СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ИЗ БИОУГЛЯ И МИКОРИЗЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЧВЫ ОТ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 2023 года по МПК B01J20/20 B01J20/22 B01J20/30 B09C1/10 

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и может быть использовано для очистки почвы от нефтепродуктов.

Известен способ создания сорбента для очистки почвы от нефтепродуктов (RU №2318592, B01J 20/24, 01.12.2006) включающий торф и модификатор, где в качестве торфа содержится нестерильные верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф, а в качестве модификатора - экстракт лечебной грязи, полученный экстрагированием мелкодисперсной торфяной грязи со степенью разложения растительных остатков 50% и более гидрокарбонатно-натриевой минеральной водой при содержании компонентов: нестерильный верховой мох или верховой слаборазложивший сясфагновый торф 85-89% от весаи водный экстракт лечебной грязи 11-15% от веса.

Недостатком способа является малая эффективность и ограниченность к доступу исходных материалов для создания.

Известен способ создания сорбент-активатора для очистки нефтезагрязненных почв и грунтов (RU 2 612 286 C1, B01J 20/20, 08.02.2016), который содержит оксид кремния, углерод и микроэлементы при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид кремния (SiO2) 25÷75, углерод (С) 15÷65, медь (Cu) 2,5÷3,6, алюминий (Аl) 1,0÷2,0, железо (Fe) 0,5÷1, калий (K) 0,5÷0,8, магний (Mg) 0,3÷1, сера (S) 0,3÷1, кальций (Са) 0,2÷0,9. Способ получения сорбента-активатора включает нагрев смеси, состоящей из 6 мас.ч. шунгита и 1-24 мас.ч. гидролизного лигнина, до температуры 100±10°С и последующую карбонизацию смеси с постепенным подъемом температуры до 700±20°С. Процесс проводят в среде аргона или азота. Полученный продукт измельчают, промывают водой и сушат.

Недостатком способа является сложность в изготовлении и дороговизна производства.

Наиболее близким аналогом является производство сорбента на биоугольной основе и тепловой энергии из лузги подсолнечника и установка для его реализации (RU №2763291 С1, B01J 20/20 C10B 49/00 F23G 7/00, 10.03.2021), заключающийся в термической переработке лузги подсолнечника, причем тепловую переработку лузги подсолнечника осуществляют окислительным пиролизом, при этом сушка лузги подсолнечника начинается до поступления в реактор, в смесителе; лузга подсолнечника из приемного бункера посредством безосевого шнекового транспортера поступает в подающий бункер, затем шнековым питателем - в смеситель, куда одновременно поступают горячие парогазовые продукты пиролиза, отбираемые за воздухоохлаждаемым циклоном, затем смесь лузги подсолнечника и парогазовых продуктов пиролиза проходит через вентилятор рециркуляции и подается через прямоточную горелку с рассекателем в вихревой циклонный реактор, в котором начинается окислительный пиролиз при температурах 300-400°С; одновременно с вводом лузги подсолнечника в эту же зону вихревого циклонного реактора тангенциально подается горячий воздух вторичного дутья, подогретый в кожухе охлаждения воздухоохлаждаемого циклона, а заканчивается окислительный пиролиз в воздухоохлаждаемом циклоне при температурах 330-420°С, при этом в нем происходит одновременное отделение от парогазовых продуктов пиролиза твердых частиц, которые падают в теплоизолированный бункер сбора и представляют собой сорбент на биоугльной основе, а парогазовые продукты окислительного пиролиза выходят из воздухоохлаждаемого циклона и покидают установку.

Недостатками ближайшего аналога являются сложность реализации и высокий углеродный след при получении конечного продукта.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение сорбента из легкодоступного сырья, по простой технологии с низким углеродным следом.

Технический результат –повышение эффективности микробиологического восстановления почвы.

Задача решается и технический результат достигаются предлагаемым способом получения сорбента, включающий получение биоугля из сырья, сушку, термическую переработку, окислительный пиролиз сырья, отличающийся тем, что в качестве сырья используют отходы лесохозяйственного производства: в виде опилок, древесной стружки, щепки, пиролиз исходного сырья осуществляют при температуре 750°C, полученный биоуголь, измельчают и пропускают через сито диаметром 3-5 мм, выдерживают при комнатной температуре 19-25°C в течении 24 часов, затем смешивают с измельченной и высушенной арбсукулярной микоризой размером 0,5мм в соотношении 1:1.

