Трехслойный сорбент для очистки поверхности воды и почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и трубопроводному транспорту и может быть использовано для регенерации экосистем, загрязненных разливами нефти и нефтепродуктов, например, при авариях на нефте- и продуктопроводах. Сущность изобретения: предложен сорбент, содержащий хлопоксодержащие отходы прядильного производства и целлюлозосодержащие отходы сельского хозяйства растительного происхождения, имеющие пространственно-каркасную структуру, предварительно просушенные и измельченные для развития пористой структуры сорбента при следующем соотношении компонентов, мас%: хлопоксодержащий отход 40-70, целлюлозосодержащий отход 30 - 60, причем хлопоксодержащие и целлюлозосодержащие отходы сорбент содержит в виде трехслойного пакета, внешние слои которого содержат хлопоксодержащие отходы, а внутренние - целлюлозосодержащие отходы. В качестве целлюлозосодержащих отходов сорбент содержит соломенную или камышовую сечку, древесные опилки. 2 з.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и трубопроводному транспортному и может быть использовано для регенерации экосистем, загрязненных разливами нефти и нефтепродуктов, например, при авариях на нефте- и продуктопроводах.

Известен сорбент для очистки воды и почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами на основе резиновой крошки [1] Недостатком этого сорбента являются высокая стоимость и невозможность утилизации собранной нефти методом отжима в связи с высокой олеофильностью сорбента.

Известен сорбент для очистки воды и почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами на основе термообработанной лузги зерен гречихи [2] Недостатком этого сорбента является сложность технологии получения сорбента, повышающей его стоимость.

Известен также сорбент для очистки воды от нефти и нефтепродуктов на основе хлопковых отходов ватного производства [3] Недостатками этого сорбента являются его высокая стоимость и несоответствие ресурсов этого вида отходов (несколько тысяч тонн/год) потенциальным аварийным разливам нефти и нефтепродуктов (до 1 млн т/год).

Известен маслосорбирующий трехслойный сорбент, содержащий внутренний слой из измельченных целлюлозосодержащих растительных отходов. [4] Задача изобретения расширение ресурсов сорбента и снижение стоимости сорбента.

Задача достигается тем, что сорбент выполнен трехслойным, содержащим внутренний слой из высушенных и измельченных целлюлозосодержащих растительных отходов и наружные слои, выполненные их хлопоксодержащих отходов, причем вышеуказанные отходы он содержит при следующем соотношении компонентов, мас. хлопоксодержащие отходы 40-70; целлюлозосодержащие отходы 30-60.

Благодаря гидрофобности сорбента, находящегося во внешних слоях пакета, при контакте сорбента с нефтяной пленкой на поверхности воды или мокрой почве, происходит селективное впитывание только нефти, которая далее сорбируется вторым более дешевым сорбентом, находящимся в центральном слое пакета и располагается в его пространственно-каркасной структуре, характерной для растительных целлюлозосодержащих отходов сельского хозяйства и образующих замкнутые полости, раскрываемые при измельчении отходов.

В качестве целлюлозосодержащего сорбента целесообразно использовать такие сельскохозяйственные отходы, как соломенную или камышовую сечку, имеющие губчатую пространственно-каркасную структуру, и древесные опилки, имеющие структуру в виде пучка капиллярных каналов.

Для оптимального раскрытия пространственно-каркасных структур размер измельченных частиц целлюлозосодержащего сорбента не должен превышать максимально линейного размера полости структуры.

Приготовление сорбента осуществляется следующим образом.

Формируется пакет трехслойного сорбента в следующем порядке: в основании пакета укладывается тонкий слой хлопкосодержащего сорбента; на слой хлопоксодержащего сорбента укладывается слой предварительно измельченного и высушенного целлюлозосодержащего сорбента; на слой целлюлозосодержащего сорбента укладывается заключительный слой хлопоксодержащего сорбента, что гарантирует изотропность свойств пакета; выполняется фиксирование трехслойного сорбента в пакете простегиванием его хлопчатобумажными или синтетическими нитями или обшивкой тканью редкого плетения.

Проведен ряд испытаний по подбору сорбентов и оценке их сорбционных свойств. В качестве хлопоксодержащего сорбента использовались отходы прядильного производства АП Уфимский хлопчатобумажный комбинат. В качестве целлюлозосодержащего сорбента, обладающего пространственно-каркасной структурой, использовали соломенную и камышевую сечку, а также использовали древесные опилки как целлюлозосодержащее вещество, имеющее структуру в форме капиллярных пучков.

Примеры 1-4. Для оценки гидрофильности сорбентов выполнен контакт рассмотренных сорбентов с водой в течение 6 ч (табл. 1). Хлопоксодержащий сорбент практически является гидрофобным веществом и не впитывает воду. Из целлюлозосодержащих сорбентов максимальной гидрофильностью обладают опилки, кроме того, опилки тонут в воде, что делает их неприемлемым сорбентом при ликвидации разливов нефти на водной поверхности. Камышовая и соломенная сечка обладают гидрофильностью в 60 раз большей, чем хлопоксодержащий отход.

