Сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды

 

Изобретение относится к области получения новых адсорбционных материалов и может быть использовано для очистки водной поверхности от загрязнений. Сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов содержит волокнистые материалы: отходы текстильного производства, техническую вату и другие целлюлозосодержащие материалы, обработанные окисленным атактическим полипропиленом при следующем соотношении компонентов, мас.%: окисленный атактический полипропилен 3-7, волокнистый целлюлозный материал 93 -97.

Изобретение относится к области получения новых адсорбционных материалов и может быть использовано для очистки от нефти и нефтепродуктов поверхности воды и почвы при их случайных или аварийных проливах, а также для очистки нефтесодержащих сточных вод.

Известен материал для очистки воды от масел и других нефтепродуктов, представляющий собой длинные, соединенные между собой волокна из полипропилена, специально обработанные в реакторе с зазубренной мешалкой для увеличения удельной поверхности. Несмотря на высокую пористость материала, он не обеспечивает очистку воды до санитарных норм. Так, при содержании масел в воде 100 мг/л после фильтрации через адсорбент их остаточное содержание составляет 9 мг/л. /Накана Синтара, Нака Татхиро. Японская заявка кл. 42 D О (D 01 F 6/00) W 54-27018 28.07.77/1.03.79/.

Известен адсорбент для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, представляющий собой слоистые пластики из волокон или фибрилл из полиакрилата, полипропилена, полиакриламида или их смесей. Очистка осуществляется путем наложения пластика на загрязненную поверхность воды. Возможно повторное использование адсорбента путем отжима сорбированной нефти прессованием. Так, при первичной очистке волокнами полиакриламида поглощается 10 г нефти/г адсорбента, а при повторной еще 8. Существенным недостатком данного способа очистки является низкая сорбционная емкость и ограниченная способность адсорбента к регенерации. /Schmidt Vrobeta. Пaт. ГДР кл. С 02 С 5/02, С 02 В 9/02 W 135895 24.04.78/6.06.79/.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является адсорбент для очистки водной поверхности от нефти на основе соломы, обработанной высокомолекулярными соединениями. Обработка производится либо погружением соломы в раствор полимера, либо распылением последнего над соломой. В качестве высокомолекулярных соединений предложено использовать полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид и т.д. Адсорбент используется в виде тюфяков и позволяет удалять сгустки нефти с максимальными размерами до 6 см. /Хоккадзу Хиромита. Заявка Японии кл. 13(q), F 29 (В 01 D 15/00) W 54-33887 20.08.77/12.03.79/. К недостаткам данного сорбента относятся технологические трудности с нанесением полимера на поверхность соломы (абсолютное большинство указанных полимеров нерастворимы в органических растворителях и имеют высокие температуры плавления), низкая сорбционная емкость, а также невозможность повторного использования адсорбента.

Целью предполагаемого изобретения является создание адсорбента, не смачивающегося водой, обладающего высокой емкостью по отношению к нефти и нефтепродуктам и способностью к многократной регенерации и вырабатываемого из доступного и дешевого сырья.

Указанная цель достигается модификацией поверхности природных целлюлозных волокнистых материалов окисленным атактическим полипропиленом, наносимым на поверхность волокон путем его сорбции из раствора в алифатических углеводородах С5-С7 с последующей сушкой от растворителя. Наличие карбоксильных групп в полимере позволяет создавать прочную связь за счет образования водородной связи между карбонильными группами целлюлозы и карбоксильными полимера, что обеспечивает высокую устойчивость полимера к вымыванию нефтепродуктами и высокую гидрофобность адсорбента. Кроме того, окисленный атактический полипропилен образует с поверхностью целлюлозы соединения типа кластеров, что существенно увеличивает сорбционные свойства природных волокон. Указанные свойства позволяют существенно повысить емкость адсорбента к нефти и нефтепродуктам и обеспечить возможность его многократного использования.

В качестве природных волокнистых материалов могут использоваться отходы текстильного производства, технические остатки производства ваты, низкосортная техническая вата, торф и другие целлюлозосодержащие продукты. Обработанные окисленным атактическим полипропиленом волокнистые материалы применяются в виде матов (тюфяков), путем наложения их на загрязненную водную поверхность с последующим механическим отжимом сорбированных нефти и нефтепродуктов из адсорбента. После отжима адсорбент может быть повторно использован, при этом число циклов регенерации может достигать 14 Пример 1.

В 100 мл гексода растворяют 0,3 г окисленного атактического полипропилена, затем полученным раствором пропитывают 9,7 г ваты технической отбеленной и высушивают до постоянного веса. Масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 330 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин. сорбент извлекают из кристаллизатора, помещают в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают. По разнице между массами бюкса с сорбентом, пустого бюкса и сорбента определяют количество сорбированной нефти. Масса сорбированной нефти составила 330 г. Емкость сорбента составила 33 г нефти/г.

Пример 2.