Технический результат изобретения достигается благодаря тому, чтомикориза выполняет важнуюфункцию в микробиологическом восстановлении почвы, создавая и стабилизируя ее структуру. Стабилизация достигается механически (через сеть гифов) и химически через производство грибкового белка. Так происходит фиксация углерода в почве, улучшается аэрация и повышается способность к удерживанию влаги. Микоризные грибы развиваются вглубь почвы до 1 м, улучшая растениям доступ к запасам питательных веществ из толщи почвы, подготавливая, таким образом, почву к биологическому этапу рекультивации

Биоуголь, обладая свойствами адсорбентов, улучшает физико-химические свойства почвы, повышая pH, катионообменную емкость, процентное содержание катионов, биомассы растений, а также снижает скорость эрозии почвы на 50%.

Способ осуществляется следующим образом: отходы лесохозяйственного производства (опилки 70%, древесная стружка 30%) помещают в пиролизную печь и выдерживают при температуре 750°C. Полученный биоуголь сушат, измельчают механическим способом с помощью ступки, потом пускают через сито диаметром 3-5 мм, выдерживают при комнатной температуре 19-25°C в течении 24 часов в нормальных условиях, далее проводят процесс смешиванияв горизонтальной ленточной мешалке с измельченной и высушенной арбсукулярной микоризой размером 0,5мм в соотношении 1:1.

Пример конкретной реализации способа.

Полученный по заявленному способу сорбент был апробирован при очистки нефтезагрязненной почвы в лабораторных условиях.

Эксперимент проводился в климатической комнате при температуре 16±1°C, относительной влажности 60±1 %, свете 300 μmol m-2 s-1 PAR. Сто семьдесятпять семян овса (AvenaSativa) были высажены в алюминиевые контейнеры (24 x 18 x 5 см), содержащие 100 г. почвы. Дерново-подзолистую почву отбирали на территории г. Уфа и искусственно загрязнили. Почву, перед посадкой растений, загрязняли увеличивающимися концентрациями нефти (2%, 4%, 6%, 8% и 10 % (по объему)). В каждые контейнеры был внесен подготовленный сорбент из биоугля и микоризы по заявленному способу в количестве 5% от массы почвы (5 грамм). В качестве контроля использовали контейнеры с почвой, загрязненной аналогичных концентрациях, но без сорбента.

Каждый день после начала эксперимента контролировали всхожесть семян овса, кислотность и влажность почвы. По полученным результатам сделали вывод о том, что добавление сорбента создало благоприятную среду для роста и развития биомассы растений, так как образцы без сорбента, но с нефтью показали худшую всхожесть по сравнению с образцами с добавлением сорбента.

По прошествии 21-го дня, на 22 день производили замеры длины корня и стебля каждого выросшего растения, массу растений и электрическую проводимость водной вытяжки почвы. В результате проведенного нами модельного почвенного эксперимента установлено, что разработанный сорбент полностью восстанавливает все свойства и качества нарушенного почвенного покрова, особенно это заметно при сравнении с контрольными образцами (6,8 и 10%). При данных концентрациях контрольные образцы не выросли.

Итак, заявленное изобретение позволяет получить легкодоступный сорбент из легкодоступного сырья и простой технологии получения продукта для восстановления нефтезагрязненных почв с эффективными свойствами микробиологического восстановления почвы.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и может быть использовано для очистки почвы от нефтепродуктов. Представлен способ получения сорбента, включающий получение биоугля из сырья, его сушку, термическую переработку, окислительный пиролиз сырья, характеризующийся тем, что в качестве сырья для биоугля используют отходы лесохозяйственного производства: в виде опилок, древесной стружки, щепки, пиролиз исходного сырья осуществляют при температуре 750°C, полученный биоуголь измельчают и пропускают через сито диаметром 3-5 мм, выдерживают при комнатной температуре 19-25°C в течение 24 часов, затем смешивают с измельченной и высушенной арбсукулярной микоризой размером 0,5 мм в соотношении 1:1. Изобретение обеспечивает повышение эффективности микробиологического восстановления почвы. 1 пр.

Способ получения сорбента, включающий получение биоугля из сырья, его сушку, термическую переработку, окислительный пиролиз сырья, отличающийся тем, что в качестве сырья для биоугля используют отходы лесохозяйственного производства: в виде опилок, древесной стружки, щепки, пиролиз исходного сырья осуществляют при температуре 750°C, полученный биоуголь измельчают и пропускают через сито диаметром 3-5 мм, выдерживают при комнатной температуре 19-25°C в течение 24 часов, затем смешивают с измельченной и высушенной арбсукулярной микоризой размером 0,5 мм в соотношении 1:1.