Способ получения сорбентов для очистки воды от органических примесей

 

Изобретение относится к получению гидрофобных сорбентов для очистки растворов от нефтезагрязнений и других органических примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки судовых льяльных, балластных вод, а также при ликвидации аварийных разливов нефти по поверхности водоемов. Исходный пористый неорганический материал - вспученный вермикулит обрабатывают раствором полиэтилентерефталата в хлоруксусной кислоте или раствором полипеноуретана в полярном органическом растворителе при комнатной температуре, перемешивая смесь в течение времени, достаточного для покрытия пленкой гидрофобизатора внешней и внутренней поверхности пор материала, сорбент промывают водой и сушат на воздухе. Изобретение позволяет получить химическое покрытие без изменения удельной поверхности сорбента и повысить нефтеемкость. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к получению сорбентов для сбора нефтезагрязнений и других органических примесей с поверхности водоемов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности, для очистки судовых льяльных, балластных вод, а также при ликвидации аварийных разливов нефти.

Известен способ получения сорбента для сбора нефти с поверхности воды, включающий гидрофобизацию поверхности вспученного вермикулита коллоидными растворами гидроксидов поливалентных металлов до их содержания 0,1-3,0% от массы сорбента с последующей пропиткой алифатическими углеводородами. Гидрофобизацию вермикулита коллоидными растворами проводят циркуляцией их со скоростью 8-18 м/ч, а пропитку алифатическими углеводородами - путем пропускания нефтесодержащих сточных вод через гидрофобизированный сорбент до содержания нефти не менее 0,1% от массы сорбента (А.С. СССР 1378913, опубл. 7.03.88 г.).

Недостатками способа являются двухстадийность процесса, использование для обработки вспученного вермикулита коллоидных растворов гидроксидов поливалентных металлов и необходимость их утилизации.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения гидрофобных сорбентов для очистки воды от органических примесей, предусматривающий предварительную сушку помещенного в рабочую камеру пористого неорганического материала при 300-500^oС. Затем камеру вакуумируют до остаточного давления не выше 250 мм рт. ст. и осуществляют гидрофобизацию материала в углеводородной газовой среде при температуре 180-220^oС до достижения нормального давления. В качестве гидрофобизатора может быть использован, например, мазут, жидкий битум, деготь. Пористый неорганический материал - вспученный перлит, керамзит, кирпичная крошка, вермикулит и т.п. (А.С. СССР 1606182).

Данный способ обеспечивает получение эффективных для очистки воды от органических примесей, включая нефтепродукты, гидрофобных сорбентов при низком расходе гидрофобизатора.

Вместе с тем, недостатками данного способа является двухстадийность, а также сложность в осуществлении и аппаратурном оформлении, т.к. предварительная термообработка и последующая стадия гидрофобизации идут при нагревании, при этом гидрофобизация осуществляется в вакууме. Указанные недостатки обусловливают длительность способа и высокие энергетические затраты на его осуществление.

Задачей изобретения является получение эффективных гидрофобных сорбентов для очистки воды от нефтезагрязнений и других органических примесей более простым способом, а также расширение ассортимента сорбентов.

Поставленная задача решается способом получения гидрофобных сорбентов для очистки воды от органических примесей, заключающимся в обработке пористого неорганического материала, преимущественно вспученного вермикулита, органическим гидрофобизирующим агентом, в качестве которого используют раствор полиэтилентерефталата (ПЭТ) в хлоруксусной кислоте или раствор полипеноуретана в полярном органическом растворителе, при этом обработку ведут в нормальных условиях до содержания полимера в сорбенте в количестве 2-5% по углероду. Для обработки исходного материала используют (2-5)%-ый раствор полиэтилентерефталата в хлоруксусной кислоте или (5-10)%-ый раствор полипеноуретана в полярном органическом растворителе, например ацетоне, этилацетате, тетрагидрофуране, диоксане или диэтиловом эфире. В качестве полимеров могут быть использованы их отходы, в частности отходы полиэтилентерефталата в виде пластмассовых бутылок.

Способ получения гидрофобных сорбентов осуществляют следующим образом.

Исходный пористый неорганический материал, преимущественно вспученный вермикулит, обрабатывают 2-5%-ым раствором ПЭТ в хлоруксусной кислоте или 5-10%-ым раствором полипеноуретана в одном из указанных полярных органических растворителей. Обработку осуществляют в нормальных условиях (при комнатной температуре), перемешивая смесь в течение времени, достаточного для покрытия гидрофобной пленкой не только внешней, но и внутренней поверхности пор обрабатываемого материала, в общем случае не более часа, до достижения содержания полимера в сорбенте в количестве 2-5% по углероду. Перечисленные условия обработки обеспечивают получение гидрофобных сорбентов с удельной поверхностью 80-90 м²/г.

