СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ВОДЫ ОТ НЕФТИ И ЖИДКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2018 года по МПК B01J20/16 B01J20/30 

Изобретение относится к природным сорбентам. Предложен способ получения сорбента из опоки. Измельчают Каменноярскую опоку Астраханской области, содержащую (%) SiO₂ - 86.2; Al₂O₃ – 4,15; Fe₂O₃ - 1.56; TiO₂ - 0.2; K₂O - 1.2; СаО - 1; Na₂O до 0.5; MgO до 1, просушивают при температуре 100°С, дробят, просеивают и отделяют фракции различного размера. Фракция размолотой опоки, рекомендуемой в качестве сорбента, должна содержать 75% частиц размером от 0,001 до 0,1 мм остаточной влажностью на уровне 2-5%. Изобретение позволяет получить экологически чистый сорбент.

Технический результат - расширение спектра сорбентов, полученных из опоки, с высокой сорбционной емкостью по нефти и нефтепродуктам.

Изобретение относится к способам получения сорбентов и может быть использовано для быстрого и полного удаления нефтяных загрязнений с твердой поверхности и воды.

Такие сорбенты предпочтительны при очистке и удалении нефтесодержащих жидкостей, когда неэффективно применение тяжелого оборудования, или в сочетании с последним для доочистки поверхностей.

Предлагаемый сорбент может использоваться в качестве превентивных средств на потенциально опасных объектах (нефтебазах, автопредприятиях, предприятиях воздушного и морского транспорта, магистральных трубопроводах, в районе железнодорожных путей, на территории, прилегающей к нефтегазовым буровым установкам).

Известен способ получения сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов на основе гидролизного лигнина (патент РФ №2277437). Способ получения сорбента включает щелочную обработку гидролизного лигнина. В процессе щелочной обработки отделяют твердые частицы примесей, полученную суспензию подвергают размолу и фильтрации до влажности осадка не более 70%, полученный осадок подают на гранулирование, гранулы сушат до влажности не более 8%, подвергают измельчению до размера частиц не более 5 мм и получают целевой продукт с различным гранулометрическим составом - в виде не фракционированного порошка, гранул с размерами частиц 1-5 мм мелкодисперсного порошка с размерами частиц менее 1 мм.

К недостаткам данного способа можно отнести расход реагентов и отсутствие регламента по регенерации отработанного сорбента. Нет четкого обоснования, куда девать большие количества солей, образующихся в результате щелочной и кислотной обработки лигнина.

Известен также способ получения сорбента для очистки от нефти твердых и водных поверхностей (патент РФ №2116128). Для получения сорбента в качестве носителя используют фрезерный верховой торф малой степени разложения, предварительно подсушенный с 60% до 23-25% влажности и спрессованный под давлением 140-150 МПа в брикеты, который гидрофобизуется при термообработке. В качестве гидрофобных агентов при этом выступают водонерастворимые углеродосодержащие продукты, выделяющиеся вместе с водой из твердого органического вещества торфа при температуре 250-280°С без доступа воздуха. Процесс ведут до влажности продукта 2,5-10%.

К недостаткам данного способа получения сорбента можно отнести его ограниченные возможности, связанные с использованием в качестве носителя только одного из видов торфа - фрезерного верхового торфа малой степени разложения. Кроме того, термообработку торфа ведут при температуре 250-280°С без доступа воздуха, что требует соответствующей аппаратуры и расхода энергии.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента для очистки от нефти и нефтепродуктов твердых поверхностей. Способ получения сорбента (патент РФ №2191066) заключается в том, что торф с влажностью 35-40% термообрабатывают при температуре 800-1200°С до влажности 10-20%, затем его сепарируют и торф с размером фракций от 0,5 до 3,0 мм прессуют под давлением 16,0-18,0 МПа в брикеты до влажности 10-15%, при этом используют низинный торф и/или переходный и верховой.

Недостатком данного способа является то, что термообработку торфа проводят при температуре 800-1200°С, что требует использования трудоемкого технологического оформления активации сорбента и большого расхода энергии.

Целью заявляемого изобретения является создание способа получения недорогого, экологически чистого, простого в утилизации и регенерации сорбента для очистки твердых поверхностей и воды от нефти и жидких нефтепродуктов.

Сырьем для получения предлагаемого сорбента служит природный алюмосиликат (опока), имеющий следующий состав: (%) SiO₂ - 86.2; Al₂O₃ - 4.15; Fe₂O₃ - 1.56; TiO₂ - 0.2; K₂O - 1.2; СаО - 1; Na₂O до 0.5; MgO до 1. Опока обладает высокой сорбционной емкостью по отношению к большой группе органических и неорганических соединений.

Сорбирующая способность опок для удаления с твердых поверхностей и воды тяжелых углеводородов и различных органических соединений зависит от степени дисперсности частиц.

Экспериментально установлено, что размеры частиц должны находиться на уровне от 0,001 до 2 мм, хотя в смеси должно быть до 75% частиц с размером от 0,001 до 0,1 мм.

Получение фракций ниже 0,001 мм экономически нецелесообразно, они могут в материале присутствовать как включения, а применение фракций выше 2 мм нецелесообразно из-за их низкой поглотительной способности.

Влажность материала должна находиться на уровне не выше 2-5% и только в этом случае достигается максимальное поглощение органических соединений. Поэтому в качестве основного процесса должны быть не только дробление, но и предварительная сушка.

Нормативная документация, используемая при проведении испытаний:

ТУ 2164-001-74347883-2006 «Сорбенты природные. Технические условия»;

ПНД Ф 16.1:2:2.2:2.3:3.64-10 Методика измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв, грунтов, донных отложений, илов, осадков сточных вод, отходов производства и потребления гравиметрическим методом;

ОДМ «Методика испытаний противогололедных материалов».

