Поверхностно-активный препарат для локализации углеводородных загрязнений Российский патент 2021 года по МПК C09K3/32 E02B15/04 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для стягивания и удерживания от растекания пятна углеводородов на водной поверхности в широком температурном диапазоне и солености воды.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является состав для очистки поверхности воды от нефтяных загрязнений (см. а. с. SU 1214705, C09K 3/32, Е02В 15/04, 28.02.1986), содержащий оксиэтилированные жирные спирты С₁₀-С₂₀, жирные спирты С₆-С₉. и техническое масло при следующем соотношении компонентов, %:

- оксиэтилированные жирные спирты С₁₀-С₂₀ - 50-60

- жирные спирты С₆-С₉ - 20-25

- техническое масло - остальное.

Недостатком упомянутого выше состава для очистки поверхности воды от нефтяных загрязнений является то, что в целом состав обладает недостаточной эффективностью локализации пленочной нефти и нефтепродуктов, при этом основные компоненты состава дефицитны и обладают определенной токсичностью.

Задачей заявленного изобретения является создание поверхностно-активного препарата, позволяющего оперативно и эффективно устранить аварийные разливы углеводородных жидкостей на водной поверхности, приводящие к изменению физико-химических и биологических характеристик водной среды.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение оперативности действий, за счет сокращение времени по ликвидации углеводородных разливов, повышение эффективности удаления разливов углеводородов, уменьшение негативного воздействия на окружающую среду, упрощение процесса ликвидации загрязнения, в том числе в условиях Арктики и наличия ледовой обстановки.

Технический результат заявленного изобретения обеспечивается тем, что поверхностно-активный препарат для локализации углеводородных загрязнений содержит оксиэтилированное катионное поверхностно-активное вещество (ПАВ), представляющее собой смесь из оксиэтилированных четвертичных оснований азотсодержащих (NR)₄ (CH₂CH₂O)_nOH, где длина радикала R=C₁₀-C₁₄, средняя степень оксиэтилирования n=2-6 и оксиэтилированных спиртов R(CH₂CH₂O)_nOH, где длина радикала R=C₁₀-C₁₂, средняя степень оксиэтилирования n=6-8, а также содержит смесь органических растворителей, содержащую бутилгликоль, диэтиловый эфир и гептан, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

- оксиэтилированные четвертичные основания азотсодержащие - 9-11;

- оксиэтилированные спирты - 1,5-2,5;

- бутилгликоль - 9-11;

- диэтиловый эфир - 4,5-5,5;

- гептан - 70-76.

Оксиэтилированное катионное ПАВ представляет собой вязкое масло желтого цвета, хорошо растворяется в углеводородах.

Бутилгликоль является высококипящей, низколетучей жидкостью. Он хорошо растворяется в спиртах, гликолях, воде, диэтиловом эфире, хлороформе, ацетоне и в других растворителях, частично смешивается с водой. Химическая формула C₆H₁₄O₂.

Диэтиловый эфир (синонимы: этиловый эфир, серный эфир, этоксиэтан, медицинский эфир) - бесцветная, подвижная, легкогорючая жидкость со своеобразным запахом, плотностью 0,714 г/см³. Смешивается во всех соотношениях с ацетоном, этанолом, метанолом, бензолом, толуолом, ксилолом, хлороформом, гексаном и многими другими органическими растворителями. Химическая формула: (С₂Н₅)₂O.

Гептан - органическое соединение класса алканов. Гептан и его изомеры - бесцветные жидкости, хорошо растворимые в большинстве органических растворителей. Обладают всеми химическими свойствами алканов. Химическая формула С₇Н₁₆.

В ходе проведения серии экспериментов с различными концентрациями реагентов, входящих в состав поверхностно-активного препарата (ПАП), было установлено, что заявленное соотношение концентрации реагентов в ПАП обеспечивает необходимые и достаточные показатели ПАП для локализации углеводородных загрязнений. Экспериментально установлено, что ПАП предложенного состава обладает неограниченной растворимостью в углеводородах и высокой поверхностной активностью.

Преимуществом упомянутого ПАП является возможность использования его в качестве препарата - собирателя углеводородов при осуществлении операции ликвидации углеводородных загрязнений в сложных природно-климатических условиях Арктики, в том числе ледовых.

Разлив углеводородного загрязнения локализуется и стягивается ПАП с последующей очисткой поверхности воды или почвы от нефти, нефтепродуктов или газового конденсата с помощью нефтесобирающих средств или поджогом пятна различными методами и дальнейшим самопроизвольным горением углеводородов.

Заявленный состав ПАП применяется как препарат - собиратель углеводородов в комплексе мероприятий на стадии подготовки к сбору или сжиганию нефти, нефтепродуктов и газового конденсата в ходе ликвидации разливов углеводородов на водной поверхности и на береговой линии, в том числе в ледовых условиях и позволяет локализировать углеводородное загрязнение и увеличить толщину пленки разлива углеводородов.

Заявленное изобретение поясняется таблицей.

В таблице показаны характеристики препарата по стягиванию пятна углеводородного загрязнения и времени его удерживания.

