50 мкм. Последующие операции аналогичны примеру 1. Применение сорбента наряду с описанными 1-2 возможно для очистки загрязненных стоков.

Пример 4

ПУ сорбент углеводородов получают из смеси компонентов - компонента А в массовом соотношении 60:40 соответственно, компонента Б, взятых как сумма отношения А:Б=1,0:0,6, и 20% ШР от массы смеси. Полученный ППУ имеет кажущуюся плотность 30 кг/м ³ и открытопористую структуру с 75%-ной долей пор размером менее 50 мкм. Использование сорбента аналогично примерам 1-3. Регенерированный сорбент возвращается для повторного использования в количестве до 10 раз. Отработанный сорбент сжигают в качестве топлива (калорийность свыше 6000 ккал/кг) для получения тепла.

Пример 5

ПУ сорбент углеводородов получают из смеси компонентов - компонента А в массовом соотношении 40:60 соответственно, компонента Б, взятых как сумма отношения А:Б=1,0:1,0, и 40% ШР от массы смеси. Полученный ППУ имеет кажущуюся плотность 30 кг/м³ и открытопористую структуру с 70%-ной долей пор размером менее 50 мкм. ПУ сорбент, полученный в виде крошки по примеру 1, заполняют эластичный бон длиной 10 м и диаметром 0,1 м, используемый для локализации пятна пролитого нефтепродукта на поверхности воды. Внутрь замкнутого бонового заграждения помещают дизельное топливо в количестве 1 кг, поверх которого насыпают крошку сорбента в количестве 25 г. Через 1-2 минуты на поверхности не остается видимых следов дизельного топлива. Сорбент с поглощенным продуктом извлекают с помощью мелкой сетки из воды и направляют на регенерацию по примеру 5.

Пример 6

ПУ сорбент углеводородов получают из смеси компонентов А в массовом соотношении 60:40 соответственно, компонента Б, взятых как сумма отношения А:Б=1,0:1,3, и смеси ШГ и ШР в соотношении 20:40 соответственно от массы смеси А и Б. Полученный ППУ имеет кажущуюся плотность 45 кг/м³ и открытопористую структуру с 65%-ной долей пор размером менее 50 мкм. Сорбент в виде крошки в количестве 5 г наносят на поверхность нефти в количестве 80 г площадью 0,15 м². По прошествии 15 минут насыщенный сорбент извлекают и подвергают регенерации путем отжима между двух валков. В результате отжима извлекают 79,6 г (99,5%) пригодной для переработки нефти, а регенерированный сорбент пригоден для 10-кратного повторного использования.

Пример 7

ПУ сорбент углеводородов получают на мобильном комплексе из заранее приготовленной в стационарных производственных условиях смеси компонентов А - эластичного и жесткого ППУ в массовом соотношении 60:40 соответственно и 60% ШГ, вносимой в компонент А в три приема от массы смеси, с компонентом Б, включающего как ароматический изоцианат или изоцианаты, так и их композицию с низкомолекулярными полиолами, взятых как сумма отношения А:Б=1,0:1,3 на мобильном комплексе, включающем емкости для компонентов А с ШГ или ШР или их смеси в любых соотношениях, компонента Б, смесительное устройство, форму для сорбента и измельчитель, а также электрогенераторную установку, приводящую в действие перемешивающие устройства. Мобильный комплекс может устанавливаться на передвижной платформе или на грузовом автомобиле, вертолете, плавсредствах и т.п. В натурных условиях сорбент в виде крошки с условным диаметром до 2 мм в количестве 30 г наносили на разлив дизельного топлива в количестве 0,5 кг площадью 2 м². По прошествии 5 мин, когда процесс сорбции полностью завершается, и на поверхности воды не осталось видимых следов углеводорода, насыщенный им продукт извлекли из водной среды и подвергли регенерации путем пропускания сорбента через валковый агрегат. Отжатое дизельное топливо собирали и вновь отправляли в воду, а регенерированный сорбент повторно использовали для его поглощения и т.д. После 3 циклов сорбции-регенерации из водной фазы выделено 495 г дизельного топлива. Поглощающая способность использованного сорбента сохраняется на уровне 70% от исходной вплоть до 10 циклов.