Следующие примеры приведены для того, чтобы более полно проиллюстрировать изобретение.

Пример 1. Сырье из карьера - опоки - частицы с массой до нескольких килограммов размалывают на молотковой мельнице, рассеивают на ситах и выделяют частицы с размером от 0,001 до 2 мм. Подсушивают до влажности не выше 4% потоком воздуха с температурой 100°С.

Рекомендуемый в качестве сорбента фракционный состав размолотых опок представлен в табл.2.

Готовый сорбент представляет собой порошок светло-серого цвета без запаха и вкуса.

Предложенный способ позволяет получить дешевый, экологически чистый (без применения дополнительных химических реагентов) высокоэффективный сорбент.

Результаты испытаний способности опок к адсорбции легких углеводородов и к адгезии к тяжелым углеводородам следующие. Емкость данного сорбента по отношению к легким углеводородам составляет 15 г/кг, для соляра – 35-40 г/кг, нефти – 50-100 г/кг, мазутов – 100-250 г/кг; для углеводородов более густых - 0,5-1 кг/кг.

Результаты проведенных исследований по очистке от темных углеводородов различных твердых поверхностей (металлических, грунтовых, бетонных, асфальтовых) показали, что твердые поверхности легко и практически полностью очищаются от различных нефтепродуктов предложенным сорбентом (табл. 3).

Для удаления нефтепродуктов сорбент равномерно рассыпают на загрязненной нефтепродуктами поверхности, растирают его вместе с нефтепродуктами и затем удаляют образовавшуюся массу скребком, совком или лопатой, а на больших поверхностях - с использованием мусороуборочных механизмов.

Данные, приведенные в табл. 3, свидетельствуют о том, что предлагается новый экологически чистый сорбент, который может быть использован для удаления нефтепродуктов с поверхностей бетона, асфальта, металлов, грунта (глина, песок). После использования сорбент может быть использован как материал при производстве асфальта, а также в сочетании с глинистыми материалами для производства керамзита.

Пример 2. Удаление тяжелых углеводородов с поверхности воды. На поверхности воды площадью 0,5 м² слоем в 0,01 мм вносили соляр, мазут (слоем 0,3 мм) или смесь гудрона и мазута (слоем до 1 мм). Засыпали поверхность «очистителем», масса которого составляла 0,3 кг. Подавали «очиститель» с обычного домашнего мусороуборочного совка, быстро и равномерно сбрасывая с него «очиститель» на поверхность воды ровным слоем (на это уходило 3-4 с). «Очиститель» поглощал нефтепродукты, при этом в случае тяжелых углеводородов смесь этих углеводородов и очистителя оставалась на поверхности в течение длительного периода (время наблюдения - 10 суток). Формировался пласт, легко удаляемый с поверхности воды скребком, лопаточкой или совком. В процессе отбора пласта он разрушается, частично выпадал на дно в виде кусочков. В случае создания некоторого волнения (включали пропеллерную мешалку внутри сосуда) «очиститель» формировал с тяжелыми углеводородами отдельные куски, которые лучше удалять с поверхности сеткой. На дно выпадали отдельные куски, теперь их было до 50% от всей массы образовавшегося пласта. Аналогичная картина наблюдалась и в случае быстрого перемешивания воды, в результате чего вся масса воды (до 10 дм³) содержала тяжелые углеводороды, но при этом на поверхности ее, после засыпки «очистителя» оставалось до 5-7% сформировавшихся кусочков. Со дна отдельные кусочки можно собирать с помощью совка или черпака.

Пример 3. Удаление с поверхности воды легких нефтепродуктов. Засыпали “очиститель”, как и в примере 2, на поверхность воды, содержащей слой в 0,1 мм смеси петролейного эфира, бензина АИ-76 и дизельного топлива (1:1:1). При этом сорбент оседал на дно сосуда, увлекая за собой и нефтепродукты. На поверхности площадью 0,5 м², залитой 0,05 кг смеси нефтепродуктов, оставалось 0,01 кг этих нефтепродуктов. Их количество доходило до 0,005 кг, если поверхность взмучивать, устраивать непрерывное перемешивание воды (пропеллерная мешалка).

Изобретение относится к получению сорбента для очистки твердых поверхностей и воды от нефти и жидких нефтепродуктов. В качестве исходного сырья берут Каменноярскую опоку Астраханской области, содержащую (%) SiO₂ - 86.2; Al₂O₃ - 4.15; Fe₂O₃ - 1.56; TiO₂ - 0.2; K₂O - 1.2; CaO - 1; Na₂O до 0.5; MgO до 1. Опоку просушивают при температуре 100°С, дробят, просеивают и отделяют фракции различного размера. Фракция размолотой опоки, рекомендуемой в качестве сорбента, должна содержать 75% частиц размером от 0,001 до 0,1 мм с остаточной влажностью на уровне 2-5%. Изобретение расширяет спектр сорбентов, полученных из природной опоки. 3 табл., 3 пр.

Способ получения сорбента для очистки твердых поверхностей и воды от нефти и жидких нефтепродуктов, включающий высушивание природного алюмосиликата и его измельчение, отличающийся тем, что в качестве природного алюмосиликата берут Каменноярскую опоку Астраханской области, содержащую (%): SiO₂ – 86,2, Al₂O₃ – 4,15, Fe₂O₃ – 1,56, TiO₂ – 0,2, K₂O – 1,2, CaO – 1, Na₂O до 0,5, MgO до 1, просушивают при температуре 100°C, дробят, просеивают и отделяют фракции различного размера, фракция размолотой опоки, рекомендуемой в качестве сорбента, должна содержать 75% частиц размером от 0,001 до 0,1 мм остаточной влажностью на уровне 2-5%.