СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОБНОГО НЕФТЕСОРБЕНТА Российский патент 2018 года по МПК B01J20/22 B01J20/10 B01J20/32 

Изобретение относится к составу твердых сорбентов для обработки воды при загрязнении нефтепродуктами.

Известен патент РФ на изобретение №2201898, МПК B01J 20/24, C02F 1/28 «Способ очистки воды от масло и нефтепродуктов». Область использования: ликвидация техногенных загрязнений окружающей среды, а именно очистка воды (производственной и сточной) от масло- и нефтепродуктов на предприятиях по транспортировке, реализации и использованию нефтепродуктов (в том числе нефти), топлива, смазочных масел и других технологических жидкостей. Сущность изобретения: воду обрабатывают гидрофобным сорбентом - продуктом измельчения целлюлозосодержащего материала - отходов ламинированных полиолефиновой пленкой бумаги, картона или их смеси в воздушной среде в молотковой дробилке. Продукт измельчения имеет фракционный состав, мас. %: мелкая фракция размером 0,5-0,9 мм - 20-30; крупная фракция размером 1,0-2,0 мм - 70-80. Указанную обработку проводят в сосуде с двойными перфорированными стенками при плотности заполнения межстеночного пространства сорбентом 0,03-0,06 г/см³. Затем воду фильтруют через пористый листовой материал плотностью 150-500 г/м², сформированный из указанного продукта измельчения отходов ламинированных бумаги, картона или их смеси. Изобретение позволяет повысить степень очистки от масло- и нефтепродуктов до 98%.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент на изобретение № WO 1997007883 МПК B01J 20/24; C02F 1/28; Е02В 15/04; C02F 1/68, «Сорбент, содержащий сфагновые растения». Сорбент содержит высушенные сфагнум растения для сорбции и гидрофобный растворитель. Способ получения сорбента, содержащего сфагновые растения, заключается в том, что сфагновые растения высушивают, после чего распыляют на них гидрофобный растворитель в виде парафина, или изопропанола и т.д.

Недостатками данного сорбента является то, что он за счет органического происхождения впитывает воду, а значит увеличивается в объеме, что создает трудности при его сборе, кроме того, данный сорбент невозможно использовать во время дождя и снега, так как он впитывает большое количество влаги и тонет.

Задачей предлагаемого изобретения является создание эффективного, натурального, экологически чистого, нефтеемкого, не впитывающего воду и дешевого негигроскопичного нефтесорбента.

Поставленная задача решается за счет того, что способ получения гидрофобного нефтесорбента включает распыление силиконата натрия на сорбционный материал до формирования на нем гидрофобной пленки. В качестве сорбционного материала берут диатомитовую крошку, предварительно обожженную при температуре 600-800°C. После распыления силиконата натрия полученный продукт помещают в полиэтиленовый пакет, герметично закрывают и выдерживают от 17 до 24 часов, до полного формирования гидрофобной пленки с получением нефтесорбента. Гидрофобный нефтесорбент содержит силиконат натрия и диатомит при следующем соотношении в % масс: силиконат натрия 1-3 и ииатомит 97-99.

Существует много методов ликвидации нефтезагрязнений, однако сорбционная очистка один из самых эффективных и безопасных методов до окончательной очистки загрязненной территории и что немаловажно один из самых экономичных.

Основой сорбционной очистки является процесс применения нефтяных сорбентов для поглощения разлившейся нефти.

Сорбенты делятся на адсорбенты и абсорбенты. Адсорбенты - материалы, для которых характерен процесс поглощения путем физической поверхностной адсорбции. Абсорбенты - материалы, для которых характерен диффузионный процесс поглощения всем своим объемом. Большинство представленных на рынке сорбентов - адсорбенты.

На данный момент в РФ используется множество различных сорбентов как неорганических (минеральных), так и органических.

Сорбенты можно классифицировать как органические, на основе торфа, мха и сапропеля, на основе сырья животного и растительного происхождения, целлюлозосодержащие, синтетические и биосорбенты; и неорганические: алюмофосфатные сорбенты, сорбенты на основе дигидрофосфатов, алюмосиликатов магния и кальция, и т.д. диатомит.

При оценке эффективности сорбентов обычно руководствуются тремя критериями: нефтеемкостью, влагоемкостью и плавучестью. Оценка эффективности может быть определена согласно ТУ-214-10942238-03-95 «Оценка эффективности сорбента».

Их поглотительная способность различается значительно. Постоянными остаются технико-экономические критерии выбора: соотношение поглотительная способность/цена. Но при современном загрязнении природных ресурсов необходимо посмотреть на проблему со стороны экологии. Применяемый сорбент, прежде всего, должен максимально решать экологические проблемы, а в идеале, оптимизировать затраты на ликвидацию последствий разливов.

Наиболее эффективным на сегодняшний день считается сорбент на основе канадского торфяного сфагнового мха (прототип). Были получены положительные результаты на способность сорбента биоразложению нефти.