Выбранные концентрационные интервалы полимеров обусловлены требованием приготовления технологически приемлемых растворов. Так, при концентрации ПЭТ в растворе хлоруксусной кислоты свыше 5% и полипеноуретана в полярном органическом растворителе свыше 10% возможен переход растворов в гелеподобное состояние. При концентрации ПЭТ в растворе хлоруксусной кислоты ниже 2% и полипеноуретана в полярном органическом растворителе ниже 5% не достигается требуемая концентрация углерода в сорбенте.

Обработанный материал помещают на сетку и дают ему стечь. Стекание раствора может быть ускорено легким встряхиванием сетки с материалом. Полученный сорбент промывают водой до исчезновения мути, что свидетельствует о полном удалении несвязанного полимера, и сушат на воздухе.

Расход используемого для обработки раствора полимера составляет не более 15-20 мл на 1 кг сорбента. Отработанные растворы полимера корректируют добавлением его в раствор до содержания 2-5% в хлоруксусной кислоте в случае ПЭТ и до содержания 5-10% в полярном органическом растворителе в случае полипеноуретана, после чего используют растворы полимеров для обработки следующей партии исходного материала. Такая процедура может быть повторена неоднократно.

Полученные по предлагаемому способу образцы сорбентов были проверены в процессе очистки 100 л воды с примесью мазута в количестве 6 мг/л. Очистка осуществлялась пропусканием загрязненной воды через слой сорбента высотой 100 мм и диаметром 50 мм со скоростью 2 л в мин. Степень очистки фильтрата в конце фильтроцикла - 100%. Отсутствие нефтепродуктов в пробе очищенной воды было подтверждено их определением с помощью экстракции гексаном.

Загрязненный сорбент может быть регенерирован пропусканием через него газообразного теплоносителя с температурой 170-200^oС в течение 1 ч, после чего сорбент готов к повторному использованию. Температура теплоносителя и время обработки является достаточными для удаления летучих нефтепродуктов.

Опытным путем установлено, что мазутоемкость при повторном фильтроцикле примерно на 5% ниже по отношению к предыдущему значению.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В ванну емкостью 10 л помещают 1 кг вспученного вермикулита Кокшаровского месторождения (Чугуевский район, Приморский край), плотностью 0,2 кг/дм³, и заливают 5 л 4%-го раствора полиэтилентерефталата в хлоруксусной кислоте. Обработку вермикулита ведут при перемешивании в течение 1 ч, затем вынимают из раствора на сетку и дают ему стечь при легком встряхивании.

Пример 2. Пример осуществляют по условиями примера 1, за исключением того, что обработку вспученного вермикулита ведут 8%-ым раствором полипеноуретана в ацетоне.

Пример 3. Пример осуществляют по условиями примера 2, за исключением того, что обработку вспученного вермикулита ведут 10%-ым раствором полипеноуретана в этилацетате.

Для полученных по примерам 1 - 3 образцов сорбентов содержание углерода лежит в пределах 2-5%, а удельная поверхность - в пределах 80-90 м²/г.

В таблице приведены усредненные показатели для сорбентов, полученных предлагаемым и известным способами. Расхождение показателей для отдельных сорбентов находится в пределах ошибки определения.

Таким образом, получаемые сорбенты характеризуются высоким качеством гидрофобизации и обладают высокой сорбционной емкостью в отношении органических загрязнений, в частности загрязнений воды нефтепродуктами, а способ их получения в сравнении с известным является более простым и экономичным. Указанные преимущества наряду с расширением ассортимента сорбентов и являются техническим результатом предлагаемого изобретения.

Формула изобретения

1. Способ получения сорбента для очистки воды от органических примесей, заключающийся в обработке вспученного вермикулита органическим гидрофобизирующим агентом, отличающийся тем, что в качестве гидрофобизирующего агента используют 2-5%-ный раствор полиэтилентерефталата в хлоруксусной кислоте или 5-10%-ный раствор полипеноуретана в полярном органическом растворителе, при этом обработку ведут в нормальных условиях до содержания полимера в сорбенте в количестве 2-5% по углероду.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полярного органического растворителя используют ацетон, этилацетат, тетрагидрофуран, диоксан или диэтиловый эфир.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимеров используют отходы, в частности, отходы полиэтилентерефталата в виде пластмассовых бутылок.

РИСУНКИ

Рисунок 1