Примеры 5-8. Для оценки нефтепоглощения сорбентов выполнен контакт рассмотренных сорбентов с нефтью в течение 6 ч (табл. 2). В опытах использовались сухие целлюлозосодержащие сорбенты, что соответствовало непосредственной обработке разлива сорбентом в ходе ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов.

Максимальной нефтеемкостью обладает хлопоксодержащий сорбент, дешевые целлюлозосодержащие сорбенты имеют нефтеемкость в 2-4 раза меньшую, чем хлопоксодержащий сорбент.

Примеры 9-12. Для оценки нефтепоглощения увлажненными сорбентами в ситуации их заблаговременного размещения по ходу водного потока в удобном месте для перехвата транспортируемого водным потоком разлива нефти был выполнен контакт сухих сорбентов с водой в течение 3,5 ч с последующим контактом с нефтью в течение 3,5 ч (табл. 3).

Масса влажного сорбента равна массе сорбента после 3,5-часового контакта с водой за вычетом 1,9 г среднего количества влаги, впитанной в входе измерения массы образца бумагой подложкой.

Примеры 13-15. Для оценки нефтепоглощения трехслойными сорбентами выполнен их контакт с нефтью в течение 6 ч (табл. 4), массовое соотношение хлопоксодержащего сорбента во внешних слоях пакета к целлюлозосодержащему сорбенту во внутреннем слое составлял 1:1. Одновременно, с опытной определялась расчетная нефтеемкость трехслойного сорбента с учетом аддитивности вкладов в суммарную нефтеемкость каждого из используемых сорбентов.

Опыты показали, что трехслойный сорбент по нефтеемкости приближается к хлопоксодержащему сорбенту, при этом благодаря его повышенной удерживающей способности слой целлюлозосодержащего сорбента работает во всех случаях более эффективно, чем в чистом виде: фактическая нефтеемкость трехслойного сорбента в среднем на 10-20% выше, чем при использовании массы хлопоксодержащего и целлюлозосодержащего сорбентов раздельно. Особенно эффективно использование трехслойного сорбента при его применении на реках для перехвата нефтяного загрязнения Примеры 16-22. Для оценки количественного содержания хлопок- и целлюлозосодержащих отходов в составе трехслойного сорбента выполнен контакт с нефтью в течение 6 ч комбинированного сорбента из хлопоксодержащих отходов и сечки соломы (табл. 5), нефтеемкость которых в чистом виде составляет соответственно 13,5 и 4,55 г/г (табл. 2).

Как следует из результатов опытов и расчетов, приведенных в табл. 5, добавлять к хлопоксодержащему отходу целлюлозосодержащий отход целесообразно в количестве 30-60% что позволяет существенно (от 7 до 13,5%) повысить нефтеемкость сорбента за счет эффекта дополнительного удерживания комбинированным сорбентом нефти.

Промышленное применение трехслойного сорбента заключается в размещении пакетов из сорбента непосредственно на местах разлива нефти или нефтепродуктов на поверхности воды или почвы, пропитки пакетов из сорбента нефтью (нефтепродуктом), сбора пропитанных пакетов и отжима из них собранной нефти (нефтепродуктов) для последующей ее утилизации. При перехвате разлива нефти по течению реки в удобном месте устанавливаются боковые ограждения из пакетов с сорбентом, которые по мере подхода нефтяной пленки поглощают ее с последующей утилизацией собранной нефти после отжима пакетов.

Использование трехслойного сорбента на основе распространенных хлопок- и целлюлозосодержащих отходов позволяет:
резко расширить ресурсы сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов за счет вовлечения в круг сорбентов многотоннажных отходов сельского хозяйства;
повысить эффективность использования при очистке нефти целлюлозосодержащих сорбентов низкой нефтеемкости за счет создания условий для дополнительного удерживания сорбируемой нефти внешними слоями хлопоксодержащего сорбента;
снизить затраты на проведение природоохранных мероприятий по ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов.

Формула изобретения

1. Трехслойный сорбент для очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов, содержащий внутренний слой высушенных и измельченных целлюлозусодержащих растительных отходов, отличающийся тем, что наружные слои выполнены из хлопкосодержащих отходов, причем вышеуказанные отходы он содержит при следующем соотношении компонентов, мас.

Хлопкосодержащие отходы 40 70
Целлюлозусодержащие отходы 30 60
2. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве целлюлозусодержащих отходов используют соломенную или камышовую сечку, или древесные опилки.

3. Сорбент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что размер измельченных частиц целлюлозусодержащего отхода не превышает максимальный линейный размер полости его пространственно-каркасной структуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2