Пример 8

ПУ сорбент углеводородов получают из смеси компонентов А - эластичного и жесткого ППУ в массовом соотношении 60:40 соответственно, компонента Б, включающего как ароматический изоцианат или изоцианаты, так и их композицию с низкомолекулярными полиолами, взятые в соотношении - сумма А:Б=1,0:1,3, и 60% ШГ от массы смеси. Получение ПУ сорбента углеводородов заключается в смешение компонентов в течение 2-10 минут в емкости с перемешивающим устройством: смесь компонентов - наполненного компонента А эластичного и жесткого полиэфирполиолов, компонента Б и ШГ. Полученная смесь выливается в предварительно приготовленную форму, выложенную полиэтиленовой пленкой или покрытой антиадгезионной смазкой, где в течение нескольких минут происходит процесс вспенивания и отверждения. Полученный ППУ имеет кажущуюся плотность 45 кг/м³ и открытопористую структуру с 80%-ной долей пор размером менее 50 мкм. Готовый сорбент разрезают на пластины и используют для нанесения на разливы углеводородов. В натурных условиях сорбент в виде пластин размером 100×100×10 мм в количестве 31,5 г наносили на разлив нефти в количестве 0,5 кг площадью 2 м. По прошествии 15 мин, когда процесс сорбции полностью завершается и на поверхности воды не осталось видимых следов углеводорода, насыщенный им продукт извлекли из водной среды и подвергли регенерации путем пропускания сорбента через валковый агрегат. Отжатую нефть собирали и вновь отправляли в воду, а регенерированный сорбент повторно использовали для его поглощения и т.д. После 3 циклов сорбции-регенерации из водной фазы выделено 490 г нефти. Поглощающая способность использованного сорбента сохраняется на уровне 70% от исходной вплоть до 10 циклов.

Пример 9

ПУ сорбент, полученный по примеру 8, в качестве фильтрующего материала в форме диска диаметром 200 мм, толщиной 20 мм помещается в трубопровод, по которому сливаются загрязненные индустриальным маслом водные стоки с содержанием индустриального масла в количестве 0,013 г на литр воды. С помощью ПУ фильтра происходит полная очистка воды в количестве 30461 л.

Полученные данные сведены в таблицах 1, 2.

Таким образом, предлагаемый ПУ сорбент за счет своей структуры, варьируя соотношениями компонентами А и Б для эластичного и жесткого ППУ, можно получить сорбент с заданными свойствами (кажущейся плотностью, долей открытопористой структуры и прочностью). Технология получения сорбента позволяет его изготавливать в режиме чрезвычайной ситуации на мобильном комплексе непосредственно на места разлива необходимой формы, в виде матов или крошки, т.к. время приготовления сорбента не более 2-10 минут, а объем получаемого материала в ˜10 раз больше исходных составляющих. Процесс поглощения разлива сокращается в 2 раза и достигает для ПУ сорбента 15 минут, что в значительной степени повышает эффективность сорбционного процесса. За счет того, что в состав композиции ПУ сорбента вводятся отходы зерновых продуктов, решается как экологическая проблема утилизации данных отходов, так в значительной степени снижается стоимость данного поглотителя по сравнению с прототипом. Сорбент имеет широкий спектр возможностей утилизации за счет добавления отработанного сорбента в битумные мастики, асфальтобетонные составы, а также сжигания. Предлагается использование его при получении арболита прессованием из цемента. Кроме того, сорбент может быть использован в качестве фильтрующего материала для очистки водных сред от нефти и жидких нефтепродуктов как на локальных, так и на общезаводских очистных сооружениях, а также для очистки газовых выбросов в атмосферу (в прототипе отсутствует). Другой областью использования изобретения является возможность применения композиционного материала на основе отходов зерновых производств и пенополиуретана в качестве теплоизоляционного, шумопоглощающего, отделочного и упаковочного материалов (в прототипе отсутствует). Кроме того, сорбент может быть помещен внутрь сетчатого рукава (чулка) требуемого диаметра и длины. Такая форма применения сорбента в виде ограждающих -поглощающих бонов удобна во всех тех случаях, когда требуется предотвратить распределение разлившихся в результате аварий или при операциях при загрузке танкеров нефтепродуктов по водной поверхности, осуществить локализацию нефтяного пятна и его траление к месту сбора нефти.