В 100 мл гексода растворяют 0,75 г окисленного атактического полипропилена, затем подученным раствором пропитывают 9,25 г ваты технической отбеленной и высушивают до постоянного веса. Масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 330 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин. сорбент извлекают из кристаллизатора, помещают в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают. По разнице между массами бюкса с сорбентом, пустого бюкса и сорбента определяют количество сорбированной нефти. Масса сорбированной нефти составила 330 г. Емкость сорбента составила 33 г нефти/г.

Пример 3.

В 100 мл гексода растворяют 0,5 г окисленного атактического полипропилена, затем полученным раствором пропитывают 9,5 г ваты технической отбеленной и высушивают до постоянного веса. Масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 390 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин. сорбент извлекают из кристаллизатора, помещают в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают. По разнице между массами бюкса с сорбентом, пустого бюкса и сорбента определяют количество сорбированной нефти. Масса сорбированной нефти составила 390 г. Емкость сорбента составила 39 г нефти/г.

Пример 4.

В 100 мл гексода растворяют 0,3 г окисленного атактического полипропилена, затем полученным раствором пропитывают 9,7 r ваты технической небеленной и высушивают до постоянного веса. Масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 325 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин. сорбент извлекают из кристаллизатора, помещают в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают. По разнице между массами бюкса с сорбентом, пустого бимса и сорбента определяют количество сорбированной нефти. Масса сорбированной нефти составила 325 г. Емкость сорбента составила 32,5 г нефти/г.

Пример 5.

В 100 мл гексода растворяют O,7 г окисленного атактического полипропилена, затем полученным раствором пропитывают 9,3 г ваты технической небеленной и высушивают до постоянного веса. Масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 330 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через Б мин. сорбент извлекают из кристаллизатора, помещают в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают. По разнице между массами бюкса с сорбентом, пустого бюкса и сорбента определяют количество сорбированной нефти. Масса сорбированной нефти составила 330 г. Емкость сорбента составила 33 г нефти/г.

Пример 6.

В 100 мл гексода растворяют 0,5 г окисленного атактического полипропилена, затем полученным раствором пропитывают 9,5 г ваты технической небеленной и высушивают до постоянного веса. Масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 380 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин. сорбент извлекают из кристаллизатора, помещают в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают. По разнице между массами бюкса с сорбентом, пустого бюкса и сорбента определяют количество сорбированной нефти. Масса сорбированной нефти составила 380 г. Емкость сорбента составила 38 г нефти/г.

Пример 7.

В 100 мл гексода растворяют 0,3 г окисленного атактического полипропилена, затем полученным раствором пропитывают 9,7 г отходов производства ваты и высушивают до постоянного веса. Масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 225 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин. сорбент извлекают из кристаллизатора, помещают в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают. По разнице между массами бюкса с сорбентом, пустого бюкса и сорбента определяют количество сорбированной нефти. Масса сорбированной нефти составила 225 г. Емкость сорбента составила 22,5 г нефти/г.

Пример 8.

В 100 мл гексана растворяют 0,7 г окисленного атактического полипропилена, затем полученным раствором пропитывают 9,3 г отходов производства ваты и высушивают до постоянного веса. Масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 250 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин. сорбент извлекают из кристаллизатора, помещают в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают. По разнице между массами бюкса с сорбентом, пустого бюкса и сорбента определяют количество сорбированной нефти. Масса сорбированной нефти составила 250 г. Емкость сорбента составила 25 г нефти/г.

Пример 9.

В 100 мл гексана растворяют 0,5 г окисленного атактического полипропилена затем полученным раствором пропитывают 9,5 г отходов производства ваты и высушивают до постоянного веса. Масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 295 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин. сорбент извлекают из кристаллизатора, помещают в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают. По разнице между массами бюкса с сорбентом, пустого бюкса и сорбента определяют количество сорбированной нефти. Масса сорбированной нефти составила 295 г. Емкость сорбента составила 29,5 г нефти/г.

Указанные в примерах сорбенты обладают емкостью, превышающей известные в 1,7 26 раз. При этом, предлагаемые сорбенты обладают способностью к многократному использованию. Так, сорбенты, указанные в примерах 3,6,9 сохраняют сорбционную емкость в течение 8-14 циклов сорбции-регенерации, что позволяет собрать с поверхности воды до 500 г нефти и нефтепродуктов/г сорбента. Технико-экономический анализ показывает, что применение сорбента позволяет получить экономический эффект только за счет реализации сорбированной нефти в размере от 50 до 250 $/т сорбента.

Формула изобретения

Сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, содержащий волокнистый целлюлозный материал и полимер, отличающийся тем, что в качестве волокнистого материала он содержит техническую вату или отходы текстильного производства, в качестве полимера окисленный атактический полипропилен при следующем соотношении компонентов, мас.

Окисленный атактический полипропилен 3 7 Волокнистый целлюлозный материал 93- 97