Способ получения абсорбента для очистки водных поверхностей от загрязнений нефтью, нефтепродуктами и другими органическими растворителями

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. Суть изобретения состоит в обработке древесного сырья (шлиф-пыли фанерного производства) нерастворимыми смолами, получаемыми щелочной экстракцией исходного сырья. Технический результат состоит в удешевлении технологии получения абсорбента. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам получения абсорбента для очистки акваторий от загрязнений нефтью, нефтепродуктами и органическими растворителями (неполярными). Возможно использование и для очистки твердых поверхностей.

Известны способы сбора нефти и нефтепродуктов, в основу которых положено применение сорбентов, в качестве которых используются различные древесные материалы и отходы переработки древесины [1-2]. Для повышения олеофильности и сорбционной способности этих материалов их гидрофобизируют аммонийными и аминными солями карбоновой кислоты, минеральными маслами, казеиновой эмульсией, хлорсиланами, силиконовыми эмульсиями, тетрафтористым кремнием [1], раствором диметиланалинформальдегидной смолы, латекса ДММА (сополимер дивинила, метилметакрилата и метакриловой кислоты) [2].

Известен способ приготовления сорбента на основе отходов механической переработки древесины - опилок [3], взятый в качестве прототипа. Гидрофобизацию опилок проводят раствором диметиланалинформальдегидной смолы, латекса ДММА (сополимер дивинила, метилметакрилата и метакриловой кислоты): в 70 л емкость с паровой рубашкой заливают 15 л воды, добавляют 40 мл 50% раствора диметиланилинформальдегидной смолы. Полученный раствор до помутнения подкисляют соляной кислотой до pH 6. Затем всыпают 10 кг опилок и суспензию перемешивают 30 мин, после чего добавляют 10 л 2%-ной дисперсии латекса ДММА, нагревают при перемешивании в течение 30 мин. Суспензию далее фильтруют через нутч-фильтр, отфильтрованную массу снимают и сушат в сушильном шкафу при температуре 100^oC.

Основным недостатком способа является использование токсичных и дорогих реагентов, а также низкая сорбционная емкость, которая обеспечивает удовлетворительную сорбцию, при соотношении сорбента и загрязняющего вещества от 1: 1 до 1:1,3.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа, который позволит удешевить процесс получения абсорбента и сохранить на высоком уровне его эксплуатационные свойства. Поставленная цель достигается за счет использования в качестве щелочного раствора белого щелока - полупродукта варочного производства при переработке древесины при расходе щелочи 4-5% от веса древесного сырья.

В этом заключается новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.

К существенным признакам изобретения относятся: использование в качестве щелочного раствора белого щелока - полупродукта варочного производства при переработке древесины при расходе щелочи 4-5% от веса древесного сырья. При этом смолы, содержащиеся в древесном сырье (например, в шлиф-пыли фанерного производства), переходят в раствор (экстрагируются) и для их осаждения к раствору добавляют соли алюминия (например, алюмокалиевые квасцы) и перемешивают 0,2-0,3 часа, а для придания абсорбенту формы гранул в исходное сырье добавляют 2-3% целлюлозы. Осаждение смол приводит к гидрофобизации получаемого продукта.

Абсорбент получают следующим образом: шлиф-пыль фанерного производства гидрофобизируют нерастворимыми смолами. Для этого смолы, содержащиеся в шлиф-пыли (но не на поверхности, а во внутренней структуре частичек древесины), переводят в раствор, нагревая со щелочью при интенсивном перемешивании, а затем смолы осаждают, добавляя эквимолекулярное по отношению к ним количество алюмокалиевых квасцов (AlK(SO₄)₂x12H₂O). Для осаждения смол можно использовать любые растворимые соли алюминия, алюмокалиевые квасцы выбраны как наиболее дешевые из доступных солей. Гидрофобизированную шлиф-пыль отделяют от раствора на фильтре, затем сушат до постоянной массы. Известно, что древесина содержит в среднем (разные породы - по-разному) 6-8% смол, переходящих в водный раствор при щелочной экстракции [4]. Чтобы снизить стоимость процесса гидрофобизации, щелочную экстракцию проводили белым щелоком - модифицированным отходом целлюлозно-бумажного производства, содержащим 10-15% активной щелочи [5] . Абсорбент имеет структуру рыхлого порошка с насыпной массой 0,1-0,2 г/куб. см. Чтобы придать абсорбенту форму гранул, в раствор щелочи вместе со шлиф-пылью добавляют 2-3% от массы шлиф-пыли целлюлозы. Форма гранул в некоторых случаях предпочтительна, так как она облегчает сбор сорбента с поверхности акваторий.

Для очистки водных поверхностей от загрязнений нефтью, нефтепродуктами и иными органическими жидкостями абсорбент равномерно распределяют по загрязненной поверхности в количестве 1/3 - 1/5 от веса поглощаемого вещества, после чего собирают любым механическим способом.

Для определения сорбционной емкости абсорбент в широком сосуде перемешивают с избытком сорбируемой жидкости, выдерживают 10 мин и извлекают. Избыток жидкости удаляют, выложив сорбент на сито, и выдерживают, после чего определяют привес прочно сорбированной жидкости. Сорбент с избытком машинного масла выдерживали на сите сутки, с водой - 15 мин, так как вязкость воды значительно ниже и ее избыток стекает полностью за 8-10 мин, а испарение воды при более длительной выдержке исказит результаты сорбционной емкости. Испарение машинного масла при комнатной температуре практически отсутствует.