Заявленный состав ПАП готовят следующим образом.

Навеску ПАВ растворяют в гептане при постоянном перемешивании на магнитной мешалке при температуре 20±5°С, в полученный раствор добавляют бутилгликоль и диэтиловый эфир согласно рецептуре. Полученную смесь еще раз перемешивают в течение 10 мин на магнитной мешалке. В результате получается раствор желтого цвета с характерным органическим запахом.

Для проведения модельных и приемочных испытаний была выполнена наработка опытной партии препарата и присвоено наименование поверхностно-активный препарат (ПАП) «СОБИРАТЕЛЬ».

Эффективность поверхностно-активного препарата определяли способность препарата стягивать пятно углеводородов и время удерживания пятна от растекания.

Способность препарата стягивать пятно углеводородов и время удерживания пятна от растекания определяют следующим образом.

Модельные испытания способности препарата стягивать и удерживать от растекания пленки углеводородов на начальном этапе проводили в лабораторных условиях с пресной и соленой водой (имитирующей морскую) (содержание соли 35%) при температуре воды +4°С и +20°С. В заранее подготовленную емкость наливали воду питьевую или соленую с температурой 20°С или 4°С.

На поверхность воды вносили углеводороды (нефть или нефтепродукты (дизельное топливо, газовый конденсат)) и в момент распространения пятна углеводородов по поверхности осуществлялось внесение препарата по периметру пятна в различных концентрациях. На поверхность воды вносили углеводороды в количестве 2 мл. В момент распространения пятна нефти по поверхности емкости осуществляли внесение ПАП в количестве 0,5 мл стеклянной палочкой по периметру пятна. После разлива нефти по поверхности воды измерили исходную площадь пятна. Далее после применения препарата и прекращения стягивания пятна измерили конечную площадь пятна. Определили время сокращения пятна до предельных неизменяемых размеров под воздействием препарата.

Основными показателями, которые определялись экспериментально, были площадь пятна углеводородов до и после воздействия препаратом, время сокращения пятна до предельных неизменяемых размеров под воздействием препарата, время удерживания пятна от растекания.

Время удерживания пятна от растекания определяют с помощью секундомера при визуальном осмотре площади углеводородного пятна с момента воздействия препарата и сокращения пятна до предельных неизменяемых размеров и до момента начала растекания углеводородного пятна.

Способность препарата стягивать пятно углеводородов рассчитывают в % сокращения площади пятна. Измерение размера пятна возможно осуществить различными измерительными приборами (линейка, метр и др.). Расчет площади осуществляют исходя из общеизвестных геометрических формул.

Установлено, что сокращение площади пятна углеводородов в среднем составляет 95%, время удерживания пятна от растекания - 3,5 часа. Модельные испытания показали, что в холодной воде коалесценция нефти протекает с меньшей скоростью, но эффективнее, чем при комнатной температуре.

В результате использования данного препарата будет достигаться экологический эффект, который обусловлен тем, что в случае разлива на водной поверхности углеводородов они будут оперативно удаляться путем локализации поверхностно-активным препаратом. Также использование препарата позволяет упростить процедуру сбора и ликвидации УВ, что влечет сокращение сроков, а также сокращение используемых материально-технических ресурсов.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к области охраны окружающей среды, и может быть использовано для стягивания и удерживания от растекания пятна углеводородов на водной поверхности. Поверхностно-активный препарат для локализации углеводородных загрязнений содержит оксиэтилированное катионное поверхностно-активное вещество (ПАВ), представляющее собой смесь из оксиэтилированных четвертичных оснований азотсодержащих (NR)₄ (CH₂CH₂O)nOH, где длина радикала R=C₁₀-C₁₄, средняя степень оксиэтилирования n=2-6, и оксиэтилированных спиртов R(CH₂CH₂O)nOH, где длина радикала R=C₁₀-C₁₂, средняя степень оксиэтилирования n=6-8. Также препарат содержит смесь органических растворителей, содержащую бутилгликоль, диэтиловый эфир и гептан в заданных количествах. Изобретение позволяет сократить время ликвидации углеводородных разливов, повысить эффективность удаления разливов углеводородов и упростить процесс ликвидации загрязнения. 1 табл.

Поверхностно-активный препарат для локализации углеводородных загрязнений, содержащий оксиэтилированное катионное поверхностно-активное вещество, представляющее собой смесь из оксиэтилированных четвертичных оснований азотсодержащих (NR)₄ (CH₂CH₂O)_nOH, где длина радикала R=C₁₀-C₁₄, средняя степень оксиэтилирования n=2-6, и оксиэтилированных спиртов R(CH₂CH₂O)_nOH, где длина радикала R=C₁₀-C₁₂, средняя степень оксиэтилирования n=6-8, а также содержит смесь органических растворителей, содержащую бутилгликоль, диэтиловый эфир и гептан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

оксиэтилированные четвертичные основания азотсодержащие 9-11 оксиэтилированные спирты 1,5-2,5 бутилгликоль 9-11 диэтиловый эфир 4,5-5,5 гептан 70-76.