Были проведены натурные испытания сорбента на экспериментальных разливах площадью до 20 м², отдельные результаты которых отражены в примерах 7, 8.

Таблица 1№ п/пСоотношение компонентов Аэл:Ажс, мас.%Соотношение компонентов А:Б, мас.%Содержание отходов зерновых продуктов, мас.%Кажущаяся плотность, кг/см³Доля пор открытопористой структуры, %Прочность на сжатие, кПаГречихаРиспрототип-1,0:1,13--126050180:201,0:0,62003580110280:201,0:1,04004075105380:201,0:1,36004570105460:401,0:0,60203075100560:401,0:1,320404565110640:601,0;1,00403070105760:401,0;1,36005080110860:401,0;1,36004580110

Таблица 2№ п/пВремя поглощения, минНефтеемкость, г/гЧисло циклов сорбция отжимКоличество отжатой нефтиЦена сорбента, у.е.прототип3030198,0111514198,00,821513198,00,631515199,00,441513198,00,851516199,50,461-215199,8 диз. топливо0,675 (1 цикл)16399,0 диз. топливо0,481515,5198,00,4

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки водных и твердых поверхностей от нефти и нефтепродуктов при ликвидации аварий или катастроф. Полиуретановый сорбент углеводородов представляет собой продукт взаимодействия смеси компонентов - компонента А эластичного и жесткого пенополиуретанов в массовом соотношении от 20:80 до 80:20, соответственно, и компонента Б, включающего как ароматический изоцианат или изоцианаты, так и их композицию с низкомолекулярными полиолами, взятых как сумма отношения А:Б=1,0:0,6-1,3, и отходы зерновых продуктов до 60% от массы смеси, таких как шелуха гречихи или риса или их смесь с кажущейся плотностью до 50 кг/м³, сорбент выполнен в виде крошки с условным диаметром от 0,5 до 4,0 см, или в виде матов или бонов. Способ очистки водных сред и твердых поверхностей от углеводородных загрязнений заключается в их обработке заявленным полиуретановым сорбентом углеводородов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Полиуретановый сорбент углеводородов, представляющий собой продукт взаимодействия с ароматическим изоцианатом и с долей пор размером более 50 мкм, составляющей не менее 50% от общего числа пор, отличающийся тем, что продукт взаимодействия состоит из смеси компонентов - компонента А эластичного и жесткого пенополиуретанов в массовом соотношении от 20:80 до 80:20 соответственно, компонента Б, включающего как ароматический изоцианат или изоцианаты, так и их смеси с низкомолекулярными полиолами, взятых как сумма отношения А:Б=1,0:0,6-1,3, и отходов зерновых продуктов до 60% от массы смеси с кажущейся плотностью до 50 кг/м³.2. Полиуретановый сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов зерновых продуктов использована шелуха гречихи.3. Полиуретановый сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов зерновых продуктов использована шелуха риса.4. Полиуретановый сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов зерновых продуктов используют смеси шелухи гречихи и риса в любом соотношении.5. Полиуретановый сорбент по п.1, отличающийся тем, что он представляет собой продукт в виде крошки с условным диаметром от 0,5 до 4,0 см.6. Полиуретановый сорбент по п.1, отличающийся тем, что он представляет собой продукт в виде матов или бонов.7. Способ очистки водных сред и твердых поверхностей от углеводородных загрязнений путем их обработки полиуретановым сорбентом углеводородов, отличающийся тем, что используют полиуретановый сорбент углеводородов по пп.1-6.