Пример 1. Для получения абсорбента с 5%-ным от массы шлиф-пыли расходом щелочи 2,5 мл щелока (использовали белый щелок варочного производства Сыктывкарского ЛПК, содержащий 10-11% активной щелочи) добавляли к 100 мл воды и в полученном растворе диспергировали навеску шлиф-пыли (5 г). Реакционную массу нагревали до температуры 65-70^oC и перемешивали в течение часа, затем добавляли 0,25 г алюмокалиевых квасцов и перемешивали еще час. На фильтре гидрофобизированную целлюлозу отделяли от раствора, затем сушили при температуре 40-45^oC до постоянной массы (табл., п. 8).

Пример 2. Для получения абсорбента с 5%-ным от массы шлиф-пыли расходом щелочи 2,5 мл щелока (использовали белый щелок варочного производства Сыктывкарского ЛПК, содержащий 10-11% активной щелочи) добавляли к 100 мл воды и в полученном растворе диспергировали навески шлиф-пыли (4,85 г) и лиственной целлюлозы (0,15г). Реакционную массу нагревали до температуры 65-70^oC и перемешивали в течение часа, затем добавляли 0,25 г алюмокалиевых квасцов и перемешивали еще час. На фильтре гидрофобизированную целлюлозу отделяли от раствора, затем сушили при температуре 40-45^oC до постоянной массы.

Пример 3. Для определения сорбционной емкости 2 г абсорбента в широком сосуде (кристаллизаторе) перемешивают с большим избытком (100 мл) масла машинного М8-Б1, выдерживают 10 мин и извлекают с сорбированной жидкостью. Избыток масла удаляют, выложив сорбент на сито, и выдерживают в течение суток, после чего определяют привес прочно сорбированной жидкости.

Пример 4. Для определения сорбционной емкости 2 г абсорбента в широком сосуде (кристаллизаторе) перемешивают с избытком (100 мл) воды, выдерживают 10 мин и извлекают с сорбированной жидкостью, избыток воды удаляют, выложив сорбент на сито, и выдерживают в течение 15 мин, после чего определяют привес прочно сорбированной жидкости.

Пример 5. На поверхность воды в широком сосуде (чашки Петри) наносят слой масла машинного М8-Б1 толщиной 1 мм, при этом для используемого сосуда органическая жидкость составляет 8 мл. Затем по поверхности воды равномерно распределяют абсорбент (2 г), после чего удаляют его механическим способом. Степень очистки определяли весовым методом: отработанный абсорбент сушат при комнатной температуре в течение суток для удаления поглощенной воды и затем взвешивают.

Данные для сорбентов, полученных с различным расходом щелочи, представлены в таблице.

Сорбент для очистки водных поверхностей от загрязнений органическими жидкостями наиболее эффективен при максимальной сорбционной емкости по органической жидкости (в данной таблице - по маслу машинному М8-Б1) и минимальной емкости по воде. Исходя из этих условий оптимальными можно считать следующие параметры приготовления абсорбента: расход щелочи - 4-5% от веса шлиф-пыли, время щелочной экстракции и время осаждения растворенных смол после нагрузки квасцов - 0,2-0,3 ч. Снижение времени реакции и расхода щелочи по сравнению с оптимальными приводит к ухудшению эффективности абсорбента, особенно падают его гидрофобные свойства, а увеличение расхода щелочи и времени реакции не приводит к существенному изменению эксплуатационных свойств, но повышает затраты на получение абсорбента. При использовании добавок целлюлозы в исходное сырье (табл.п. 18) изменения в свойствах получаемого сорбента не выявлено.

Как следует из представленных данных, получение абсорбента предложенным методом - щелочной экстракцией шлиф-пыли фанерного производства и последующим осаждением растворимых смол алюмокалиевыми квасцами позволяет получить абсорбент без использования сульфатного мыла, что снижает стоимость конечного продукта, при сохранении уровня его эксплуатационных характеристик.

Используемая литература.

1. Пат. 36768 Финляндии, кл. C 02 B Neste Oy. - Заявл. 16.09.65; Опубл. 15.03.68 // Patenttilehti Patenttidming, 1968, N 15.

2. Нестерова М.П., Ануфриева Н.М. Очистка водоемов с помощью гидрофобизированных сорбентов / Водные ресурсы, 1980, N 4, с.156-160.

3. Нестерова М.П., Ануфриева Н.М. Очистка водоемов с помощью гидрофобизированных сорбентов. Водные ресурсы, 1980, N 4, с. 156-160.

4. Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина.- М.: Лесная пром-сть, 1988, 511 с.

5. Непенин Ю.H. Производство целлюлозы.- Т.2, М.: Лесная пром-сть, 1990, 597 с.

Формула изобретения

1. Способ получения абсорбента для очистки водных поверхностей от нефти, нефтепродуктов и органических жидкостей, включающий обработку древесного сырья щелочным раствором и добавление в раствор растворимых солей алюминия, отличающийся тем, что в качестве щелочного раствора используют раствор белого щелока - полупродукта варочного производства при переработке древесины при расходе щелочи 4 - 5% от веса древесного сырья.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку щелочным раствором проводят в течение 0,2 - 0,3 ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после добавления солей алюминия раствор перемешивают 0,2 - 0,3 ч.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для придания абсорбенту формы гранул в исходное сырье добавляют 2 - 3% целлюлозы.

РИСУНКИ

Рисунок 1