Сорбент на основе канадского торфяного сфагнового мха обладает высокой нефтеемкостью он впитывает до 90 кг нефти на 1 кг сорбента, но это возможно только при определенной технологии, а сам сорбент разлетается при ветре или волнении воды. То есть преимущество по нефтеемкости становится одновременно и его недостатком.

При этом с экологической точки зрения, более важными становятся: отсутствие десорбции, степень очистки и гигроскопичность. С точки зрения практики применения сорбенты с высоким уровнем нефтеемкости тяжело использовать с максимально возможным уровнем сбора углеводорода. Они также имеют очень низкий удельный вес и их тяжело использовать при наличии ветра и волнения воды. Кроме этого сорбент на основе канадского торфяного сфагнового мха очень гигроскопичен, что позволяет ему впитывать огромное количество влаги, тем самым лишает возможности использовать его при неблагоприятных погодных условиях, а также он может погрузится в воду, что значительно затруднит сбор отработанного сорбента.

В связи с ужесточающимся экологическим законодательством требуется использовать сорбент, который является экологически безопасным решением при ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, обладает возможностью работы на воде и суше, имеет высокую степень очистки, и удобен в применении.

Такой сорбент может помочь при неровном ландшафте, например в оврагах или заболоченных местностях, где подъезд тяжелой и габаритной техники невозможен. В таких ситуациях сорбент может стать основным методом ликвидации последствий разлива. Засыпав пораженную местность, сорбент впитывает в себя нефтепродукты, останавливает распространение разлива нефти и локализует его, убирая видимость и запах.

Нефтесорбент, разработанный авторами, относится к разряду сорбентов на минеральной основе. Нефтесорбент представляет собой материал на основе природных диатомитов, содержащих некоторое количество гидрофобизирующих добавок.

Суть заявляемого изобретения состоит в том, что: способ получения гидрофобного нефтесорбента заключается в том, что предварительно обжигают диатомитовую крошку при температуре 600-800°C. Обжигают крошку диатомита во вращающейся печи. После чего крошку классифицируют на фракции 0,5-0,8, 0,8-2,0, 1,0-4,0, 3,0-6,0. Необходимая фракция крошки диатомита зависит от места загрязнения, толщины пленки нефтепродуктов и некоторых других природных факторов. После обжига на крошку распыляют силиконат натрия. Распыление проводят равномерно. Затем полученный продукт помещают в полиэтиленовые пакеты и закрывают герметично. Далее выдерживают от 17 до 24 часов, до полного формирования на сорбенте гидрофобной пленки. Гидрофобная пленка делает продукт плавучим за счет понижения водопоглощения до 1-2% (такими свойствами обладает силиконат натрия). Благодаря предлагаемому способу гидрофобный нефтесорбент обладает очень высокой нефтеемкостью, до 200% (т.е. 1 кг сорбента способен поглотить 200 кг нефтепродукта).

В результате продолжительных экспериментальных исследований авторами была найдена гидрофобизирующая композиция, обладающая химическим родством с носителем и гидрофобными свойствами по отношению к внешней среде (водной фазе). В итоге получен гиброфобный нефтесорбент, способный сохранять гидрофобные свойства при длительном (по результатам наших трехлетних исследований) контакте с водной средой, благодаря этому - уникальному по сравнению с другими нефтесорбентами свойству. Предлагаемый гидрофобный нефтесорбент успешно используется не только для ликвидации разливов нефтепродуктов и поверхностных загрязнений, но и как эффективный сорбционный материал для очистки нефтезагрязненных поверхностных стоков и сточных вод. в разработанных авторами схемах очистки поверхностных нефтезагрязненных стоков и сточных вод, сорбционные фильтры содержащие предлагаемый гидрофобный нефтесорбент используются в качестве конечных ступеней очистки для доведения степени очистки по нефтепродуктам до норм сброса в бассейны канализации, или при необходимости, до норм сброса в окружающую среду.

Благодаря своим уникальным характеристикам, предлагаемый гидрофобный нефтесорбент получил широкое применение в нефтеперерабатывающей отрасли, а также на АЗС, в морских и речных портах, на судах, где нефтесорбент используется в целях ликвидации разливов и загрязнений нефтью и нефтепродуктами. Гидрофобный нефтесорбент применяют также для очистки от нефти поверхностей водоемов и земельных участков. Использование гидрофобного нефтесорбента не наносит вреда окружающей среде, не нарушает экологического равновесия при попадании в почву или воду, а также очень технологично с точки зрения нанесения и последующей утилизации отработанного материала. Предлагаемый гидрофобный нефтесорбент пожаро- и взрывобезопасен, не вызывает аллергических реакций.

Основа действия гидрофобного нефтесорбента заключается в способности его впитывать в себя нефтепродукты.

Нормы расхода предлагаемого гидрофобного нефтесорбента рассчитывают индивидуально для каждого отдельного загрязненного пятна, где предварительно измеряют толщину образовавшееся пленки нефтепродукта, при этом всегда учитывают нефтеемкость, которая максимально может составлять 200%.

Авторами проведены исследования, доказывающие, что предлагаемый гидрофобный нефтесорбент работает при следующих соотношениях, мас.%:

Изобретение поясняется следующими примерами

Пример 1. Эксплуатационные характеристики гидрофобного сорбента:

нефтеемкость и водопоглощение определяли согласно ТУ214-10942238-03-95. В испытаниях использовали нефть Азнакаевского месторождения (Татарстан), выделенную из нее фракцию дизельного топлива (ДТ) и моторное масло (ММ). Предлагаемый гидрофобный нефтесорбент имеет следующие показатели: адсорбционная емкость по нефти - 200%, по ММ-165%, по фракции ДТ-170%; водопоглощение составляет 2%;

Эффективность очистки воды от нефти полученным адсорбентом определяли по результатам адсорбции нефти Азнакаевского месторождения из сточной воды в динамических условиях.

Для этого адсорбент в количестве 5 г загружали в адсорбционную колонку диаметром 25 мм и высотой 300 мм. Через адсорбционную колонку с адсорбентом пропускали 1000 мл сточной воды, содержащей 500 мг нефти.

Сточную воду фильтровали в направлении сверху вниз с постоянной скоростью, равной 1,8 м/ч.

Пример 2. Предлагаемый гидрофобный нефтесорбент использовали для очистки сточных вод автозаправочной станции в г. Самара.

Для этого адсорбент загружали в двухступенчатый безнапорный сорбционный фильтр марки ФСД-01. Масса загрузки - 14 кг (по 7 кг адсорбент а в каждую из ступеней). Габаритные размеры аппарата, м: диаметр - 0,70, высота общая - 1,14. Скорость фильтрования - 2,0 м/ч.

Производительность фильтра - 1,0 м³/ч. Содержание нефтепродуктов в сточной воде, поступающей на фильтр 110,00 мг/л. Остаточная концентрация нефтепродуктов в очищенных стоках - 0,27 мг/л, что не превышает ПДК нефти и нефтепродуктов для водных объектов хозпитьевого и культурно-бытового назначения, равная 0,30 мг/л. Отработанный адсорбент можно не утилизировать.

Пример 3. Эффективность гидрофобного нефтесорбента была подтверждена фирмой «Mapo Schmierstoffe» (Австрия) при сборе легких фракций мазута. Сорбент был использован при дорожных работах в тоннелях, с высоким содержанием грунтовых вод и повышенной влажностью. В результате ДТП опрокинулся автомобиль Скания, из которого вытекло 1,5-2 тонны мазута. Площадь разлива составила 200 квадратных метров. К утру мазут с грунта был собран. Эффективность 97%, соотношение сорбента к мазуту 3:1. Продукт зарекомендовал себя удобным в применении, составляющие его гранулы не меняли форму после впитывания загрязнения, не пылили, не являются абразивными. Гидрофобный нефтесорбент впитывает в три-четыре раза больше нефтепродуктов, чем собственный вес. Продукт показал себя экономичным в расходе.

Пример 4. Фирма «Ekost» Чехия использовала сорбент гидрофобный нефтесорбент для сбора небольших разливов нефти на водной поверхности. Гидрофобный нефтесорбент не впитывал воду, поэтому использование его для работы при дожде и снеге не представляло затруднений. Коэффициент статической нефтеемкости сорбента при наличии на воде ярких полос нефти и толщине нефтяной пленки в мм 93,3×10^-3 составил 2,723 кг нефти/кг/сорбента.

Преимущества гидрофобного нефтесорбента:

1. Высокая нефтеемкость.

2. Высокая скорость изготовления.

3. Высокая гидроскопичность.

4. Низкая стоимость производства.

Все приведенные примеры подтверждают выполнение поставленной задачи, а именно: создание эффективного, натурального, экологически чистого, нефтеемкого, не впитывающего воду и дешевого негигроскопичного нефтесорбента.

Все приведенные примеры подтверждают также подтверждают промышленную применимость предлагаемого гидрофобного нефтесорбента.

Изобретение относится к составу твердых сорбентов для обработки воды при загрязнении нефтепродуктами. Предложен способ получения нефтесорбента. Проводят распыление силиконата натрия на диатомитовую крошку, предварительно обожжённую при температуре 600-800°C. После распыления силиконата натрия полученный продукт помещают в полиэтиленовый пакет, герметично закрывают и выдерживают от 17 до 24 часов до полного формирования гидрофобной пленки. Изобретение обеспечивает получение дешевого эффективного сорбента нефтепродуктов. 4 пр., 3 табл.

Способ получения гидрофобного нефтесорбента, включающий распыление силиконата натрия на сорбционный материал до формирования на нем гидрофобной пленки, отличающийся тем, что в качестве сорбционного материала берут диатомитовую крошку, предварительно обожжённую при температуре 600-800°C, а после распыления силиконата натрия полученный продукт помещают в полиэтиленовый пакет, герметично закрывают и выдерживают от 17 до 24 часов, до полного формирования гидрофобной пленки с получением нефтесорбента, содержащего в мас.%:

Силиконат натрия 1-3 Диатомит 97-99